电力电子学课件.ppt
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- 电力 电子学 课件
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1、单相可控整流电路单相可控整流电路单相半波可控整流电路单相桥式可控整流电路单相半波可控整流电路带电阻性负载的可控整流电路带电感性负载的可控整流电路续流二极管的作用带电阻性负载的可控整流电路 为控制角(0 )晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。为导通角(0)晶闸管在一周期时间内导通的电角度。+=改变的大小就可以改变负载上电压波形,也就改就了负载电压的大小。带电阻性负载的可控整流电路输出电压平均值为:负载电流平均值为:2cos145.02RURUIdd2cos145.0)(sin22221UttdUUd带电感性负载的可控整流电路负载的感抗 L和电阻R的大小比不可忽略时称为电感
2、性负载晶闸管在 t=时触发导通后在+时关断导通角 将大于-续流二极管的作用当晶闸管导通时,若电源电压为正,二极管V不通,负载上电压波形与不加二极管V时相同。当电源电压变负时,V导通,负载上由电感维持的电流流经二极管,此二极管称为续流二极管。续流二极管的作用续流二极管的作用当 L R时,电流的脉动将是很小的,这时电流波霰可以近似地看成是一条平行于横轴的直线。晶闸管的电流平均值:续流二极管的电流平均值:ddVII22 ddVSII2单相桥式可控整流电路单相半控桥式整流电路单相全控桥式整流电路单相半控桥式整流电路电阻性负载电感性负载反电势负载电阻性负载晶闸管在 时触发导通,当电源电压过零变负时,电流
3、降到零,晶闸管关断。输出电压平均值 与控制角 的关系为:2cos19.0)(sin2221UttdUUdtdU电阻性负载电流平均值 为:在桥式整流电路中,元件承受的最大正反向电压是电源电压的最大值,即2cos19.02RURUIdddI22U电感性负载也采用加接续流二极管的措施,有了续流二极管,当电源电压降到零时,负载电流流经续流二极管,晶闸管因电流为零而失断,不会出现失控现象。晶闸管的导通为 ,则每周期续流二极管导通时间为22 电感性负载晶闸管的平均电流为:流过续流二极管的平均电流为:dI2dI晶闸管串联的半控桥式整流电路两个二极管充当续流二极管。因两只晶闸管阴极没有公共点,故用一套触发电路
4、触发时,必须采用具有两个线圈的脉冲变压器供电。流过V1,V2的电流:ddVII22只用一只晶闸管的单相桥式整流电路优点:晶闸管用得少,控制线路简单,晶闸管不承受反向电压。缺点:装置尺寸加大,损耗较大,必须选用维持电流较大的昌闸管,否则容易失控。反电势负载只有发电源电压的瞬时值大于反电势,同时又有触发脉冲时,晶闸管才能导通。负载两端的电压平均值比电阻性负载时高。反电势负载当整流输出直接加于反电势负载时,输出平均电流为:REUIdd单相全控桥式整流电路控制角移相范围为:全控桥每半周期要求触发两只晶闸管。0单相全控桥式整流电路输出电压平均值为:在全控桥中元件承受的最大正,反向电压是:cos9.0co
5、s22)()sin(222222UUtdtUUd22U三相可控整流电路三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路三相半波可控整流电路整流变压器副边接成星形,的个公共零点,所以也叫三相零式电路。电阻性负载电感性负载电阻性负载对于VS1,VS2,VS3,只有在1,2,3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲,该晶闸管才能触发导通,1,2,3点是相邻相电压波形的交点,也是不控整流的自然换相点自然换相点。电阻性负载对三相可控整流而言,控制角就是从自然换相点算起的。晶闸管承受的最大正向电压为 ,可能承受的最大反向电压为PU22ppUU22632电阻性负载当 时(触发脉冲在自然换相点加入)可以看出,当
6、三只晶闸管共阴极连接时,哪一相电压最高,则来触发脉冲时,与那一相相连接的晶闸管就导通,这只管子导通后将使其他管子承受反压而处于阻断状态。0电阻性负载这时,负载上电压平均值与三相半波不控整流一样:)65()6(2232117.1)(sin2ppdUttdUU电阻性负载当 时若在 时刻对VS1控制极加触发脉冲,VS1就立即导通,而且在 为正时维持导通。由于可控整流电路要求触发脉冲间隔 ,直到 时刻,对VS2控制极加了触发脉冲,VS2在 正向阳极电压作用下导通,迫使VS1承受反向电压而关断。602t1tAu120Bu电阻性负载在一个周期内三相轮流导通,负载上得到脉动直流电压 ,其波形是连续的。每只晶
7、闸管导通角为 ,负载上电压平均值与 的关系为:du120)65()6(22321cos17.1)(sin2ppdUttdUU电阻性负载当 时如图为 时的输出电压波形图。三相轮流导通,负载上电压波形是断续的。输出电压的平均值为:65623)30cos(117.1)(sin2262321ppdUttdUU电阻性负载总之:带电阻性负载情况下,当 在 内移相时,输出平均电压由最大值 下降到零,输出电流的平均值为 ,流过每只晶闸管元件的电流平均值为 。650pU217.1RUIdd3dI电感性负载在带感性负载的情况下,在VS1管导通时,电源电压 加到负载上,当 时,由于自感电势的作用,电流的变化将落后于
8、电压的变化,所以 时负载电流 并不为零,VS1要维持导通。Au1tt 0Audi1tt 电感性负载这时每只晶闸管导通角为 ,输出电压的平均值为:)65()6(22321cos17.1)(sin2ppdUttdUU32电感性负载当 时,这时,电压 波形正,负面积相等,即 。故三相半流整流电路带电感负时要求触发脉冲的移相范围是 。20dUdu0dU20电感性负载加接续流二极管,电流波形将接近于一条平行于横轴的直线。电感性负载三相半波可控整流电路只用三只晶闸管元件优点:接线简单,易控制。缺点:三相半波可控整流电中各晶闸管元件承受的反向电压高在电流连续时,每个周期内变压器副边绕组和晶闸管都只有三分之一
9、的时间导通,因引,变压器的利用率低直流分量引起零线电流大,并在铁心饱和,引起附加损耗和发热。三相桥式全控整流电路把三只晶闸管的阳极接在一起,叫作共阳极组整流电路。三相桥式全控整流电路负载上的输出电压等于共阴极组和共阳极组的输出电压之和。三相桥式全控整流电路将变压器的两组次级绕组共用一个绕组,就是三相桥式全控整流电路。三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路一般与电动机连接时总是串联一定的电感,以减小电流的脉动和保证电流连续,这时负载的性质可以看作是电感性的。)30(cos34.22pdUU逆变器整流:把交流电变成可调的直流电供给负载。逆变:种用晶闸管电路把直流电变成交流电,这种对应于整流的逆向
10、过程。变流器工作在逆变状态时,如果把变流器的交流侧接到交流电源上,把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去,叫有源逆变有源逆变。如果变流器交流侧接到负载,把直流电逆变为某一频率或可变频率的直流电供给负载,则称为无源逆无源逆变变。在许多场合,同一套晶闸管的电路既可实现整流,又可实现逆变,这种装置通常称为变流器。有源逆变电路整流:电能由交流侧传送到直流侧逆变:电能由直流侧传送到交流侧有源逆变电路整流状态()整流输出电压为:0dU20dtdiLRIEudddRIEUdddddUudtdiL有源逆变电路逆变状态()要使电路工作于逆变状态,必须使 及 的极性与整流状态相反,并且要求 。只有满足这个条件才
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