第2章 晶閘管相控電路

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1、第2章晶閘管相控電路2.1晶閘管單相可控整流電路2.4相控式交流調(diào)壓電路2.3電動(dòng)勢(shì)負(fù)載可有源逆變2.2晶閘管三相可控整流電路2.5相控電路的同步問(wèn)題7/15/20211概述：各種整流器電解用整流器同步電機(jī)勵(lì)磁用整流器電力傳動(dòng)用整流器7/15/20212大型整流器小型整流器這種交-直傳動(dòng)的電力機(jī)車(chē)，也用到了大功率整流器。概述各種整流器7/15/202132.1晶閘管單相可控整流電路整流電路2.1.1單相半波整流電路2.1.2單相橋式全控整流電路2.1.3單相橋式半控整流電路7/15/20214單相半波整流電路BECDA電路構(gòu)成電壓波形及表達(dá)式數(shù)量關(guān)系電感性負(fù)載續(xù)流二極管2.1.1單

2、相半波整流電路7/15/202152.1.1單相半波整流電路——電路構(gòu)成u為交流輸入電壓VT為晶閘管ud為輸出電壓，其中有直流成分，也有交流成分R為負(fù)載7/15/202162.1.1單相半波整流電路——電壓波形及表達(dá)式輸出電壓的波形晶閘管電壓的波形7/15/202172.1.1單相半波整流電路——數(shù)量關(guān)系負(fù)載電壓平均值（直流成分）為負(fù)載電壓有效值為功率因數(shù)為7/15/202182.1.1單相半波整流電路——電感性負(fù)載如果整流電路的負(fù)載是電感性的（電阻和電感的串聯(lián)），與純電阻負(fù)載相比電路中的各電量將產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，由于電感的存在電流不能突變，只能較緩慢地上升，i

3、d和ud的波形不再相同。晶閘管從開(kāi)始導(dǎo)通到關(guān)斷所對(duì)應(yīng)的電角度叫做導(dǎo)通角θ，對(duì)于電感性負(fù)載，α+θ>π。7/15/202192.1.1單相半波整流電路——電感性負(fù)載負(fù)載電壓的直流成分為電路的微分方程為微分方程的解為α、φ、θ之間的關(guān)系為7/15/2021102.1.1單相半波整流電路——電感性負(fù)載大電感負(fù)載（φ接近π/2）和純電阻負(fù)載（φ=0）兩種極端的情況θ與α的關(guān)系曲線。7/15/2021112.1.1單相半波整流電路——續(xù)流二極管VR為續(xù)流二極管，正半周VT導(dǎo)通時(shí)VR承受反向電壓而阻斷，仍有ud=u，負(fù)半周，由于電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為VR提供正向電壓，VR導(dǎo)通，VR的導(dǎo)通又將電

4、源負(fù)電壓加在VT兩端使其關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載電流通過(guò)VR形成回路。電路工作時(shí)能量的傳遞過(guò)程為，VT導(dǎo)通時(shí)電源輸出的能量一部分供R消耗，另一部分被L吸收儲(chǔ)存；在VT關(guān)斷期間，電感釋放能量供R消耗，直到L中的儲(chǔ)能釋放完畢，id下降到0，VR關(guān)斷。7/15/2021122.1.1單相半波整流電路——續(xù)流二極管由于二極管的作用，盡管在進(jìn)入電源電壓負(fù)半周的一段時(shí)間負(fù)載電流仍不為0，但晶閘管關(guān)斷，負(fù)載電壓為0，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載完全相同，所以可用式電阻性負(fù)載的方法來(lái)計(jì)算輸出直流電壓。負(fù)載電流的波形與純電阻負(fù)載是有較大差異的，但不難證明其平均值即直流成分之間仍存在著Id=Ud/R的關(guān)系。7/15

5、/2021132.1.1單相半波整流電路——續(xù)流二極管如果使τ足夠大，負(fù)載電流id的波形將趨于一條直線，電阻兩端的電壓也接近于純直流。此時(shí)，晶閘管和續(xù)流二極管交替導(dǎo)通，VT的導(dǎo)通區(qū)間為α<ωt<π，續(xù)流二極管的導(dǎo)通區(qū)間為π<ωt<2π+α。由于id為直線，則流過(guò)晶閘管和續(xù)流二極管的電流的波形為矩形波。由此可得出晶閘管電流有效值IVT為續(xù)流二極管電流有效值IDR與控制角的關(guān)系為7/15/2021142.1.2單相橋式全控整流電路單相半波整流電路BECDA主電路結(jié)構(gòu)純電阻負(fù)載的波形純電阻負(fù)載的計(jì)算RL負(fù)載的波形RL負(fù)載的計(jì)算7/15/2021152.1.2單相橋式全控整流電路——主電路

6、結(jié)構(gòu)四個(gè)橋臂均為可控的晶閘管，所以該電路叫做單相橋式全控整流電路。對(duì)四個(gè)晶閘管的控制規(guī)則是，在電源電壓正半周，在ωt=α?xí)r同時(shí)向VT1、VT4發(fā)觸發(fā)脈沖，使其導(dǎo)通；在電源電壓負(fù)半周，在ωt=π+α?xí)r同時(shí)向VT2、VT3發(fā)觸發(fā)脈沖，VT2、VT3在負(fù)半周導(dǎo)通。7/15/2021162.1.2單相橋式全控整流電路——純電阻負(fù)載的波形純電阻負(fù)載輸出電壓和輸出電流的波形純電阻負(fù)載晶閘管電壓的波形7/15/2021172.1.2單相橋式全控整流電路——純電阻負(fù)載的計(jì)算純電阻負(fù)載輸出電壓平均值純電阻負(fù)載輸出電壓有效值功率因數(shù)7/15/2021182.1.2單相橋式全控整流電路——RL負(fù)載的波形

7、RL負(fù)載輸出電壓和輸出電流的波形RL負(fù)載晶閘管電壓的波形7/15/2021192.1.2單相橋式全控整流電路——RL負(fù)載的計(jì)算負(fù)載電壓平均值為晶閘管電流有效值為7/15/2021202.1.3單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路續(xù)流二極管失控現(xiàn)象電感性負(fù)載主電路結(jié)構(gòu)7/15/2021212.1.3單相橋式半控整流電路——主電路結(jié)構(gòu)如果將橋式全控電路的兩個(gè)橋臂換成整流二極管，則電路就成了橋式半控整流電路。對(duì)于純電阻負(fù)載，電路工作時(shí)VT1、VD4同時(shí)導(dǎo)通；VT2、VD