單相橋式可控整流電路

單相橋式可控整流電路第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路一、單相橋式可控整流電路1.帶電阻負(fù)載的工作情況工作原理及波形分析u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddααuVT1,4圖1

單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。α)第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)量關(guān)系1)輸出直流電壓平均值Ud及有效值U（α角的移相范圍為0～180。）任務(wù)一單相橋式可控整流電路2)輸出直流電流平均值Id

3)晶閘管電流平均值IdT和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)ddααuVT1,4第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路5)功率因數(shù)4)變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量S=U2I2。第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一2.電感性負(fù)載（不接續(xù)流二極管）

假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。圖2

單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形任務(wù)一單相橋式可控整流電路u2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關(guān)斷。至ωt=π+α?xí)r刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通。VT2和VT3導(dǎo)通后，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相或換流。第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4

數(shù)量關(guān)系晶閘管移相范圍為90。晶閘管承受的最大正反向電壓均為。晶閘管導(dǎo)通角θ與α無關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由α角決定，有效值I2=Id。第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一3.電感性負(fù)載（接續(xù)流二極管）見圖3為了擴(kuò)大移相范圍，使ｕｄ波形不出現(xiàn)負(fù)值且輸出電流更加平穩(wěn)，可在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，如圖4-7α電路所示。接續(xù)流管后，α的移相范圍可擴(kuò)大到0～π。α在這區(qū)間內(nèi)變化，只要電感量足夠大，輸出電流id就可保持連續(xù)且平穩(wěn)。在電源電壓u2過零變負(fù)時(shí)，續(xù)流管承受正向電壓而導(dǎo)通，晶閘管承受反向電壓被關(guān)斷。這樣ud波形與電阻性負(fù)載相同，如圖4-7b所示。負(fù)載電流id是由晶閘管VT1和VT3、VT2和VT４、續(xù)流管VD相繼輪流導(dǎo)通而形成的。uT波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。任務(wù)一單相橋式可控整流電路第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一圖3單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形

（接續(xù)流管）返回接入VD：擴(kuò)大移相范圍，不讓ud出現(xiàn)負(fù)面積。移相范圍：0~180ud波形與電阻性負(fù)載相同Id由VT1和VT3，VT2和VT4，以及VD輪流導(dǎo)通形成。uT波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一4.帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況

在|u2|>E時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。

圖4

單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)—電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形任務(wù)一單相橋式可控整流電路電流斷續(xù)導(dǎo)通之后，

ud=u2，直至|u2|=E，id即降至0,使得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E。與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，δ稱為停止導(dǎo)電角，在α

角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。b)idOEudwtIdOwtαqd第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一為了使電流連續(xù)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，用來減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。電感量足夠大時(shí)，電流波形近似一直線。任務(wù)一單相橋式可控整流電路電流連續(xù)有負(fù)面積由于電感存在Ud波形出現(xiàn)負(fù)面積，使Ud下降。

α可調(diào)范圍：0~90圖5

單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpdαq=p第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路接入VD：擴(kuò)大移相范圍，不讓ud出現(xiàn)負(fù)面積。移相范圍：0~180ud波形與電阻性負(fù)載相同Id由VT1和VT4，V2和VT3，以及VD輪流導(dǎo)通形成。

圖6單相橋式全控整流電路，有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器、接續(xù)流二極管第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路二、單相橋式半控整流電路單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，為了對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需1個(gè)晶閘管就可以了，另1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡(jiǎn)化整個(gè)電路。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考慮VDR）。半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。

圖7單相橋式半控整流電路，無續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)一單相橋式可控整流電路單相半控橋帶阻感負(fù)載不接續(xù)流二極管的情況

*假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)在u2正半周，觸發(fā)角α處給晶閘管VT加觸發(fā)脈沖，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。

u2過零變負(fù)時(shí)，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但因α點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位，使得電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD3，VD4關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD3續(xù)流。在u2負(fù)半周觸發(fā)角α?xí)r刻觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通，則向VT1加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)VT2和VD3向負(fù)載供電。u2過零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD3關(guān)斷。VT2和VD4續(xù)流，ud又為零。

圖8單相橋式半控整流電路，無續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一續(xù)流二極管的作用若無續(xù)流二極管，則當(dāng)α突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定，稱為失控。（見圖9）有續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過程由VDR完成，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時(shí)，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。任務(wù)一單相橋式可控整流電路第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一圖9單相半控橋電感性負(fù)載不接續(xù)流二極管的情況分析

返回第16頁，共17頁，2023年，2月20日，星期一圖10單相半控橋電感性負(fù)載接續(xù)流二極管的情況分析單相半控橋帶阻感負(fù)載接續(xù)流二極管的情況*假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)在u2正半周，觸發(fā)角α處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。ud=u2。續(xù)流管VDR承受反壓截止。

u2過零變負(fù)時(shí)，因電感作用使續(xù)流管VDR承受正壓而導(dǎo)通，負(fù)載電流id經(jīng)感性負(fù)載、VDR構(gòu)成通路，電感釋放能量，VT1因u2過零恢復(fù)阻斷