单相桥式全控整流电路.ppt

1/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,a),带电阻负载的工作情况 电路分析 闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2 和VT3组成另一对桥臂。 在u2正半周（即a点电位高于b点电位） 若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0, VT1、VT4串联承受电压u2。 在触发角处给VT1和VT4加触发 脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。 当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。 在u2负半周，仍在触发角处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。 到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。,VT2和VT3的=0处为t=,2/131,基本数量关系 晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 。 整流电压平均值为： =0时，Ud= Ud0=0.9U2。=180时，Ud=0。可见，角的移相范围为180。 向负载输出的直流电流平均值为：,3.1.2 单相桥式全控整流电路,(3-9),(3-10),3/131,流过晶闸管的电流平均值 ： 流过晶闸管的电流有效值为： 变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等，为 由式（3-12）和（3-13）可见： 不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。,3.1.2 单相桥式全控整流电路,(3-11),(3-12),(3-13),(3-14),4/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时的电路及波形,带阻感负载的工作情况 电路分析 在u2正半周期 触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。 负载电感很大，id不能突变且波形近似为一条水平线。 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，并不关断。 t=+时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，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，此过程称为换相，亦称换流。,5/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,基本数量关系 整流电压平均值为： 当=0时，Ud0=0.9U2。=90时，Ud=0。晶闸管移相范围为90。 晶闸管承受的最大正反向电压均为 。 晶闸管导通角与无关，均为180，其电流平均值和有效值分别为： 和 。 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由角决定，有效值I2=Id。,(3-15),6/131,带反电动势负载时的工作情况 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。 电路分析 |u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。 晶闸管导通之后，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电，称为停止导电角。 当时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。,3.1.2 单相桥式全控整流电路,图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形,(3-16),7/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,触发脉冲有足够的宽度，保证当t=时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为。 在角相同时，整流输出电压比电阻负载时 电流断续 id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续。 负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的机械特性将很软。,8/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,为了克服此缺点，一般在主电 路中直流输出侧串联一个平波 电抗器。 电感量足够大使电流连续，晶 闸管每次导通180，这时整流 电压ud的波形和负载电流id的 波形与电感负载电流连续时的 波形相同，ud的计算公式亦一样。 为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：,图3-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况,(3-17),9/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,例：单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，反电势E=60V，当=30时，要求： 作出ud、id和i2的波形； 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：ud、id和i2的波形如图3-9：,图3-9 ud、id和i2的波形图,10/131,3.1.2 单相桥式全控整流电路,整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为 Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97(A) Id (UdE)/R(77.9760)/29(A) I2Id9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为： U2100 141.4（V） 流过每个晶闸管的电流的有效值为： IVTId 6.36（A） 故晶闸管的额定电压为： UN(23)141.4283424（V） 晶闸管的额定电流为： IN(1.52)6.361.5768（A） 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。,11/131,3.1.3 单相全波可控整流电路,图3-10 单相全波可控整流电路及波形,带电阻负载时 电路分析 变压器T带中心抽头。 在u2正半周，VT1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。 u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的 电流。 变压器也不存在直流磁化的问题。,12/131,3.1.3 单相全波可控整流电路,单相全波与单相全控桥的区别 单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。 单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。 单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。 从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。,