电力电子技术基础之单相桥式半控整流课件.pptx

1、2022-4-17电力电子技术12.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 Oud0Eidtt=图2-8 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2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路图2-9 单相全波可控整流电路及波形a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOtt 单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的 2022-4-17电力电子技术22.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路两者的区别两者的区别 （1）单相全波中变压器结构较复杂，绕组及铁芯对铜、铁等材料的消耗多 （2）

2、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为，是单相全控桥的2倍 （3）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（2）、（3）考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。 222022-4-17电力电子技术3半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同2.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 单相全控桥中，每单相全控桥中，每个导电回路中有个导电回路中有2个晶闸个晶闸管，为了对每个导电回管，为了对每个导电回路进行控制，只需路进行控制，只

3、需1个晶个晶闸管就可以了，另闸管就可以了，另1个晶个晶闸管可以用二极管代替闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。，从而简化整个电路。如此即成为如此即成为单相桥式半单相桥式半控整流电路控整流电路。（先不考虑（先不考虑VDR）2022-4-17电力电子技术4 单相半控桥带阻感负载的情单相半控桥带阻感负载的情况况 假设负载中电感很大，且假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态电路已工作于稳态 在在u2正半周，触发角正半周，触发角处给处给晶闸管晶闸管VT1加触发脉冲，加触发脉冲，u2经经VT1和和VD4向负载供电向负载供电 u2过零变负时，因电感作用过零变负时，因电感作用使电流连续，使电流连续，VT1

4、继续导通。继续导通。但因但因a点电位低于点电位低于b点电位，点电位，使得电流从使得电流从VD4转移至转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由压器二次绕组，而是由VT1和和VD2续流续流2022-4-17电力电子技术5 在在u2负半周触发角负半周触发角 时刻触发时刻触发VT3，VT3导通，则向导通，则向VT1加反压加反压使之关断，使之关断，u2经经VT3和和VD2向负载供电。向负载供电。 u2过零变正时，过零变正时，VD4导通，导通，VD2关断。关断。VT3和和VD4续流，续流，ud又又为零。为零。2022-4-17电力电子技术6 若无续流二极管，若无续流

5、二极管，则当则当 突然增大至突然增大至180 或触发脉冲丢失时，会或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通而两个二极管轮流导通的情况，这使通的情况，这使ud成为正成为正弦半波，即半周期弦半波，即半周期ud为正为正弦，另外半周期弦，另外半周期ud为零，为零，其平均值保持恒定，称其平均值保持恒定，称为为失控失控。失控失控失控现象：失控现象：2022-4-17电力电子技术7 有续流二极管有续流二极管VDR时，续流过程由时，续流过程由VDR完成，晶闸管关断，完成，晶闸管关断，避免了某一个晶闸管避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失持续导通从而导致失控的现象。同时

6、，续控的现象。同时，续流期间导电回路中只流期间导电回路中只有一个管压降有一个管压降，有利有利于降低损耗。于降低损耗。 续流二极管的作用续流二极管的作用2022-4-17电力电子技术8计算：计算： 加续流二极管后，加续流二极管后，Ud 波波形与电阻性负载时相同，因形与电阻性负载时相同，因此计算也相同。此计算也相同。RUIdddDTIII2输出电流平均值：输出电流平均值：晶闸管和二极管电流有效值：晶闸管和二极管电流有效值：（2-22）2022-4-17电力电子技术9dDRII续流二极管电流有效值：续流二极管电流有效值：（2-23）（2-24）变压器二次绕组电流有效值：变压器二次绕组电流有效值： d

7、II2习题：习题：1111（P36P36）2022-4-17电力电子技术10单相桥式半控整流电路的另一种接法单相桥式半控整流电路的另一种接法 相当于把全桥电路中的相当于把全桥电路中的VT3和和VT4换为二极管换为二极管VD3和和VD4，这样可以省去续流二极管，这样可以省去续流二极管VDR，续流由，续流由VD3和和VD4来实现来实现2022-4-17电力电子技术11第四节第四节 晶闸管的简易触发电路晶闸管的简易触发电路 晶闸管装置的正常工作，与门极触发电路正晶闸管装置的正常工作，与门极触发电路正确和可靠的运行密切相关，门极触发电路必须按确和可靠的运行密切相关，门极触发电路必须按主电路的要求来设计

8、。一般实际工作电路要复杂主电路的要求来设计。一般实际工作电路要复杂的多。并有大量的专用集成电路供选用。的多。并有大量的专用集成电路供选用。2022-4-17电力电子技术12 门极触发电路的一般要求：门极触发电路的一般要求： 触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压电流触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压电流应大于应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。 触发脉冲的相位应能在规定的范围内移动。触发脉冲的相位应能在规定的范围内移动。 触发脉冲与触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步，两者频晶闸管主电路电源必须同步，两者频率应该相同，而且要有固定的相位关系，使每一周

9、率应该相同，而且要有固定的相位关系，使每一周期都能在同样的相位上触发。期都能在同样的相位上触发。 触发脉冲的波形要符合要求，脉冲的前沿要足够触发脉冲的波形要符合要求，脉冲的前沿要足够陡。对电感性负载，脉冲的宽度要宽些。陡。对电感性负载，脉冲的宽度要宽些。2022-4-17电力电子技术13一一. 单结晶体管的结构和特性单结晶体管的结构和特性发射极发射极第二基极第二基极第一基极第一基极PN结结N型硅型硅 单结晶体管单结晶体管又称又称双基极二极管，双基极二极管，有三个电极，有三个电极，仅有一个仅有一个PN结。结。b1 b2 之间电阻为之间电阻为4 10 K 。VD等效等效单结晶体管内部单结晶体管内部

10、 PN 结。结。Rb1 、 Rb2 分别表示分别表示b1 、b2与与 PN 结结之间电阻。之间电阻。2022-4-17电力电子技术14（1）Ue=0 时时Ebb在在Rb1 Rb2之间分压之间分压 bbbbbbbAEERRRU211（2-26） 为分压比，为分压比，单结晶体管的主要参数，单结晶体管的主要参数，一般为一般为0.3 0.9。2022-4-17电力电子技术15（2）UeUA+UD= Ebb+UD时时 PN结反向截止，结反向截止，Ie为反为反向漏电流，向漏电流， A级。级。“截止区截止区”（3）Ue=UP= Ebb+UD时时 PN结正向导通。结正向导通。 P点对应：点对应：峰点电压峰点电

11、压 UP 峰点电流峰点电流 IP 二极管导通后大量载流子流入二极管导通后大量载流子流入A点和点和b1之间的之间的硅片，硅片，形成正反馈。一直达到电压的最低点。形成正反馈。一直达到电压的最低点。 PV间为间为负阻特性负阻特性。 “负阻负阻区区”ebeeAbIRIUUR11)(2022-4-17电力电子技术16V点对应：点对应：谷点电压谷点电压 UV 谷点电流谷点电流 IV（4）V点以后，基片中载流点以后，基片中载流子密度足够高，复合机会增子密度足够高，复合机会增多，多， Rb1 不再降低，不再降低， “饱和饱和”。“饱和饱和区区”eeUI（5）导通以后，若）导通以后，若Ue减小到小于减小到小于U

12、V时，单结晶时，单结晶体管由导通恢复到截止。体管由导通恢复到截止。 UV是维持单结晶体管导通的最小电压。是维持单结晶体管导通的最小电压。2022-4-17电力电子技术17二二. 单结晶体管的自振荡电路单结晶体管的自振荡电路接通电源时：接通电源时：uC=0 ，单结晶体管单结晶体管截止。截止。电源电源E通过通过R1、R2加于加于单结晶体管单结晶体管b1、b2上。上。同时同时ERe C地，对地，对C充电。充电。uC按按 的指数的指数曲线逐渐增加。曲线逐渐增加。iCRe22022-4-17电力电子技术18 当当 uC UP 时，时，单结晶体管单结晶体管截止。截止。 当当 uC = UP 时，时，单结晶

13、体管导通，单结晶体管导通，C PN结结Rb1 R1 放电放电。 放电时间常数放电时间常数 小，放电很快小，放电很快 uC 。CRRb)(111 当当 uC 下降到下降到 UV 时，时，单结晶体管又单结晶体管又截止。截止。i2022-4-17电力电子技术19C放电，在放电，在R1上输出一个尖脉冲电压。上输出一个尖脉冲电压。放电一结束，放电一结束，C又充电重复上述过程。又充电重复上述过程。2022-4-17电力电子技术20 改变改变Re的值，可改变的值，可改变C充电速度，从而改变电路充电速度，从而改变电路的自振荡频率。的自振荡频率。振荡频率：振荡频率：)11ln(11CRTfe（2-28）2022

14、-4-17电力电子技术21 Re太大，使较小太大，使较小的的Ie在在Re上产生大的上产生大的压降，使压降，使uC升不到升不到UP（直线直线1），），单结晶单结晶体管不能工作到体管不能工作到负阻负阻区区。 Re太小，太小，单结晶体管导通后的单结晶体管导通后的Ie将一直大于将一直大于IV ，单结晶体管关不断单结晶体管关不断（直线直线3）。）。Re的值应满足下列条件（的值应满足下列条件（直线直线2）：）：VVePPIUERIUE（2-27）2022-4-17电力电子技术22R1上脉冲宽度主要取决于电容放电时间常数。上脉冲宽度主要取决于电容放电时间常数。 R2可避免温度对振荡频率的影响。补偿具有负可避

15、免温度对振荡频率的影响。补偿具有负温度系数的温度系数的UD 。2022-4-17电力电子技术23三三. 单结晶体管的同步触发电路单结晶体管的同步触发电路同步变压器全波整流全波整流RSVS限幅电路单结晶体管振荡器单相桥式半控整流电路2022-4-17电力电子技术24全波整流成uZ正弦半波RSVS限幅得梯形波梯形波作为单结晶体管振荡器的电源产生振荡2022-4-17电力电子技术25当uS过零时 b1b2间电压ubb也过零。C通过PN结及R1放电到零。 uS过零后，C从零开始充电，每半周出现第一个脉冲的时间相同，达到同步的目的。 其后的脉冲加在导通的晶闸管控制极上，无作用。触发晶闸管导通2022-4-17电力电子技术26改变改变 Re 可改变充电时间常数，达到改变可改变充电时间常数，达到改变 的目的的目的 。实际应用中，可用晶体管代替实际应用中，可用晶体管代替 Re ，实现自动移相。，实现自动移相。 Re小，小， 小小Re大，大， 大大2022-4-17电力电子技术27 单结晶体管触发电路简单，易调整，单结晶体管触发电路简单，易调整，输出脉冲前沿陡输出脉冲前沿陡 。 但触发功率小，脉冲较窄，移相范围但触发功率小，脉冲较窄，移相范围约约150。 一般用于小容量的系统中。一般用于小容量的系统中。