整流與有源逆變(IV)

整流與有源逆變(IV)

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1、電力電子技術(shù)PowerElectronicTechnology整流與有源逆變_單相整流電路5.1引言整流電路:出現(xiàn)最早的電力電子電路,將交流電變?yōu)橹绷麟姲唇M成的器件可分為不可控、半控、全控三種按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向,又分為單拍電路和雙拍電路5.2單相不控整流電路利用二極管的單相導(dǎo)電性可以十分簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)交流—直流電力變換。由于二極管整流電路輸出的直流電壓只與交流輸入電壓的大小有關(guān),不能控制其數(shù)值,故稱為不控整流電路?!鞍氩ā闭鳎簎d為脈動(dòng)直流,波形只在u2正半周

2、內(nèi)出現(xiàn)。電阻負(fù)載的特點(diǎn):電壓與電流成正比,兩者波形相同。5.2單相不控整流電路負(fù)載為感性,在電源電壓過零變負(fù)后,由于電感有阻止電流下降的作用,會(huì)在電感L兩端感應(yīng)電勢(shì)eL,其極性為下正上負(fù),與電源電壓疊加,使得VD1在電源電壓為負(fù)時(shí)仍然在一段時(shí)間內(nèi)仍承受正壓而導(dǎo)通,這會(huì)造成負(fù)載兩端的電壓ud會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。單相半波整流電路帶阻感負(fù)載為避免負(fù)載兩端電壓ud出現(xiàn)負(fù)值,應(yīng)反并二極管VD2為負(fù)載電流提供續(xù)流的通路。在電源電壓為正時(shí),VD2承受反壓處于關(guān)斷狀態(tài),而負(fù)載電壓變負(fù)時(shí),L釋放能量,VD2承受正壓而導(dǎo)通,維持負(fù)載電流通

3、過VD2構(gòu)成回路,將ud近似限制在零值。5.2單相不控整流電路5.2單相不控整流電路5.3.1單相半波可控整流電路(SinglePhaseHalfWaveControlledRectifier)帶電阻負(fù)載的工作情況變壓器T起變換電壓和隔離的作用電阻負(fù)載的特點(diǎn):電壓與電流成正比,兩者波形相同圖2-1單相半波可控整流電路及波形5.3.1單相半波可控整流電路(SinglePhaseHalfWaveControlledRectifier)圖2-1單相半波可控整流電路及波形工作過程:(1)在u2的正半周,VT承受正向電壓

4、,0~ωt1期間,無(wú)觸發(fā)脈沖,VT處于正向阻斷狀態(tài),uVT=u2,ud=0;(2)ωt1以后,VT由于觸發(fā)脈沖ug的作用而導(dǎo)通,則ud=u2,uVT=0,id=u2/R,一直到π時(shí)刻;(3)π~2π期間,u2反向,VT由于承受反向電壓而關(guān)斷,uVT=u2,ud=0。以后不斷重復(fù)以上過程。5.3.1單相半波可控整流電路〔若干概念〕單拍電路:指變壓器副邊在工作過程中只流過一個(gè)方向的電流,此時(shí)變壓器有直流磁化現(xiàn)象;雙拍電路:指變壓器副邊在工作過程中流過正反雙向電流;觸發(fā)延遲角α:從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸

5、發(fā)脈沖止的電角度,用α表示,也稱觸發(fā)角或控制角。5.3.1單相半波可控整流電路〔若干概念〕導(dǎo)通角θ:晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度,用θ表示。在半波電路帶電阻負(fù)載時(shí),θ+α=π。α的移相范圍:指觸發(fā)角α可以變化的角度范圍。在不同的電路中,α有不同的角度范圍。如在單相半波電路帶電阻負(fù)載時(shí),α的移相角度范圍是0~π。相控方式:通過控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式,簡(jiǎn)稱相控方式。5.3.1單相半波可控整流電路〔基本數(shù)量關(guān)系〕直流輸出電壓平均值UdU2為電源電壓有效值;α=π時(shí),U

6、d=0。SCR的若干參數(shù)關(guān)系:(1)IdT(流過SCR電流的平均值)(2)IT(流過SCR電流的有效值)(3)UVT(SCR承受的正反向峰值電壓)為5.3.1單相半波可控整流電路圖2-2帶阻感負(fù)載的單相半波電路及其波形5.3.1單相半波可控整流電路〔基本數(shù)量關(guān)系〕直流輸出電壓平均值Ud由于從ud的波形可以看出,此時(shí)輸出的平均電壓Ud和電阻負(fù)載相比,有所下降。5.3.1單相半波可控整流電路單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形為避免Ud太小,在整流電路的負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí),VDR導(dǎo)通,ud

7、為零。此時(shí)為負(fù)的u2通過VDR向VT施加反壓使其關(guān)斷,L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通,此過程通常稱為續(xù)流。續(xù)流期間ud為0,ud中不再出現(xiàn)負(fù)的部分圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形5.3.1單相半波可控整流電路帶續(xù)流二極管的單相半波電路基本數(shù)量關(guān)系:輸出直流電壓的平均值Ud(和純阻性負(fù)載相同)輸出直流電流的平均值Id.(和純阻性負(fù)載相同)若近似認(rèn)為id為一條水平線,恒為Id,則流過SCR的電流平均值和有效值分別為:5.3.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的特點(diǎn)簡(jiǎn)單

8、,但輸出脈動(dòng)大,變壓器二次側(cè)電流中含直流分量,造成變壓器鐵芯直流磁化實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路分析該電路的主要目的在于利用其簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn),建立起整流電路的基本概念5.3.2單相橋式全控整流電路1.帶電阻負(fù)載的工作情況工作原理及波形分析(1)0~ωt1:u2為正,VT1和VT4無(wú)觸發(fā)脈沖不導(dǎo)通,VT1和VT4分擔(dān)u2/2的正向電壓,VT2和VT3分擔(dān)u2/2的反向電壓,ud=0;(2)ωt

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