P第2章 整流电路 21单相可控整流电路 22三相可控整流电路 23变压器漏感对整流电路的影响 24电容滤波的不可控整流电路 25整流电路的谐波和功率因数 2.6大功率可控整流电路 27整流电路的有源逆变工作状态 28晶闸管直流电动机系统 2.9相控电路的驱动控制 本章小结 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn
2-1 第2章 整流电路 2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管直流电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制 本章小结
第2章整流电路引言 整流电路 出现最早的电力电子电路,将交流电变为直流电。 整流电路的分类: 中按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种 中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 中按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,又分为 单拍电路和双拍电路。 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 2-2
2-2 第2章 整流电路·引言 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，又分为 单拍电路和双拍电路。 整流电路： 出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电
21单相可控整流电路 21.1单相半波可控整流电路 21.2单相桥式全控整流电路 213单相全波可控整流电路 21.4单相桥式半控整流电路 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn
2-3 2.1 单相可控整流电路 2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路
s21.1单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路 ingle Phase Half Wave Controlled Rectifier) 1)带电阻负载的工作情况 变压器T起变换电压和 电气隔离的作用 电阻负载的特点:电压 与电流成正比,两者波 形相同。 图2-1单相半波可控整流电路及波形 电力电子技术 步大 http:/pel-course.jtu.edu.cn
2-4 2.1.1 单相半波可控整流电路 图2-1 单相半波可控整流电路及波形 1）带电阻负载的工作情况 变压器T起变换电压和 电气隔离的作用。 电阻负载的特点：电压 与电流成正比，两者波 形相同。 w w w wt T VT R 0 a) u 1 u 2 u VT u d i d wt 1 p 2 p t t t u 2 u g u d u VT a q 0 b) c) d) e) 0 0 单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
s21.1单相半波可控整流电路 0基本数量关系 首先,引入两个重要的基本概念: ⊕触发延迟角:从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲 止的电角度用a表示也称触发角或控制角 中导通角:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度,用O表示。 直流输出电压平均值为 /2U 1+cos a √2U2 sin otd(on) (1+cosa)=0.45 (2-1) VT的a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。 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn
2-5 2.1.1 单相半波可控整流电路 VT的a 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。 首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角：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,用a表示,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示 。 基本数量关系 直流输出电压平均值为 + = = + = p a a a p w w p 2 1 cos (1 cos ) 0.45 2 2 2 sin ( ) 2 1 2 2 d 2 U U U U t d t (2-1)
s21.1单相半波可控整流电路 2)带阻感负载的工作情况 阻感负载的特点:电感 对电流变化有抗拒作用, 使得流过电感的电流不 发生突变。 讨论负载阻抗角、触发 角a、晶闸管导通角θ的 关系。 图22带阻感负载的 单相半波电路及其波形 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn
2-6 2.1.1 单相半波可控整流电路 2) 带阻感负载的工作情况 图2-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形 阻感负载的特点：电感 对电流变化有抗拒作用， 使得流过电感的电流不 发生突变。 讨论负载阻抗角j、触发 角a、晶闸管导通角θ的 关系。 wt wt wt wt w u2 0 wt 1 p 2 p t ug 0 ud 0 i d 0 u VT 0 q a b) c) d) e) f) + +
s21.1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 通过器件的理想化,将电路简化为分段线性电路。 中器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。 VT VT 对单相半波电路的分析 L L 可基于上述方法进行: R R 当VT处于断态时,相当于 电路在Ⅵ处断开,f=0。 步当VT处于通态时,相当于 图2-3单相半波可控整流 VT短路。 电路的分段线性等效电路 a)VT处于关断状态 bVT处于导通状态 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn
2-7 2.1.1 单相半波可控整流电路 对单相半波电路的分析 可基于上述方法进行： 当VT处于断态时，相当于 电路在VT处断开，id=0。 当VT处于通态时，相当于 VT短路。 图2-3 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 a) b) VT R L VT R L u2 u2 电力电子电路的一种基本分析方法 通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路。 器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑
s21.1单相半波可控整流电路 VT 当ⅥT处于通态时,如下方程成立 d+Ⅰ2 snot (22) R 中初始条件:t=a,i=0。求解式(22)并 将初始条件代入可得 b)Ⅵ处于导通状态 R sin(a-e Z sin( at-)(2-3) 其中z=√R2+(oD), arctan R 当ωt=θ+a时,i=0,代入式(2-3)并整理得 sin( a-e tang= sin(0+a-o) 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 2-8
2-8 2.1.1 单相半波可控整流电路 当VT处于通态时，如下方程成立： VT b) R L u 2 b) VT处于导通状态 Ri U t t i L 2 sinw d d d 2 d + = （2-2） sin( ) sin( ) tan a j q a j j q − = + − − e （2-4） 初始条件：ωt= a ，id=0。求解式（2-2）并 将初始条件代入可得 当ωt=θ+a 时，id=0，代入式（2-3）并整理得 sin( ) 2 sin( ) 2 2 ( ) 2 d a j w j w a w = − − + − − − t Z U e Z U i t L R （2-3） 2 2 Z = R + (wL) R wL • 其中 ， j = arctan
s21.1单相半波可控整流电路 ●续流二极管 当U2过零变负时,VDR导通, VD‖R u为零,V「承受反压关断。 中L储存的能量保证了电流在 ot L-RD回路中流通,此过程 通常称为续流。 数量关系(近似恒为) e) 一其+a dVT (2-5) ot Lid(ot (26) 2丌 丌+C (27) 2 图2-4单相半波带阻感负载 2丌+a 丌+C VDR V2T Jr Idd(ot) (28) 有续流二极管的电路及波形 2 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn
2-9 2.1.1 单相半波可控整流电路 续流二极管 u2 ud i d u VT iVT I d I d w t 1 w t w t w t w t w t O w t O O O O O p-a p+a b) c) d) e) f) g) iVD R a) 图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形 当u2过零变负时，VDR导通， ud为零，VT承受反压关断。 L储存的能量保证了电流id在 L-R-VDR回路中流通，此过程 通常称为续流。 数量关系(id近似恒为Id） dVT d 2 I I p p −a = （2-5） d 2 VT d 2 ( ) 2 1 I I d t I p p a w p p a − = = （2-6） dVDR d I I p p a 2 + = （2-7） d 2 2 VD d 2 ( ) 2 1 R I I d t I p p a w p p a p + = = + （2-8）
2.1.1单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路的特点 中ⅥT的a移相范围为180°。 简单,但输出脉动大,变压器二次侧电流中含直流 分量,造成变压器铁芯直流磁化。 中实际上很少应用此种电路。 中分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 2-10
2-10 2.1.1 单相半波可控整流电路 VT的a 移相范围为180 。 简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流 分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。 单相半波可控整流电路的特点