1、第3章可控硅控制整流電路、本章要點(diǎn)：1.整流電路的基本類(lèi)型、反相規(guī)則、輸出電壓控制和負(fù)載特性的影響。 2、能控制整流電路研究的基本概念、內(nèi)容和步驟。 3 .負(fù)載電路分析，包括單相、三相半波、電橋(全控制、半控制)電阻負(fù)載、電阻感應(yīng)負(fù)載、直流電動(dòng)勢(shì)。 4 .各種電路負(fù)載上的電壓、電流、整流元件上的電壓、電流、電源變壓器電流波形分析。 5 .負(fù)載電壓平均值、負(fù)載電流平均值、有效值、整流元件電壓最大值、整流元件電流有效值、電源變壓器電流有效值、整流電路功率因數(shù)的計(jì)算。 6 .根據(jù)上述修正結(jié)果選擇軟元件，設(shè)定修正電源變壓器。 7 .電源變壓器有漏電感時(shí)的影響。 8 .有源逆變器。 整流電路的整流原理、

2、原理：利用整流管和晶閘管的單相導(dǎo)電開(kāi)關(guān)特性，組成單個(gè)電力轉(zhuǎn)換電路，將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為輸出的直流電。 整流電路通常通過(guò)整流變壓器將電源電壓轉(zhuǎn)換為合適的電壓幅度，提供負(fù)載所需的直流電壓和合理的電壓調(diào)整范圍。 整流電路的基本型，整流電路的基本型，整流電路的基本型，其中一組元件是二極管的話(huà)是半控制型。 整流電路的基本類(lèi)型為，相半波整流電路共有整流動(dòng)作電路，各電路中包含1個(gè)開(kāi)關(guān)元件。 條整流工作電路的電源電壓有一定的相序，相鄰的兩個(gè)整流工作電路的電源電壓相位差都是2/n半波整流電路的電源變壓器次級(jí)線(xiàn)圈僅流過(guò)單向電流，變壓器利用率低，而且有些電路存在直流磁力，引起鐵心的直流磁化。 相(單相時(shí)n取2 )橋

3、整流電路有(n-1 )條整流動(dòng)作電路，各電路中包含2個(gè)開(kāi)關(guān)元件。 各整流動(dòng)作電路的電源電壓有一定的相序，相鄰的2個(gè)整流動(dòng)作電路的電源電壓相位差都是2/n(n-1 )。 整流電路的反相規(guī)則、對(duì)電源系統(tǒng)電壓的要求整流電路在工作中，必須按照電源電壓的變化規(guī)則周期性地切換整流工作電路。 為了在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下平衡地工作，盡可能減小輸出電壓電流波形的變化，要求電源系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)，并且電壓變動(dòng)在一定范圍內(nèi)。 2在自然轉(zhuǎn)相和不能控制自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)的整流電路中，整流管按照電源電壓的變化規(guī)律進(jìn)行自然轉(zhuǎn)相，自然轉(zhuǎn)相的定時(shí)稱(chēng)為自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)。 同一配線(xiàn)組中，除導(dǎo)通的一相元件以外的其他相元件應(yīng)受到反方向的電壓。 在共陰極組接合法的

4、半波不可控整流電路中，高通電路即相電壓最高的一相元件始終導(dǎo)通。 因此，自然反相點(diǎn)位于相鄰的兩相工作電路的電源電壓波形的正半周交點(diǎn)，輸出電壓波形是電源電壓波形的正半周包絡(luò)線(xiàn)。 在共陽(yáng)極接合法的半波不能控制整流電路中，低通電路、即相電壓最低的一相元件始終導(dǎo)通。 因此，自然反相點(diǎn)位于相鄰的兩相動(dòng)作電路的電源電壓波形的負(fù)半周交點(diǎn)，輸出電壓波形是電源電壓波形的負(fù)半周包絡(luò)線(xiàn)。 整流電路的輸出電壓控制用電角表示從自然反轉(zhuǎn)點(diǎn)到晶閘管柵極觸發(fā)脈沖的上升為止的時(shí)間間隔，稱(chēng)為控制角。 在對(duì)自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)給予觸發(fā)時(shí)的控制角=0，如果變更，則可以改變輸出電壓波形和平均值。 第二控制角的有效變化范圍被稱(chēng)為相移范圍，該相移范圍

5、取決于整流器電路的類(lèi)型和負(fù)載的性質(zhì)。 3 .晶閘管在一個(gè)電源周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間用電角表示，被稱(chēng)為導(dǎo)通角，應(yīng)注意在可控整流電路的分析中，其移相范圍、導(dǎo)通角和控制角的關(guān)系。 4 .這是通過(guò)改變控制角來(lái)調(diào)整輸出電壓的相位控制。 5 .觸發(fā)脈沖和主電路電壓在頻率和相位上需要相互協(xié)調(diào)的合作關(guān)系，被稱(chēng)為同步。 負(fù)載特性的影響、電阻負(fù)載特性：電壓、電流的波形形狀相同。2電感性負(fù)載(主要指電感和電阻串聯(lián)的電路)的特點(diǎn)：負(fù)載電流不能突變，波形分為連續(xù)和不連續(xù)兩種情況。 3 .電容性負(fù)載(整流輸出接大容量濾波)的特征：因?yàn)殡娙蓦妷阂膊荒芗眲∽兓чl管啟動(dòng)后，電容電壓為零，相當(dāng)于短路，所以晶閘管中流過(guò)大的充電電流。

6、 電流波形呈尖峰狀。 因此，為了避免晶閘管以過(guò)大的電流上升率被破壞，不優(yōu)選在整流輸出端直接連接大的電容。 4 .反電位負(fù)載(整流輸出對(duì)蓄電池充電或直流電動(dòng)機(jī)，即負(fù)載有反電位)的特征：只有在輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)才有電流流過(guò)，電流波形也呈現(xiàn)大的脈動(dòng)。 分析整流電路的假設(shè)條件，假定開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)特性為理想的開(kāi)關(guān)特性(飽和電壓降零，漏電流零，開(kāi)關(guān)時(shí)間零) 2電源變壓器為理想變壓器(內(nèi)阻零，漏電阻零)3.電源為理想電動(dòng)勢(shì)(內(nèi)阻零)，在實(shí)際電路中對(duì)于不符合預(yù)期理想條件的影響，可以進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際特性進(jìn)行修正。 主要研究?jī)?nèi)容和步驟(重要)是基于開(kāi)關(guān)元件的理想開(kāi)關(guān)特性和負(fù)載特性分析電路的工作過(guò)程。 2輸出電壓

7、ud、各晶閘管端子電壓uVT、負(fù)載電流id、通過(guò)各晶閘管的電流iVT、變壓器二次i2、一次電流i1等，從電路的動(dòng)作過(guò)程中得到的波形分析。 3 .基于波形分析確定一系列電量之間的基本數(shù)量關(guān)系并對(duì)電路進(jìn)行定量分析。 在修改整流電路時(shí)，數(shù)量關(guān)系是選擇變壓器和開(kāi)關(guān)元件的依據(jù)。 單相半波電路r的負(fù)載在整個(gè)電路中只有1個(gè)等效動(dòng)作電路、2個(gè)動(dòng)作狀態(tài)。 整流變壓器的二次電壓是單相半波電路r負(fù)載，定量修正：角的有效移相范圍為0，導(dǎo)通角為=-。 單相半波電路r負(fù)載、定量修正運(yùn)算：晶閘管可接受的最大電壓為單相半波電路RL負(fù)載，整個(gè)電路只有1個(gè)等效動(dòng)作電路，2個(gè)動(dòng)作狀態(tài)，3個(gè)階段。 單相半波電路RL的負(fù)載，定量修正運(yùn)

8、算： U=U2，t1=代入式(1-66 )，三者之間的關(guān)系得到有效移相范圍的最大電壓，單相半波電路是大的電感負(fù)載，整個(gè)電路只有一個(gè)等效動(dòng)作電路，兩個(gè)動(dòng)作狀態(tài)。 在電源電壓的正的半周，負(fù)載電流是從晶閘管導(dǎo)通而供給的電源電壓為負(fù)的半周，回流二極管d維持負(fù)載電流，因此負(fù)載電流是連續(xù)平滑的直流電流。 對(duì)于大感應(yīng)負(fù)載，負(fù)載電流波形是與橫軸平行的直線(xiàn)。 單相半波電路大感應(yīng)負(fù)載，定量修正計(jì)算： Ud與r負(fù)載時(shí)相同，Id=Ud/R平均值有效值，單相半波整流電路的特點(diǎn)，1 )優(yōu)點(diǎn)：線(xiàn)路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便2 )缺點(diǎn)： (1)輸出電壓脈動(dòng)大，負(fù)載電流脈動(dòng)大(電阻性負(fù)載時(shí))。 (2)整流變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈中存在直流電流成分

9、，鐵心被磁化，變壓器容量不能充分利用。 如果不使用變壓器，交流電路中會(huì)流過(guò)直流電流，柵極波形會(huì)變形，引起多馀的損失。 3 )應(yīng)用：?jiǎn)蜗喟氩刂普麟娐穬H適用于小容量、波形要求不高的情況。單相橋電路r的負(fù)載在整個(gè)電路中僅具有2個(gè)等效動(dòng)作電路、3個(gè)動(dòng)作狀態(tài)。 整流變壓器的二次電壓定量修正單相橋電路r負(fù)載、定量修正運(yùn)算、單相橋電路r負(fù)載、有效移相范圍晶閘管能夠接受的最大電壓，單相橋電路RL負(fù)載、電路整體上有2個(gè)等效動(dòng)作電路，電流斷續(xù)時(shí)有3個(gè)動(dòng)作狀態(tài)，電流連續(xù)時(shí)有2個(gè)動(dòng)作狀態(tài)、在單相橋電路RL的負(fù)載、定量校正運(yùn)算(電流斷續(xù))式(1-66 )中，t1=、U=U2的導(dǎo)通角和控制角的關(guān)系導(dǎo)通角將從(3-12

10、 )式可以用晶閘管接受的最大電壓作為有效移相范圍，單相橋電路必須條件2。 Ud滿(mǎn)足式(3-46 )的id=id=ud/ri2=id，單相橋接器與半波電路的比較、的移相范圍相等，全部為0180。 輸出電壓平均值Ud是半波整流電路的倍數(shù)，在相同的負(fù)載功率下，流過(guò)晶閘管的平均電流減少一半，功率因數(shù)加倍。 單相全控橋整流電路輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器二次中電流為兩個(gè)大反向半波，無(wú)直流磁化問(wèn)題，變壓器利用率高。 對(duì)于大電感負(fù)載，當(dāng)接近/2時(shí)，輸出電壓的平均值接近零，負(fù)載上的電壓過(guò)小。 另外，因?yàn)椴淮嬖诶硐氲拇箅姼胸?fù)載，所以實(shí)際的電流波形不是一條直線(xiàn)，在此之前電流被切斷。 電感量越小，電流開(kāi)始中斷

11、的值越小。 單相半橋整流電路、電阻負(fù)載時(shí)、輸出整流電壓與全橋相同，但晶閘管上的電壓波形不同。 對(duì)于RL負(fù)載，電路和波形如右圖所示。 單相半橋的自然續(xù)流現(xiàn)象在u2的正半周、控制角為正時(shí)觸發(fā)可控硅VT1，則VT1和VD4接受正向電壓而導(dǎo)通。 當(dāng)u2下降到零開(kāi)始變?yōu)樨?fù)時(shí)，在電感的作用下VT1持續(xù)導(dǎo)通，產(chǎn)生感應(yīng)電位。 但是，此時(shí)VD3接受正向電壓的正偏壓導(dǎo)通，但VD4被反偏壓切斷，負(fù)載電流id經(jīng)由VD3、VT1流過(guò)。 由于此時(shí)整流橋的輸出電壓由于VT1和VD3的正向電壓降接近零，所以整流輸出電壓ud不進(jìn)行負(fù)半周的現(xiàn)象稱(chēng)為自然續(xù)流。 u2的負(fù)半周可能與正半周相似，控制角度經(jīng)由時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT2、VD

12、3導(dǎo)通，u2過(guò)零定時(shí)經(jīng)由VD4、VT2而自然地繼續(xù)流通。 當(dāng)失控現(xiàn)象和回流二極管的控制角急劇增大到180度或丟失觸發(fā)脈沖時(shí)，一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通，兩個(gè)二極管依次導(dǎo)通，ud成為正弦半波，即半周期ud成為正弦，另一個(gè)半周期ud成為零為了防止失控的發(fā)生，必須消除自然的續(xù)流現(xiàn)象。 需要追加續(xù)流二極管，提供通路。 存在續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過(guò)程以VDR完成，晶閘管斷開(kāi)，避免了一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通失控的現(xiàn)象。 此外，續(xù)流期間中的導(dǎo)電電路只有一個(gè)管電壓降，有利于降低損耗。 值得注意的是，實(shí)現(xiàn)該功能的條件是VDR的導(dǎo)通電壓低于自然環(huán)流電路開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通電壓之和，否則無(wú)法消除自然環(huán)流現(xiàn)象，導(dǎo)通的晶閘管截止。 單相

13、半控橋RL負(fù)載將三個(gè)等效工作電路(兩個(gè)整流電路、一個(gè)回流電路)電路工作分為電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種情況，電流斷續(xù)時(shí)有四種工作狀態(tài)，電流連續(xù)時(shí)有三種工作狀態(tài)。 電路和波形如右圖所示。 動(dòng)作過(guò)程如下：將單相半橋RL的負(fù)載、定量修正運(yùn)算：電流斷續(xù)時(shí)t1=、U=U2代入式(1-66 )的整流級(jí)(t )得到的電流式，將t1=、I0=id代入式(1)，定量修正運(yùn)算：電流連續(xù)時(shí)t1=、U=U2、I0=I01代入式(1) 根據(jù)將t1=、I02=id、I0=I02代入式的三相控制整流電路的分析，對(duì)于三相對(duì)稱(chēng)電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單相控制整流電路是非對(duì)稱(chēng)負(fù)載，會(huì)影響電源三相負(fù)載的平衡和系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性。 負(fù)載容量大時(shí)，通常采用

14、三相或多相電源整流電路。三相或多相電源控制整流電路是三相電源系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)負(fù)載，輸出整流電壓的脈動(dòng)小，控制響應(yīng)快，常常得到廣泛應(yīng)用。 三相控制整流器電路的功率變壓器提供采用d、y或y、d接線(xiàn)方案的一條3及3的倍頻電流路徑。 在能夠進(jìn)行三相半波控制的整流電路中，為了得到整流電源的中性點(diǎn)，需要將次級(jí)繞組連接成星形，因此通常采用d、y接線(xiàn)方式。 三相半波整流r負(fù)載的3個(gè)等效工作電路交替工作，在共陰極接合法中，自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)為t=/6處(之前假設(shè)a相的初始相位為0 )，每個(gè)自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)有2/3不同，因此每個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖也有2/3不同。 有效移相范圍0/6時(shí)電流斷續(xù)。 電流連續(xù)時(shí)的電路有3種工作狀態(tài)，電流斷續(xù)

15、時(shí)的電路有4種工作狀態(tài)。 電流連續(xù)時(shí)的動(dòng)作如下：三相半波整流r負(fù)載、電路圖及電流連續(xù)時(shí)的波形圖、三相半波整流r負(fù)載、電流連續(xù)(6)時(shí)的定量修正計(jì)算： id=ud/R晶閘管能夠接受的最大電壓為導(dǎo)通角=2/3、三相半波整流r負(fù)載注意：三個(gè)晶閘管全部截止時(shí)，晶閘管、三相半波整流r負(fù)載、電流斷續(xù)時(shí)(/6 )的定量修正計(jì)算： id=ud/R晶閘管上的最大電壓為導(dǎo)通角=(5/6)、三相半波整流RL負(fù)載、三個(gè)等效工作電路交替工作，相對(duì)于共陰極接合法，自然轉(zhuǎn)相點(diǎn)有效移相范圍05/6分為電流連續(xù)和電流斷續(xù)兩種電流連續(xù)時(shí)的電路有3種工作狀態(tài)，電流斷續(xù)時(shí)的電路有4種工作狀態(tài)。 電流連續(xù)時(shí)的動(dòng)作過(guò)程，在三相半波整流R

16、L負(fù)載、電路圖及電流連續(xù)時(shí)的波形圖中=/3，將三相半波整流RL負(fù)載電流連續(xù)(2)時(shí)的定量修正： t1=(/6 )、id=I0、U=U2代入式(1-67 )時(shí)，將t=(5/6)、id=I0代入式。 注意：三個(gè)晶閘管全部斷開(kāi)時(shí)，施加在晶閘管上的電壓為相電壓。 此時(shí)的導(dǎo)通角為2/3。三相半波整流RL負(fù)載、電流斷續(xù)(/2 )時(shí)的定量修正： t1=(/6 )、U=U2代入式(1-66 )為導(dǎo)通角時(shí)，成為t=(/6 )時(shí)id的一次電流，晶閘管能夠接受的最大電壓滿(mǎn)足導(dǎo)通角2/3、三相半波整流RL負(fù)載、LR且為2時(shí)的二次繞組電容可以分別表示為變壓器電容為式中、Ud0、Id0、Pd0分別為=0時(shí)的負(fù)載，帶三相半波整流RL負(fù)載、回流二極管時(shí)：/6時(shí)回流二極管不工作，電路工作過(guò)程與沒(méi)有回流二極管時(shí)完全相同。 /6時(shí)，續(xù)流二極管動(dòng)作，在每個(gè)電源周期，續(xù)流二極管的導(dǎo)通角為VDR=3(/6 )。 由于輸出電壓ud的波形與純電阻負(fù)載時(shí)相同，所以u(píng)d的校正運(yùn)算也相同。 由于在續(xù)流二極管工作時(shí)晶閘管截止，因此晶閘管的導(dǎo)通角為VT=(5/6)。 回流二極管接受的最大電壓為三相橋式全控制整流電路，主電路由6個(gè)柵極管組成，分為2組，共陰