电力电子技术课件第2章a.ppt

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1、第2章主讲人：黄华芳有源逆变器可控整流器与2.1 简 介v整流：将交流电变为直流电v工频可控整流器2.2 2.2 单相半波可控整流器单相半波可控整流器2.2.1 电阻性负载电阻性负载v在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，如电阻加热炉、电解和电镀等。v电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形相同并且同相位，电流可以突变。1.工作原理工作原理v假设：(1)开关元件是理想的，即开关元件导通时压降为零，关断时电阻为无穷大；(2)变压器是理想的，即变压器漏抗为零，绕组的电阻为零。uT：晶闸管两端电压u1：变压器一次电压瞬时值u2：变压器二次电压瞬时值ud：输出电压（瞬时值）id：输出电流（瞬时值）0

2、t1：阳极+,门极0,VT断态 uT=u2,ud=0t1时刻：阳极+,门极+,VT开通t1：阳极+,VT通态 uT=0,ud=u2时刻：阳极0,VT关断2：阳极,VT断态 uT=u2,ud=0单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 交流输入为单相ud只在正半周出现采用了可控器件晶闸管交流电变换为直流电v几个概念：几个概念：(1)触发角触发角a（0t1）从晶闸管开始承受正向电压起到施加触发脉冲止的电角度，也称触发延迟角或控制角。(2)导通角导通角（t1）晶闸管一周期内导通的电角度。(3)移相范围移相范围 触发脉冲ug的移动范围/a变化的范围。显然，a 的移相范围是180，=a。2.基本数量关系基

3、本数量关系(1)输出电压平均值Ud 当a=0时，Udmax=0.45U2；当a=时，Udmin=0。(2)输出电流平均值Id(3)输出电压有效值U(4)输出电流有效值I(5)晶闸管电流有效值IT与变压器二次侧电流有效值I2v单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：(6)功率因数Cosv整流器Cos是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值 式中，P变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R S变压器二次侧视在功率，S=U2I2(7)晶闸管承受的最大正、反向电压UFM、URM例2-1如下图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V，要求直流输出

4、电压为50 V，直流输出平均电流为20A，试计算：(1)晶闸管的控制角；(2)电路功率因数；(3)晶闸管的额定电压和额定电流。解解：(1)(2)当a=90时，输出电流有效值为 (3)(4)晶闸管承受的最大正反向电压均为 ，即 220=311.1V。考虑安全裕量，晶闸管的额定电压UTN为 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：考虑安全裕量，晶闸管的额定电流ITN为 根据结果可以选取满足要求的晶闸管。2.2.2 阻感性负载阻感性负载v阻感性负载通常是电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。v电感对电流变化有阻碍作用，即流过电感的电流不能突变。当流过电感的电流变化时，电感两端会产生感应电动势。大

5、小：感应电动势 极性：阻止电流的变化1.工作原理工作原理0t1：阳极+,门极0,VT断态 uT=u2,ud=0,id=0 t1时刻：阳极+,门极+,VT开通t1：阳极+,VT通态 uT=0,ud=u2(+),id先后 时刻：id0,VT继续导通t2：id0,VT通态 uT=0,ud=u2(),idt2时刻：id=0,VT关断t22：阳极,VT断态 uT=u2,ud=0,id=02.数量关系数量关系v输出电压平均值Ud为v输出电流平均值Id为v不同的负载阻抗角 时，=f(a)的曲线如图所示。为定值：a越大，L储能越少，越小；a为定值：越大，L储能越多，越大，Ud越小。2.2.3 阻感性负载加续流

6、二极管阻感性负载加续流二极管1.工作原理工作原理u2正半周：与无VDR时一样，ud=u2，id=iTu2过零变负时：VDR开通，ud=0，VT关断u2负半周：VDR续流，ud=0，id=iDRv从右图可以看出，并联VD后，ud波形和电阻性负载一样，但id却完全不一样。2.输出电压平均值与输出电流平均值输出电压平均值与输出电流平均值3.若若L，id为为一条直一条直线线(1)晶闸管电流平均值、有效值(2)续流二极管电流平均值、有效值(3)显然，a的移相范围为180，晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为 。v单相半波可控整流器的优点是电路简单，调整方便，容易实现。但整流电压脉动大，每周期脉动一次。变压器二次侧流过单方向的电流，存在直流磁化、利用率低的问题，为使变压器不饱和，必须增大铁心截面，但这样就导致设备容量增大。