电力电子课件 __ 西安交大 __ 第3章 整流电路.ppt

第3章整流电路 单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 电容滤波的不可控整流电路 整流电路的谐波和功率因数 大功率可控整流电路 整流电路的有源逆变工作状态 相控电路的驱动控制本章小结 2/131 引言■整流电路( Rectifier )是电力电子电路中出现最早的一种,它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。■整流电路的分类◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。◆按电路结构可分为桥式电路和零式电路。◆按交流输入相数分为单相电路和多相电路。◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,分为单拍电路和双拍电路。 3/131 单相可控整流电路 单相半波可控整流电路 单相桥式全控整流电路 单相全波可控整流电路 单相桥式半控整流电路 4/131 单相半波可控整流电路????t T VTR 0 a) u 1u 2u VTu di d ?t 1?2 ?ttt u 2u gu du VT?? 0 b) c)d) e) 00图 3-1 单相半波可控整流电路及波形■带电阻负载的工作情况◆变压器 T起变换电压和隔离的作用,其一次侧和二次侧电压瞬时值分别用 u 1和u 2表示,有效值分别用 U 1和U 2表示,其中 U 2的大小根据需要的直流输出电压 u d的平均值 U d确定。◆电阻负载的特点是电压与电流成正比,两者波形相同。◆在分析整流电路工作时,认为晶闸管(开关器件)为理想器件, 即晶闸管导通时其管压降等于零, 晶闸管阻断时其漏电流等于零,除非特意研究晶闸管的开通、关断过程,一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 5/131 ◆改变触发时刻, u d和i d波形随之改变,直流输出电压 u d为极性不变但瞬时值变化的脉动直流,其波形只在 u 2正半周内出现,故称“半波”整流。加之电路中采用了可控器件晶闸管,且交流输入为单相,故该电路称为单相半波可控整流电路。整流电压 u d波形在一个电源周期中只脉动 1次,故该电路为单脉波整流电路。◆基本数量关系??:从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟角,也称触发角或控制角。??:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。?直流输出电压平均值?随着?增大, U d减小,该电路中 VT 的?移相范围为180 ?。◆通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式,简称相控方式。 单相半波可控整流电路??????????????2 cos 1 45 .0) cos 1(2 2)( sin 22 1 2 2 2U Ut tdUU d( 3-1 ) 6/131 单相半波可控整流电路 u?t t ??t ?t ? 20 ?t ?2 ?tu g0u d0i d0u VT 0 ?? b) c)d) e) f) ++图 3-2 带阻感负载的单相半波可控整流电路及其波形■带阻感负载的工作情况◆阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用,使得流过电感的电流不能发生突变。◆电路分析?晶闸管 VT 处于断态,i d =0 ,u d =0 ,u VT=u 2。?在?t 1时刻,即触发角?处√u d=u 2。√L的存在使 i d不能突变,i d从0开始增加。?u 2由正变负的过零点处, i d已经处于减小的过程中,但尚未降到零,因此 VT 仍处于通态。??t 2时刻,电感能量释放完毕, i d降至零, VT 关断并立即承受反压。?由于电感的存在延迟了 VT 的关断时刻, 使u d波形出现负的部分,与带电阻负载时相比其平均值 U d下降。 7/131 单相半波可控整流电路◆电力电子电路的一种基本分析方法?把器件理想化,将电路简化为分段线性电路。?器件的每种状态组合对应一种线性电路拓扑,器件通断状态变化时,电路拓扑发生改变。?以前述单相半波电路为例√当 VT 处于断态时,相当于电路在 VT 处断开, i d =0 。当 VT 处于通时, 相当于 VT 短路。两种情况的等效电路如图 3-3 所示。 a) b) VTR L VTR L u 2 u 2图 3-3 单相半波可控整流电路的分段线性等效电路 a) VT 处于关断状态 b) VT 处于导通状态 8/131 单相半波可控整流电路 VT b) R Lu 2√ VT 处于通态时,如下方程成立: 在 VT 导通时刻,有?t=?,i d =0 ,这是式( 3-2 )的初始条件。求解式( 3-2 )并将初始条件代入可得 tU Ri t iL? sin 2d d 2d d??) sin( 2) s