第二章--单相可控整流电路ppt课件.ppt
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1、有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二章第二章 单相可控整流电路单相可控整流电路 将交流电变为直流电称为整流,实现将交流电变为直流电称为整流,实现 AC/DC变换,变换,相应的电路称为整流电路相应的电路称为整流电路(Rectifier) 。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种。整流电路的分类整流电路的分类 按组成的器件可分为按组成的器件可分为不可控不可控、半控半控、全控全控三种。三种。 按电路结构可分为按电路结构可分为桥式桥式电路和电路和零式(如
2、半波)零式(如半波) 电路。电路。 按交流输入相数分为按交流输入相数分为单相单相电路和电路和多相(如三相)多相(如三相) 电路电路。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二章第二章 单相可控整流电路单相可控整流电路 n第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n第二节第二节 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路n第三节第三节 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路n本章小结本章小结有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中
3、心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路可控整流电路常带的负载有可控整流电路常带的负载有电阻电阻、电感电感和和反电动势反电动势三种。三种。 电阻性负载电阻性负载如电解、电镀等。如电解、电镀等。 电感性负载电感性负载如各类电机的励磁绕组、输出串接平如各类电机的励磁绕组、输出串接平 波电抗器的负载等波电抗器的负载等 。 反电动势反电动势如蓄电池、直流电动机的电枢等。如蓄电池、直流电动机的电枢等。同一整流电路,负载不同,差距很大。同一整流电路,负载不同,差距很大。 有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向
4、,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路T一、电阻性负载一、电阻性负载(控制角控制角):从晶闸管开始承受正从晶闸管开始承受正 向电压,到其加上触发向电压,到其加上触发 脉冲的这一段时间所对脉冲的这一段时间所对 应的电角度应的电角度。 (导通角导通角 ):晶闸管在一个周期内晶闸管在一个周期内 导通的电角度导通的电角度 。T此电路中此电路中 :tUusin222图图2-1 单相半波可控整流带电阻性负载单相半波可控整流带电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求
5、为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路电阻负载的特点是电阻负载的特点是电压与电流成正比,两者波形形状相同电压与电流成正比,两者波形形状相同。通过控制触发脉冲的通过控制触发脉冲的相位相位来控制直流输出电压大小的方式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。称为相位控制方式,简称相控方式。 基本数量关系基本数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值 当当 =0时,时,Ud0=0.45U2 最大最大; 随着随着 增大,增大, Ud减小;减小; =180 时,时,Ud=0。 移相范围移相范围为为0180 。
6、21450122221222cosU.)cos(U)t(tdsinUUd(2-1)一、电阻性负载一、电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路直流输出电流平均值直流输出电流平均值 2cos145. 02RURUIddd(2-2)负载上得到的直流输出电压有效值负载上得到的直流输出电压有效值U和电流有效值和电流有效值I分别为:分别为: 42sin2)()sin(221222UtdtUU42sin22ddRURUI(2-3)(2-4)一、
7、电阻性负载一、电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为:流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为: (2-5)(2-6)(2-8)2cos145. 02dddddTRURUII42sin222dTRUIII晶闸管可能承受的正反向峰值电压均为晶闸管可能承受的正反向峰值电压均为 :22UUTM一、电阻性负载一、电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值
8、追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路变压器的容量为:变压器的容量为: (2-9)电路的功率因数为:电路的功率因数为: 22IUS 42sin2cos222IUUIIUUISP例例2.1 一、电阻性负载一、电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路)(1RLtgT二、电感性负载二、电感性负载1.无续流二极管无续流二极管电感负载的特点是电感对电流变化有抗拒电感负
9、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作用,使得流过电感的电流不能发生突变不能发生突变。由于电感的存在,延迟了由于电感的存在,延迟了VT的关断的关断时刻,使时刻,使ud波形出现负的部分,与带电波形出现负的部分,与带电阻负载时相比其平均值阻负载时相比其平均值Ud下降。下降。负载阻抗角:负载阻抗角:若若为定值,为定值, 愈大愈大 愈小愈小 若若 为定值为定值, , 愈大愈大 愈大愈大 T大电感负载,即大电感负载,即L Ld dR Rd d(一般(一般1010倍倍以上)时,以上)时,u ud d波形中的负面积接近正面积,波形中的负面积接近正面积, Ud 0 0。 图图2-2 单相半波
10、可控整流电路带电感性负载单相半波可控整流电路带电感性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载2. 加续流二极管加续流二极管VDR 电路分析电路分析若若电感电感足够大(大电感),足够大(大电感),id连续连续,且且id波形接近一条水平线波形接近一条水平线 。基本数量关系基本数量关系直流输出电压平均值和电流平均值直流输出电压平均值和电流平均值(2-1)2cos145. 02UUd2cos145. 02RURUId
11、dd(2-2)与阻性负载时相同,与阻性负载时相同, 但但id波形不同。波形不同。图图2-3 单相半波可控整流电路带电感性负载单相半波可控整流电路带电感性负载 加续流流二极管加续流流二极管有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载2. 加续流二极管加续流二极管VDR(2-10)(2-11)流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为:流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为: ddTdTIII222)(212ddTItdII流过
12、续流二极管的电流平均值和有效值分别为:流过续流二极管的电流平均值和有效值分别为: ddDRdDRIII222)(2102ddDRItdII(2-13)(2-12)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载2. 加续流二极管加续流二极管VDR晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压UTM仍为仍为 ;而续流二;而续流二极管承受的最大反向电压极管承受的最大反向电压UDM也为也为 。晶闸管的最大移。晶闸管的最大
13、移相范围仍是相范围仍是0-180。 22U22U单相半波可控整流电路的特点是简单,但输出脉动大;转换单相半波可控整流电路的特点是简单,但输出脉动大;转换效率低;变压器二次侧电流中含直流分量,造成变压器铁芯效率低;变压器二次侧电流中含直流分量,造成变压器铁芯直直流磁化流磁化。为使变压器铁芯不饱和,需增大铁芯截面积,增大了。为使变压器铁芯不饱和,需增大铁芯截面积,增大了设备的容量。设备的容量。桥式电路。桥式电路。 有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二节第二节 单相桥式全控整流电路单相桥式全
14、控整流电路一、电阻性负载一、电阻性负载2cos19 . 02cos122)(sin21222UUttdUUd2cos19 . 02ddddRURUI(2-14)(2-15)是半波电路输出的两倍是半波电路输出的两倍 。 的移相范围也是的移相范围也是0-180。图图2-4 单相桥式全控整流电路带电阻性负载单相桥式全控整流电路带电阻性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二节第二节 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路一、电阻性负载一、电阻性负载(2-16)(2-17)22sin)()s
15、in(21222UtdtUU22sin2ddRURUI2cos145. 0212dddTRUIIIRUtdtRUIddT2142sin2)(sin22122222sin22ddRURUII22IUS (2-15)(2-19)(2-20)(2-21)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二节第二节 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路二、电感性负载二、电感性负载(大电感)(大电感)电路分析电路分析 负载电感很大,负载电感很大,id不能突变且波形近不能突变且波形近似为一条水平线。似为一条水
16、平线。 在在u2正半周期正半周期, 触发角触发角 处给晶闸管处给晶闸管VT1和和VT4加触发脉冲使其开通,加触发脉冲使其开通,ud=u2。 u2过零变负时,由于电感的作用晶闸过零变负时,由于电感的作用晶闸管管VT1和和VT4中仍流过电流中仍流过电流id,并不关断。,并不关断。 t= + 时刻,触发时刻,触发VT2和和VT3,VT2和和VT3导通,导通,u2通过通过VT2和和VT3 3分别向分别向VT1和和VT4施加反压使施加反压使VT1和和VT4关断,流过关断,流过VT1和和VT4的电流迅速转移到的电流迅速转移到VT2和和VT3上,上,此过程称为此过程称为换相换相,亦称,亦称换流换流。 图图2
17、-5 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路带电感性负载带电感性负载有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。第二节第二节 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路二、电感性负载二、电感性负载(大电感)(大电感)基本数量关系基本数量关系 直流输出电压的平均值直流输出电压的平均值Ud: 当当 =0时,时,Ud0=0.9U2; =90 时,时,Ud=0。晶闸管。晶闸管移相范围移相范围为为090 。 直流输出电流的平均值直流输出电流的平均值Id为为: cos9 . 0cos22)(sin21222U
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