電力電子技術(shù)主編徐立娟

單相橋式全控整流電路調(diào)試

1任務(wù)描述與目標(biāo)

2相關(guān)知識3任務(wù)實施提

綱

一、任務(wù)描述與目標(biāo)任務(wù)描述：單相半波可控整流電路線路簡單，但負(fù)載電流脈動大，在具有同樣的直流電流時，要求晶閘管額定電流、導(dǎo)線截面，以及變壓器和電源容量大。若不用電源變壓器，則交流回路中有直流電流流過，增加電網(wǎng)額外的損耗和引起波形畸變；若采用變壓器，則變壓器次級線圈中存在直流電流分量，造成鐵芯直流磁化。為使變壓器不飽和，必須增大鐵芯截面，所以單相半波可控整流電路只適用于容量小、要求裝置體積小、質(zhì)量輕等技術(shù)要求不高的場合。為克服這些缺點，可采用單相橋式全控整流電路。任務(wù)名稱：單相橋式全控整流電路調(diào)試

一、任務(wù)描述與目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)：（1）會分析單相橋式全控整流電路的工作原理。（2）能安裝和調(diào)試單相橋式全控整流電路。（3）能根據(jù)測試波形或相關(guān)點電壓、電流值對電路現(xiàn)象進(jìn)行分析。（4）在電路安裝與調(diào)試過程中，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。（5）在小組實施任務(wù)過程中增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識。

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載結(jié)構(gòu)01單相橋式全控整流電路是由整流變壓器、負(fù)載和4只晶閘管組成，如圖所示。晶閘管VS1和VS2的陰極接在一起，稱為共陰極接法VS3和VS4的陽極接在一起，稱為共陽極接法。

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理021、晶閘管承受正向電壓開始時刻？u2VS1、VS4承受正向電壓開始VS2、VS3承受正向電壓開始2、控制角α=0°時，觸發(fā)脈沖在哪里出現(xiàn)？3、控制角α=90°時，觸發(fā)脈沖在哪里出現(xiàn)？1,41,42,31,41,42,3

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理021、VS1、VS4導(dǎo)通時，電流流通路徑？負(fù)載兩端電壓？晶閘管（VS1為例）兩端電壓為多少？u21,41,42,32、VS1、VS4什么時候關(guān)斷？VS2、VS3什么時候?qū)ǎ?、VS2、VS3導(dǎo)通時，電流路徑？負(fù)載兩端電壓？晶閘管兩端（VS1）電壓？

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理02圖為α=30°時負(fù)載兩端電壓ud和晶閘管VS1兩端電壓uT1波形

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載工作原理02以上分析可以得出：（1）在單相全控橋式整流電路中，兩組晶閘管（VS1、VS4和VS2、VS3）在相位上互差180°輪流導(dǎo)通，將交流電轉(zhuǎn)變成脈動的直流電。負(fù)載上的直流電壓輸出波形與單相半波時多了一倍。（2）晶閘管的控制角可從0°～180°，即移相范圍0°～180°，導(dǎo)通角θT為π-α。（3）晶閘管承受的最大反向電壓為，而其承受的最大正向電壓

。

二、相關(guān)知識單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載參數(shù)計算031．輸出電壓平均值與平均電流的計算

二、相關(guān)知識032.負(fù)載上電壓有效值與電流有效值的計算單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載參數(shù)計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算033．流過晶閘管電流的平均值和有效值單相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載參數(shù)計算4．晶閘管兩端承受的最大電壓

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理單相橋式全控整流電路大電感負(fù)載電路如圖所示。假設(shè)電路電感很大（ωLd≥10Rd），輸出電流連續(xù)，波形近似為一條平直的直線，電路處于穩(wěn)態(tài)。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理改變控制角α的大小即可改變輸出電壓的波形，如圖為控制角α=30°時負(fù)載兩端電壓ud和晶閘管VS1兩端電壓uT1波形。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理1．輸出電壓和電流分析電源電壓u2正半周，在α=30°（ωt1）時刻，觸發(fā)電路給VS1和VS4加觸發(fā)脈沖，VS1、VS4導(dǎo)通，忽略管子的管壓降，負(fù)載兩端電壓ud與電源電壓u2正半周波形相同，電流方向如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理電源電壓u2過零變負(fù)（ωt2）時，在電感Ld作用下，負(fù)載電流方向不變且大于晶閘管VS1和VS4的維持電流，負(fù)載兩端電壓ud出現(xiàn)負(fù)值，將電感Ld中的能量返送回電源，如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理在電壓電壓負(fù)半周α=30°（ωt3）時刻，觸發(fā)電路給VS2和VS3加觸發(fā)脈沖，VS2、VS3導(dǎo)通，VS1和VS4因承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載電流從VS1和VS4換流到VS2和VS3，方向如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理電源電壓u2過零變正（ωt4）時，在電感Ld作用下，晶閘管VS2和VS3繼續(xù)導(dǎo)通，將電感Ld中的能量返送回電源，直到晶閘管VS1和VS4再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理2．晶閘管兩端電壓分析從α=30°時晶閘管VS1兩端電壓波形圖中可以看出，在單相橋式全控整流電路大電感負(fù)載電路中，每只晶閘管導(dǎo)通180°，因此，在一個周期內(nèi)晶閘管VS1兩端電壓波形分為兩部分。（1）當(dāng)晶閘管VS1導(dǎo)通時，忽略管壓降，晶閘管兩端電壓為0；（2）當(dāng)晶閘管VS1處于截止?fàn)顟B(tài)時，VS2導(dǎo)通，VS1承受電源電壓u2。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載工作原理以上分析可以得出以下結(jié)論。（1）在0≤α＜90°時，雖然負(fù)載兩端電壓ud波形也會出現(xiàn)負(fù)面積，單正面積總是大于負(fù)面積。（2）α=90°時，理想情況下，負(fù)載兩端電壓ud波形正負(fù)面積接近相等，輸出電壓平均值為0。（3）α＞90°時，無論如何調(diào)節(jié)控制角α，負(fù)載兩端電壓ud波形正負(fù)面積都接近相等，且波形斷續(xù)，輸出電壓平均值均為0。

因此，單相橋式全控整流電路大電感負(fù)載，不接續(xù)流二極管時，有效移相范圍是0°～90°。為了擴(kuò)大移相范圍，不讓負(fù)載兩端出現(xiàn)負(fù)值，可在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載參數(shù)計算1．輸出電壓平均值與平均電流的計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載參數(shù)計算2．負(fù)載上電壓有效值與電流有效值的計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路工作原理單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路工作原理控制角α=60°時負(fù)載兩端電壓ud和晶閘管VS1兩端電壓uT1波形如圖所示。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路工作原理

電源電壓u2正半周，在α=60°（ωt1）時刻觸發(fā)VS1和VS4導(dǎo)通，負(fù)載兩端電壓ud與電源電壓u2正半周波形相同，電流方向與沒接續(xù)流二極管時相同。忽略管子的管壓降，晶閘管兩端電壓為0。電源電壓u2過零變負(fù)（ωt2）時，續(xù)流二極管VD承受正向電壓而導(dǎo)通，晶閘管VS1和

VS4承受反向電壓而關(guān)斷，忽略續(xù)流二極管的管壓降，負(fù)載兩端電壓ud為0。此時負(fù)載電流不再流回電源，而是經(jīng)過續(xù)流二極管VD進(jìn)行續(xù)流，如下圖所示，釋放電感中儲存的能量。此時，晶閘管VS1承受電源電壓的一半。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算05單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路工作原理電源電壓u2負(fù)半周，在α=60°（ωt3）時刻觸發(fā)VS2和VS3導(dǎo)通，續(xù)流二極管VD承受反向電壓關(guān)斷，負(fù)載兩端電壓ud=-u2，晶閘管VS1承受電壓等于電源電壓。電源電壓u2過零變負(fù)（ωt4）時，續(xù)流二極管VD再次導(dǎo)通續(xù)流，如圖所示。直到晶閘管VS1和VS4再次觸發(fā)導(dǎo)通。下一周期重復(fù)上述過程。

二、相關(guān)知識參數(shù)計算06單相橋式全控整流電路電感性負(fù)載接續(xù)流二極管電路參數(shù)計算1．輸出電壓平均值與平均電流單相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載接續(xù)流二極管時輸出電壓波形和電阻性負(fù)載