電力電子技術(shù)第二章單相整流課件

電力電子技術(shù)第二章單相整流2023/6/7電力電子技術(shù)第二章單相整流2.1單相可控整流電路2.2三相可控整流電路2.3變壓器漏感對整流電路的影響2.4電容濾波的不可控整流電路2.5整流電路的諧波和功率因數(shù)2.6大功率可控整流電路2.7整流電路的有源逆變狀態(tài)2.8晶閘管直流電動機(jī)系統(tǒng)2.9相控電路的驅(qū)動控制電力電子技術(shù)第二章單相整流本章首先要學(xué)習(xí)幾種常用的晶閘管可控整流電路,包括它們的電路組成,工作原理,數(shù)量關(guān)系及特點和適用范圍.其中,最基本的電路就是單相半波可控整流電路.

（1）電阻性負(fù)載（2）電感性負(fù)載（3）反電動勢負(fù)載（4）電容性負(fù)載重點注意：工作原理（波形分析）、定量計算、不同負(fù)載的影響。不同性質(zhì)的負(fù)載對于整流電路輸出的電壓電流波形均有很大的影響。交流側(cè)接單相電源電力電子技術(shù)第二章單相整流2.1單相可控整流電路2.1.1單相半波可控整流電路一.電阻性負(fù)載特點：負(fù)載兩端的電壓和流過負(fù)載的電流成一定的比例關(guān)系，且兩者的波形相似；負(fù)載電壓和電流均允許突變。如電阻加熱爐、電解、電鍍和電焊等都屬于電阻性負(fù)載。1.電路電力電子技術(shù)第二章單相整流變壓器T主要用來變換電壓,其次它還有隔離一、二次側(cè)的作用。

2.工作原理

0～ωt1：

u2為正，uT為正，但因無ug，故VT不會導(dǎo)通，此時，ωt1

～π：uT為正，且有ug，滿足VT導(dǎo)通的兩個條件，VT導(dǎo)通，則，

π～2π：至π時過零，因為是阻性負(fù)載，id波形與ud一致，故此時流過VT的電流也過零，VT關(guān)斷,則電力電子技術(shù)第二章單相整流3.幾個概念（1）控制角（也叫移相角）：單相電路中，從晶閘管開始承受正向電壓，到其加上觸發(fā)脈沖的這一段時間所對應(yīng)的電角度（0～ωt1）。（2）導(dǎo)通角晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度（ωt1～π）。（3）移相改變控制角的過程，即改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻的過程。這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。幾個概念的解釋：ud為脈動直流，波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半波”整流

采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路為單相半波可控整流電路

ud波形在一個電源周期中只脈動1次，故該電路為單脈波整流電路電力電子技術(shù)第二章單相整流4.數(shù)量關(guān)系（1）直流輸出電壓的平均值Ud為當(dāng)時，Ud=Ud0=0.45U2隨著α的增大，Ud將減小，至?xí)r，Ud=0。直流輸出電流的平均值Id為（2）負(fù)載上得到的直流輸出電壓有效值U和電流有效值

I

分別為電力電子技術(shù)第二章單相整流（3）

流過VT及變壓器二次側(cè)的電流（4）流過晶閘管的電流的波形系數(shù)Kf

為當(dāng)時，即為單相半波波形，有，與晶閘管額定電流定義的情況一致。（5）晶閘管可能承受的正反向峰值電壓均為（6）電路的功率因數(shù)為（7）移相范圍0°～180°。電力電子技術(shù)第二章單相整流二.電感性負(fù)載和帶續(xù)流二極管的電路特別當(dāng)負(fù)載的ωL比R的數(shù)值大得多（10倍以上）時，就認(rèn)為是大電感負(fù)載，其特點是負(fù)載電流波形連續(xù)，并接近一條直線。像各種電機(jī)的勵磁繞組以及經(jīng)電抗器濾波的負(fù)載都屬于此類負(fù)載。特點：由于電感本身為儲能元件，而能量的儲存與釋放是不能瞬間完成的，因而流過電感的電流是不能突變的。當(dāng)電感中流過的電流發(fā)生變化時，在其兩端就會產(chǎn)生自感電動勢eL，以阻礙電流的變化。負(fù)載中既有電阻又有電感,且負(fù)載的ωL與R的數(shù)值相比不可忽略;

電力電子技術(shù)第二章單相整流1.電路2.工作原理0--ωt1：無ug,VT不導(dǎo)通,同電阻性負(fù)載

ωt1--ωt2：加ug,VT導(dǎo)通,ud=u2,uT=0,電感產(chǎn)生自感電動勢eL阻礙電流的增大,電源提供能量→電阻消耗的能量+電感吸收的磁場能ωt2～π：電流id開始減小，電源提供能量+電感釋放的能量→電阻消耗的能量π～ωt3：至電源電壓雖然過零變負(fù)，但電流id還沒有降低為零，還存在eL。只要eL比u2大，晶閘管就仍受正壓而處于通態(tài)。電感釋放的能量→電阻消耗的能量+電源(變壓器二次側(cè))吸收的能量至電流降為零，電感能釋放完畢。VT關(guān)斷電力電子技術(shù)第二章單相整流

特點：電壓平均值降低(因為負(fù)載電壓出現(xiàn)負(fù)值);大電感負(fù)載時，即ωL＞＞R(10倍以上),輸出電壓波形正負(fù)半周面積近似相等，。改進(jìn)措施：加續(xù)流二極管3.加續(xù)流二極管的電路在電源u2正半周工作同前，續(xù)流二極管VDR受反壓不通。在負(fù)半周時，VDR承受正向電壓而導(dǎo)通。電感經(jīng)VDR續(xù)流不再經(jīng)電源，故此時輸出為VDR的管壓降。VT承受反壓關(guān)斷。此時，電力電子技術(shù)第二章單相整流4.數(shù)量關(guān)系（加VDR）

（1）輸出電壓、電流平均值Ud和Id（2）流過VT的電流平均值IdT和有效值

IT（3）流過VDR

的電流平均值IdRD和有效值

IRD（4）VT、VDR承受的最大電壓（5）移相范圍仍是0°～180°。電力電子技術(shù)第二章單相整流2.1.2單相橋式全控整流電路一.電阻性負(fù)載

1.

電路晶閘管VTI和VT4為一組橋臂，而VT2和VT3組成了另一組橋臂。

2.

工作原理u2正半周,VTI和VT4同時加觸發(fā)脈沖，則VTI和VT4會導(dǎo)通。

u2負(fù)半周,VT2和VT3同時加觸發(fā)脈沖，則VT2和VT3會導(dǎo)通。在正負(fù)半周四只管子都不導(dǎo)通的區(qū)間電力電子技術(shù)第二章單相整流3.數(shù)量關(guān)系（1）直流輸出電壓、電流平均值Ud

和Id（2）直流輸出電壓有效值U和電流有效值I

（3）流過一只晶閘管的電流的平均值、有效值

電力電子技術(shù)第二章單相整流（3）電路的功率因數(shù)為（4）晶閘管可能承受的反向電壓為晶閘管承受的最大正向電壓為（5）移相范圍是0°～180°。

二.電感性負(fù)載

2.工作原理兩組管子輪流導(dǎo)通，且電流連續(xù)，VT導(dǎo)通時間延長。與α無關(guān)。1.電路電力電子技術(shù)第二章單相整流3.數(shù)量關(guān)系（1）直流輸出電壓、電流平均值Ud

和Id當(dāng)α=0°時，輸出Ud最大，Ud0=0.9U2，至α=90°時，輸出Ud最小，等于零。

（3）流過變壓器二次側(cè)繞組的電流有效值（4）晶閘管可能承受的正反向峰值電壓為（5）α角的有效移相范圍是0°～90°。為了擴(kuò)大移相范圍，且去掉輸出電壓的負(fù)值，提高的Ud值，也可以在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。

（2）流過一只晶閘管的電流平均值、有效值電力電子技術(shù)第二章單相整流三.帶反電動勢負(fù)載

指本身含有直流電動勢E，且其方向?qū)﹄娐分械木чl管而言是反向電壓的負(fù)載。

1.電路2.工作原理0～ωt1

：

u2為正，但由于E＞u2

，晶閘管仍承受反向電壓，反向阻斷。ωt1

～ωt2：u2＞E，承受正向電壓，無ug，故VT不會導(dǎo)通。ωt2～ωt3：加ug1、4，VT1、4導(dǎo)通。ωt3～π：在u2=E的時刻，id降為零VT提前δ角關(guān)斷。電力電子技術(shù)第二章單相整流為獲得連續(xù)的負(fù)載電流，一般要在負(fù)載側(cè)串接足夠大的平波電抗器。分析同帶大電感負(fù)載時一樣。Ud的計算也同電感負(fù)載一樣，只是所需電感量為：其他的電量也是一樣的。電力電子技術(shù)第二章單相整流2.1.3單相全波可整流電路1.電路2.工作原理3.特點（與全控橋相比）（1）全波電路變壓器要帶中心抽頭（2）全波電路簡單，器件少，但電壓容量大。（3）導(dǎo)通損耗小。電力電子技術(shù)第二章單相整流2.1.4單相橋式半控整流電路1.電路（電感性負(fù)載，不加VDR）2.