第2章 晶闸管相控电路

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1、第2章晶闸管相控电路2.1晶闸管单相可控整流电路2.4相控式交流调压电路2.3电动势负载可有源逆变2.2晶闸管三相可控整流电路2.5相控电路的同步问题7/15/20211概述：各种整流器电解用整流器同步电机励磁用整流器电力传动用整流器7/15/20212大型整流器小型整流器这种交-直传动的电力机车，也用到了大功率整流器。概述各种整流器7/15/202132.1晶闸管单相可控整流电路整流电路2.1.1单相半波整流电路2.1.2单相桥式全控整流电路2.1.3单相桥式半控整流电路7/15/20214单相半波整流电路BECDA电路构成电压波形及表达式数量关系电感性负载续流二极管2.1.1单

2、相半波整流电路7/15/202152.1.1单相半波整流电路——电路构成u为交流输入电压VT为晶闸管ud为输出电压，其中有直流成分，也有交流成分R为负载7/15/202162.1.1单相半波整流电路——电压波形及表达式输出电压的波形晶闸管电压的波形7/15/202172.1.1单相半波整流电路——数量关系负载电压平均值（直流成分）为负载电压有效值为功率因数为7/15/202182.1.1单相半波整流电路——电感性负载如果整流电路的负载是电感性的（电阻和电感的串联），与纯电阻负载相比电路中的各电量将产生很大的变化。当晶闸管被触发导通后，由于电感的存在电流不能突变，只能较缓慢地上升，i

3、d和ud的波形不再相同。晶闸管从开始导通到关断所对应的电角度叫做导通角θ，对于电感性负载，α+θ>π。7/15/202192.1.1单相半波整流电路——电感性负载负载电压的直流成分为电路的微分方程为微分方程的解为α、φ、θ之间的关系为7/15/2021102.1.1单相半波整流电路——电感性负载大电感负载（φ接近π/2）和纯电阻负载（φ=0）两种极端的情况θ与α的关系曲线。7/15/2021112.1.1单相半波整流电路——续流二极管VR为续流二极管，正半周VT导通时VR承受反向电压而阻断，仍有ud=u，负半周，由于电感产生的感应电动势为VR提供正向电压，VR导通，VR的导通又将电

4、源负电压加在VT两端使其关断，此时负载电流通过VR形成回路。电路工作时能量的传递过程为，VT导通时电源输出的能量一部分供R消耗，另一部分被L吸收储存；在VT关断期间，电感释放能量供R消耗，直到L中的储能释放完毕，id下降到0，VR关断。7/15/2021122.1.1单相半波整流电路——续流二极管由于二极管的作用，尽管在进入电源电压负半周的一段时间负载电流仍不为0，但晶闸管关断，负载电压为0，输出电压波形与电阻性负载完全相同，所以可用式电阻性负载的方法来计算输出直流电压。负载电流的波形与纯电阻负载是有较大差异的，但不难证明其平均值即直流成分之间仍存在着Id=Ud/R的关系。7/15

5、/2021132.1.1单相半波整流电路——续流二极管如果使τ足够大，负载电流id的波形将趋于一条直线，电阻两端的电压也接近于纯直流。此时，晶闸管和续流二极管交替导通，VT的导通区间为α<ωt<π，续流二极管的导通区间为π<ωt<2π+α。由于id为直线，则流过晶闸管和续流二极管的电流的波形为矩形波。由此可得出晶闸管电流有效值IVT为续流二极管电流有效值IDR与控制角的关系为7/15/2021142.1.2单相桥式全控整流电路单相半波整流电路BECDA主电路结构纯电阻负载的波形纯电阻负载的计算RL负载的波形RL负载的计算7/15/2021152.1.2单相桥式全控整流电路——主电路

6、结构四个桥臂均为可控的晶闸管，所以该电路叫做单相桥式全控整流电路。对四个晶闸管的控制规则是，在电源电压正半周，在ωt=α时同时向VT1、VT4发触发脉冲，使其导通；在电源电压负半周，在ωt=π+α时同时向VT2、VT3发触发脉冲，VT2、VT3在负半周导通。7/15/2021162.1.2单相桥式全控整流电路——纯电阻负载的波形纯电阻负载输出电压和输出电流的波形纯电阻负载晶闸管电压的波形7/15/2021172.1.2单相桥式全控整流电路——纯电阻负载的计算纯电阻负载输出电压平均值纯电阻负载输出电压有效值功率因数7/15/2021182.1.2单相桥式全控整流电路——RL负载的波形

7、RL负载输出电压和输出电流的波形RL负载晶闸管电压的波形7/15/2021192.1.2单相桥式全控整流电路——RL负载的计算负载电压平均值为晶闸管电流有效值为7/15/2021202.1.3单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路续流二极管失控现象电感性负载主电路结构7/15/2021212.1.3单相桥式半控整流电路——主电路结构如果将桥式全控电路的两个桥臂换成整流二极管，则电路就成了桥式半控整流电路。对于纯电阻负载，电路工作时VT1、VD4同时导通；VT2、VD