第2章单相可控整流电路ppt课件.ppt

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1、第一章内容回顾,晶闸管的工作原理晶闸管的特性晶闸管的主要参数,第二节 单相可控整流电路,一、单相半波可控整流电路,重点注意：工作原理 波形分析定量计算 电压和电流平均值、有效值的定量计算。不同负载的影响 阻性负载、感性负载、容性负载、电动势负载,1.电路:交流侧接单相电源变压器T起变换电压和隔离的作用电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同 U2是 u2有效值 u2峰值,（一）带电阻负载的工作情况,2.基本工作原理,工作过程和特点：（1）在U2的正半周，VT承受正向电压，0t1期间，无触发脉冲，VT处于正向阻断状态，UVTU2，Ud=0;（2）t1以后，VT由于触发脉冲UG的作用而导通，

2、则Ud=U2,UVT=0,Id=U2/R，一直到时刻；（3）2期间，U2反向，VT由于承受反向电压而关断,UVT=U2,Ud=0。以后不断重复以上过程。特点：为单拍电路，易出现变压器直流磁化，应用较少。,单相半波可控整流电路及波形图(纯电阻负载),直流输出电压平均值Ud 说明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值；U2为电源电压有效值（220V）；0时，Ud=0.45U2；时，Ud=0，可见可以通过调整来调 整Ud。,3.定量计算,（二）带电感负载的工作情况,负载阻抗角arctg(L/R)，反映出负载中电感所占的比重，该角度越大（090之间），则电感量越大。当负载中的感抗L和R相比不可忽略时，称

3、为电感性负载。在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励磁绕组。电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大功率电感常常又称为电抗器。,电感中电流与感应电动势的关系：,电感中电流发生变化电感产生的感应电动势将阻止电流变化。,电感中电流愈大其储存的能量愈大。,电流增大。电流的方向与电压方向相同，电流从高电位流到低电位，电感吸收能量。,电流减小。电流的方向与电压方向相反，电流从低电位流到高电位，电感释放能量。,带电感负载的工作原理,工作过程和特点：（1）在U2的正半周，VT承受正向电压，0t1期间，无触发脉冲，VT处于正向阻断状态，UVTU2，Ud=0;（2）t1以后，VT由于触发脉冲UG的作用而导通，

4、则Ud=U2,UVT=0，一直到时刻。但由于L的作用，在时刻，Ud=0，而L中仍蓄有磁场能，id 0；（3）t2期间，L释放磁场能，使id逐渐减为0，此时负载反给电源充电，电感L感应电势极性是上负下正，使电流方向不变，只要该感应电动势比U2大，VT仍承受正向电压而继续维持导通，直至L中磁场能量释放完毕，VT承受反向电压而关断；,带电感性负载的 单相半波电路及其波形,工作过程和特点请同学们思考：（a）L两端的电压何时变为上负下正，如何简单判断？（b）id能否抵达2点？为什么？（c)一个周期中L两端的电压波形如何？（4）t2 2期间，VT承受反向电压而处于关断状态，UVTU2，Ud=0。以后不断重

5、复以上过程。,t2,t2,t2,t2,带电感负载的定量计算,直流输出电压平均值由于从ud的波形可以看出，此时输出的平均电压Ud和电阻负载相比，有所下降。考虑一种极端情况：如果为大电感负载，则ud中的负面积接近正面积，输出的直流平均电压Ud0，则id也很小，这样的电路无实际用途。所以，实际的大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。,带续流二极管的工作情况,工作过程和特点：（1）在U2的正半周，VDR承受反向电压，不导通，不影响电路的正常工作;（2）2 期间，电感L的感应电势（下正上负）使VDR导通，此时，L释放能量，维持负载电流通过VDR构成回路，而不通过变压器。称为续流。在续流期间，VT

6、承受u2的负压而关断，此时Ud=0。（3)当LR时，id不但连续而且基本上维持不变，电流波形接近一条直线。注意：在考试中，可以直接用直线表示id。,带续流二极管单相半波可控整流电路及波形,带续流二极管的定量计算,输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过SCR的电流平均值和有效值分别为：,续流二极管的平均电流和有效值：,注意：当整流电路中接有大电感负载时，对触发脉冲的宽度也有要求，即在一定宽度脉冲内，能保证晶闸管电流上升到擎住电流值，之后，即脉冲消失后晶闸管仍能导通。,单相半波可控整流电路的特点,线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电

7、流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路；分析该电路的主要目的在于利用其简单易学的特点，建立起整流电路的基本概念。,二、单相桥式全控整流电路,带电阻负载的工作情况晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即上面为1、3，下面为2、4。VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通。VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通。触发脉冲每隔180发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT3。,工作过程和特点：（1）0 t1:U2

8、为正，VT1和VT4无触发脉冲截止，VT1和VT4分担U2/2的正向电压，VT2和VT3分担U2/2 的反向电压,Ud=0;（2）t1:U2为正，VT1和VT4 由于触发脉冲UG的作用而导通，VT2和VT3承受U2 的反向电压，id=U2/R；（3）t2(+t1)：U2为负，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和VT4分担U2/2 的反向电压,Ud=0;（4）t2(+t1)2:U2为负，VT2和VT3 由于触发脉冲UG的作用而导通，VT1和VT4承受U2 的反向电压，id=U2/R，且方向保持不变。,t2,t1,t2,t2,t1,t1,基本工作原理,无论u

9、2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id波形相似。1)晶闸管的电压（uVT）：当四个晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等，则的VT1压降为近u2/2；当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；当另一对桥臂上的晶闸管导通时，u2反向加在VT1上，因此晶闸管承受的最大反向电压为。2)变压器二次绕组的电流：两个半波的电流方向相反且波形对称，所以不存在直流磁化的问题。,单相桥式全控整流电路的特点,单相桥式全控整流电路的计算,（1）负载电压平均值：直流输出电压平均值Ud 0时，Ud=0.9U2；时，Ud=0。可见：在同样的控制角情况下，输出的平均电压Ud是单相半波的两倍；SCR可控移

10、相范围为180；属于双拍电路。有效值:,（2）负载电流:直流输出电流平均值Id 直流输出电流有效值I，即为变压器二次侧绕组电流有效值I2,（3）流过每个晶闸管的电流:SCR的平均电流idT由于SCR轮流导电，所以流过每个SCR的平均电流idT只有负载上平均电流的一半。SCR的有效电流IVT，由于SCR轮流导电，所以 IVT为：,（4）功率因数:电源提供视在功率为:负载消耗的有功功率为:所以:,1.电路2.工作原理 为便于讨论，假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线：u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关

11、断；至t=+时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通，而VT1和VT4立刻承受负电压，故两管关断。VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。,单相全控桥带电感性负载时的电路及波形,带电感性负载的工作情况,（1）整流电路输出电压的平均值：晶闸管移相范围为90，因为当 0 时，Ud0.9U2；90 时，Ud0。（2）整流电路输出平均电流Id（因为负载电感很大，输出电流波动很小，可以近似看作直流，而电感对于直流可以看作短路）变压器二次侧电

12、流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由角决定，有效值II2=Id。,3.定量分析,（3）流过晶闸管的电流 SCR的电流平均值IdVT为：有效值：（4）晶闸管承受的电压最大正向电压：最大反向电压：（5）两组晶闸管轮流导通各导通180,与控制角无关。,1.电路2.工作原理 对于像蓄电池、直流电动机的电枢（转子）这类负载，本身有反电势，对整流电路来说，称为反电动势负载。在|u2|E时，晶闸管才承受正电压，有导通的可能；导通之后，ud=u2，直至|u2|=E，id即降至0使 得晶闸管关断，此后ud=E与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导通，称为停止导电角。在 角相同时，整流输出电压比电阻负

13、载时大。,带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形,带反电动势负载时的工作情况,输出电流,平均值 有效值 其中:,单相桥式半控整流电路（单相半控桥）,1.电路 单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，为了对每个导电回路进行控制，其实只需1个晶闸管就可以了，另1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整流电路（单相半控桥）。当负载为阻性负载时，单相半控桥与单相全控桥工作过程和波形完全一致。单相半控桥中一般使用续流二极管VDR，它的作用是防止在感性负载时，出现失控现象。,单相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形,若无续流二极管U2过零变负时，因电感作用

14、使电流连续，VT1继续导通。但因a点电位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流；在U2负半周触发角时刻触发VT3，VT3导通，则向VT1加反压使之关断，U2经VT3和VD2向负载供电。U2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，Ud又为零。,假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态：在U2正半周，触发角处给晶闸管VT1加触发脉冲，U2经VT1和VD4向负载供电；U2过零变负时，因电感作用使电流连续，电流通过续流二极管VDR进行续流，Ud为零。此时，VT1承受负压关断，VT3承受正压，由于无触发脉冲而关断。变压器二次绕组无电流；在U2负半周触发角时刻触发VT3，VT3导通，VDR承受负压而关断，U2经VT3和VD2向负载供电。U2过零变正时，电流再次通过续流二极管VDR进行续流，Ud又为零。,精品课件！,精品课件！,第二章 总结,1、单相半波可控整流电路-电阻性负载：P21，图2-12、单相半波可控整流电路-电感性负载（带续流二极管）：P23，图2-33、单相桥式全控整流电路-电阻性负载：P24，图2-44、单相桥式全控整流电路-电感性负载：P26，图2-65、单相桥式全控整流电路-接反电动势负载（阻性负载）：P27，图2-86、单相桥式半控整流电路-电感性负载（带续流二极管）：P30，图2-10,