PDF《第2章 可控整流器与有源逆变器》

第2章 可控整流器与有源逆变器 本章主要内容 ? 整流器的结构形式、工作原理,分析整 流器的工作波形,整流器各参数的数学 关系和设计方法;

? 整流器工作在逆变状态时的工作原理、 工作波形.

? 变压器漏抗对整流器的影响、整流器带 电动机负载时的机械特性、触发电路等 内容. 2.1 简介?可控整流器的交流侧接有工频交流电源,输出 的直流电压平均值Ud可以从正的最大值到负的 最大值连续可控,但可控整流器的直流电流id 的方向不能改变.其中,第一象限上Ud与Id均 为正值,处于整流运行状态,能量从交流侧输 向直流侧,此时电路称作整流器.在第四象限 内Id仍为正,Ud变负,处于逆变运行状态,能 量是从直流侧输向交流侧,此时电路称作逆变 器. ? 工频可控整流器 2.2 单相半波可控整流器 2.2.1 电阻性负载 1. 工作原理 ? 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.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. ? 首先假设以下几点:(1) 开关元件是理想的, 即开关元件(晶闸管)导通时,通态压降为零, 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、励磁电 流为零. ? 单相半波可控整流器图和工作波形(电阻性负 载) ? 变压器T起变换电压和隔离的作用,在电源电压 正半波,晶闸管承受正向电压,在ωt=α处触发 晶闸管,晶闸管开始导通;

负载上的电压等于变 压器输出电压u2.在ωt=π时刻,电源电压过零, 晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零. ? 在电源电压负半波,uAK0,晶闸管电压uAK>

0. 在ωt=α处触发晶闸管导通,负载上有输出电 压和电流,续流二极管VDR承受反向电压而处 于断态. ? 电源电压负半波u290?输出电压波形正负面积 相同,平均值为零,所以移相范围是0~90?. 控制角α在0~90?之间变化时,晶闸管导通角 θ≡π,导通角θ与控制角α无关.晶闸管承 受的最大正、反向电压 Um =

2 2U 2. 基本数量关系 (1) 输出电压平均值Ud (2) 输出电流平均值Id和变压器副边电流I2 ( ) α α ω ω α π α cos

9 .

0 cos π

2 2 d sin

2 π

1 2

2 2 d U U t t U U = = = ∫ +

2 d d I R U I = = (3) 晶闸管的电流平均值IdT ? 由于晶闸管轮流导电,所以流过每个晶闸管的 平均电流只有负载上平均电流的一半. (4) 晶闸管的电流有效值IT 与通态平均电流 IT(AV) d dT

2 1 I I = d T

2 1 I I = )

2 ~

5 .

1 (

57 .

1 T T(AV) I I = 3. 反电势负载 (1) 反电势电阻负载的情况 ? 在负载回路无电感时,反电势电阻负载的特点 是:当整流电压的瞬时值ud小于反电势E 时, 晶闸管承受反压而关断,这使得晶闸管导通角 减小.晶闸管导通时,ud=u2, 晶闸管关断时,ud=E.与电阻负载相比晶闸管 提前了电角度δ停止导电,δ称作停止导电角.

2 2 arcsin U = δ E R E u i ? = d d ? 若α uv、uu >

uw,u相电压最高,VT1承受正向电压而导通,输 出电压ud=uu.其他晶闸管承受反向电压而不能导通. VT1通过的电流iT1与变压器二次侧u相电流波形相同, 大小相等. ? 在ωt2时刻触发VT2,在ωt2~ωt3区间 v相电压最高, 由于uu60? 当α=120?时, Ud =0 α α ω ω π α α π π cos

35 .

1 cos

34 .

2 ) ( sin

3 2

3 /

1 2L

2 2 d

3 2

3 U U t td U U = = = ∫ + + )]