第2章-晶闸管相控整流电路.pptVIP

;晶闸管相控整流电路;第一节单相半波相控整流电路;图2-1单相半波可控整流电路及波形;;在分析电路工作过程之前先假设以下几点：

开关元件是理想的，即开关元件（晶闸管）导通时，通态压降为零，关断时电阻为无穷大。

变压器是理想的，即变压器漏电抗为零，绕组的电阻为零，励磁电流为零。

引入两个重要的基本概念：

触发角α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加

发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。

导通角θ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用θ表示。两者关系为α＋θ=π。

移相与移相范围

（1）移相:是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控制角的大小。

（2）移相范围:是指改变触发脉冲ug的移相范围，它决定了输出电压大小的变化范围。;交流电压u2通过负载电阻R施加到晶闸管的阳极和阴极两端，在u2正半周期，0~ωt1之间，晶闸管虽然承受正向电压，但因门极触发脉冲尚未出现，无直流电压输出，此时由晶闸管VT承受全部u2电压。ud、uVT波形如图2-2（d）、（e）所示。

在ωt1时刻，触发电路向门极送出触发脉冲ug，晶闸管被触发导通。若晶闸管压降忽略不计，则负载电阻R两端的电压波形ud就是变压器二次侧u2的波形，流过负载的电流id波形与ud波形形状相似，但幅值相差R倍。由于二次侧绕组、晶闸管以及负载电阻是串联的，故id波形也就是晶闸管及变压器二次侧的波形。

在ωt=时，u2处于过零点负临界点，晶闸管由于阳极电流也下降零而被关断，电路无直流电压输出。

在u2的负半周期，即~2区间，由于晶闸管承受反向电压而处于反向阻断状态，负载无电流流过，负载两端电压ud一直为零。u2的下一周期重复上述过程。

由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。电路中采用可控制件晶闸管，且输入电源为单相交流电，故该电路被称为单相半波相控整流电路。;2.基本数量关系

(1)直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id

;(2)输出电压有效值U与输出电流有效值I;(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值

单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：;(4)功率因数cosφ

整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值

式中P—变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R

S—变压器二次侧视在功率，S=U2I2

(5)晶闸管承受的最大正反向电压UTM

晶闸管承受的最大正反向电压UTM是相电压峰值。;[例2-1]有一单相半波相控整流电路，负载电阻Rd=l0直接接在220V交流电源上。当控制角=60。时，求输出电压平均值Ud.输出电流平均值Id和有效值I，并选择闸管型号(考虑2倍安全裕量)。

解根据单相半波相控整流电路的计算公式，输出平均电压为

输出有效值电压为;输出平均电流为

输出有效值电流为;晶闸管承受的最大正反向电压为

考虑2倍安全裕量，则晶闸管正反向峰值电压为

取700V；

晶闸管的额定电流为

取20A

根据计算选择晶闸管的型号为KP20-7;二、电感性负载及续流二极管

在实际生产中，更常见的是既有电阻又有电感的负载类型，即为阻感负载。电感性负载通常是电机的励磁绕组和负载串联的电抗器等。

电感是储能元件，并且对电流变化有抗拒作用。当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电动势，感应电动势对负载电流的变化有阻碍作用，使得负载电流不能突变。当电流增大时，电感吸收能量储能，电感的感应电动势阻止电流增大;当电流减小时，电感释放出能量，感应电动势阻止电流的减小，输出电压、电流有相位差。;;数量关系

直流输出电压平均值Ud为

从Ud的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则Id也很小。所以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。;2.接续流二极管时

工作原理

u2＞0：uαK＞0。在ωt=α处触发晶闸管导通，ud=u2续流二极管VDR承受反向电压而处于断态。

u2＜0：电感的感应电压使VDR承受正向电压导通续流，晶闸管承受反压关断,ud=0。如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续。;;由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波。

对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围