第二章 交流-直流变换电路.docx

第二章交流-点流变换电路本章主要内容:整流器的结构形式、工作原理，分析整流器的工作波形，整流器各参数的数量关系和设计方法。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。晶闸管触发电路。整流电路：整流器是将交流电变换为固定的或可调的宜流电。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。2.1单相半波可控整流器2.2.1 电阻性负载一、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，即变压据漏抗为零，绕组的电阻为零、励磁电流为零。图2-1带电阻负载的工作情况变压器T起变换电压和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1 .几个概念的解释：为脉动宜流，波形只在龙正半周内出现，故称“半波”整流采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波整流电路2 .几个重要的基本概念：触发角：从品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称为，用表示移相范围：是指触发脉冲期的移动范围，它决定了输出F乜压的变化范围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是0180。通过改变触发角。的大小，口流输出电压的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然。=180°时，图=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。二、基本数量关系(D输出电压平均值为与输出电流平均值Id输出电压平均值：火=(CMsin洲(M)=手上穿=0.45%上浮。=0°时，=0.45A2,=180°时，Gi=O,所以控制角的移相范国是0'180°输出电流平均值1.:d=O.45.1.±叫2(2)输出电压有效值与输出电流有效值I输出电压有效值：U=1.y-(2(/,si<t*hd(<r)=U,y-sin2a+-输出电流有效值I：R1RtV411211(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压器：次侧流过相同的电流，故其有效值相等,即:I1=K=I=-J-sin2a+-一R1V411211(4)晶闸管承受的最大正反向电压加由图2-2(f)可以看出品闸管承受的最大正反向电压1.in是相电压峰值。Uin=近5(5)功率因数cosO整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值，当忽略品闸管的压降时，电源供给的有功功率为IM1.c°M=-=J1.in2=SU21.Y4112«式中介一变压器二次侧有功功率A变压器：次侧视在功率K例2-，如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压伍为220V,要求的直流输出电压为50V,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。则。=90°e=5=竺=25C1.20当=90。时，输出电流有效值巳=4RRsin2a+=44.4A21150drf1.rj44.4×-(3)cos=-=-=2Q=0.505SUJ2U:220(4)品闸管电流有效值/T与输出电流有效值相等，即：=/则ztiav)=7z(,5-2)1J取2倍安全裕量，品闸管的额定电流为：4,v>=%6A(5)品闸管承受的最高电压：1.m=2(2=2×220=311V考虑(23)倍安全裕量，品闸管的额定电压为UTN=(23)UE=(2-3)311=622933V根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。1 .工作原理电感性负载通常是电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电势，感应电势对负载电流的变化有阻止作用，使得负载电流不能突变。当电流增大时.，电感吸收能量储能，电感的感应电势阻止电流增大；当电流减小时，电感释放出能量，感应电势阻止电流的减小，输出电压、电流有相位差。在3t=0到期间，晶闸管阳极和阴极之间的电压UAK大于零，但晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。在3i=时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压Ud=u2当3t=n时，交流电压u2过零，由于布.电感电势的存在，晶闸管的电压UAK仍大于零，品闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后,晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。2 .数量关系直流输出电压平均值Ud为Ud=41Uzsindjtd(ut)控制角当取不同的6角时，=f()的曲线如图所示,3 .2.3电感性负载加续流二极管1 .工作原理从d的波形可以看出，在负载两端并联一个续流二极管后,输出电压波形和电阻性负载一样,但电流却有着本质的区别。从d的波形可以看出，在负载两端并联一个续流二极管后,输出电压波形和电阻性负载一样.但电流却有着本质的区别O电源电压正半波“2>0,晶闸管电压"AK>O0在W=0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“2V0,通过续流二极管VDR使晶闸管承受反向电压而关断。电感的感应电压使VDR承受正向电压导通续流，负载两端的电压仅为续流二极管的管压降。如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期品闸管导通，使汨连续。由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波。对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同为0780。，且有+”=180。2 .基本数量关系(1)输出电压平均值Ud与输出电流平均值/d输出电压平均值UdUd=si11dd(M=学匕署=045U°H咨输出电流平均值/d0=0.45dRR2(2)晶闸管电流有效值和变压器:次侧电流有效值晶闸管和变压器二次侧电流有效值相等，即：I也西MM=后"(3)续流二极管的电流平均值ZdDR与续流二极管的电流有效值/DR续流二极管的电流平均值ZdDR为续流二极管的电流有效值/DR“麻E=1(4)晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压均为电源电压的峰值U1.n=®续流：极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值。Ue=五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，这样就导致设备容量增大。2.3单相桥式全控整流器2.3.1电阻性负载单相全控桥式整流器图和工作波形（电阻性负载）（八）1 .工作原理在电源电压M正半波，晶闸管VT1、VT4承受正向电压。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则在0。区间由于四个品闸管都不导通，/AK1.,4=1/2u2o在3片。处触发晶闸管VT1、VT4导通，电流沿a-VT1.-A,VT4-*b流通，此时负载上输出电压=龙。电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，处于关断状态，到32="时，因电源电压过零，品闸管VT1、VT4阳极电流也下降为零而关断。在电源电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，在nn+。区间，血K2,3=1/2.,在3t=n+处触发晶闸管VT2、VT3,元件导通，电流沿b-VT3-VT2-a流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压闻=-成。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上，使其处于关断状态。到0Q2",电源电压再次过零，VT2、VT3阳极电流也下降为零而关断。单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是0-180°,=0。时，输出电压最高：=1800时，输出电压最小。品闸管承受最大反向电压痂是相电压峰值，晶闸管承受最大正向电压是<n2o负载上正负两个半波内均有相同方向的电流流过，从而使宜流输出电压、电流的脉动程度较前述单相半波得到了改善。变压器二次绕组在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过，从而改善了变压器的工作状态并提高了变压器的有效利用率。2 .基本数量关系(1)输出电压平均值IA与输出电流平均值Id输出电压平均值国为UIIT近U,SinWdGW)=牢=O,W2。=0°时，id=0.962,=180°时，阳=0,所以控制角的移相范围是0180°输出电流平均值/d为/_U_0.9-2+cosg1.R=%2(2)输出电压有效值U=Q1.j卜1U)sinMFdkW)=UqJgin2a+(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流输出电流有效值/与变压器：次侧电流/2相同为今后K?品闸管的电流平均值是输出电流的二分之一，其有效值为7=in2+三=z(4)晶闸管承受的最大正反向电压加晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值2Z2晶闸管承受的最大正向电压为电源电压的峰值的一半U2/2所以晶闸管承受的正反向电压的最大值是2f22.3.2电感性负载1.工作原理电源电压正半波,在。Qa处触发晶闸管VT1、m,晶闸管VT1、VT4承受正向电压，元件导通，电流沿a-VT1.1.-R-VT4-b流通,此时负载上电压M=龙。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反向阳极电压而处于关断状态。当3片口时,，电源电压自然过零，电感感应电势使晶闸管继续导通。在电源电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，但没有触发脉冲而不导通：在3Qn+处触发总闸管Vr2、VT3,元件导通，电流沿b-TO-1.-R-VT2a流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压伏I=-U2o此时VT1、VT4承受反向电压由导通状态变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期342"+a处再次触发晶闸管VTkVT4为止。(0)(»»从波形可以看出>90"输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是。90"。控制角。在090°之间变化时，晶闸管导通角"三”，导通角。与控制角无关。晶闸管承受的最大正、反向电压Um=&氏2.基本数量关系(1)输出电压平均值为和输出电流平均值IdUd=j2(,sin<d(<r)=里瓜COSa=0.W,cosa当=0°时，戊1.=0.902,=90"时，&1=0,所以控制角的移相范围是0、90。输出电流平均值Ai为U0.9t/?cos1.葭K(2)晶闸管电流有效值和变压罂副边电流有效值晶闸管的电流是输出电流的一半，输出电流波形是一条水平线，因此其有效值=-d变压器绕组的电流波形是对称的正负矩形波，其有效值与输出电流平均值相等2=d(3)晶闸管承受的最大正反向电压Ih品闸管承受的最大正反向电压均为电源电压的峰值Un1.=3.反电势负载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加小于反电势时，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，=M晶闸管关断时，M=瓦与电阻负载相比品闸管提前了电角度见亭止导电，5称作停止导电角。=asm-2tj若a<6时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不nJ能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。输出电压为:q=E+5",Sin函-E)d(t(2)反电势电感性负载的情况若负载为直流电动机时，此时负载性质为反电动势电感性负载，电感不足够大，输出电流波形会断续。在负载回路串接平波电抗器可以减小电流脉动，如果电感足够大，电流就能连续，时,在这种条件下其工作情况与电感性负载相同。U11=0.91.,cosa与单相半波可控整流器相比，整流电压脉动减小，每周期脉动两次。变压器二次侧流过正反两个方向的电流，不存在直流磁化，利用率1.。2.3.4电容滤波的不可控整流电路1.工作原理及波形分析(b)在龙正半周过零点至Wt=O期间，因龙<山，故二极管均不导通，电容C向负载电阻R1.放电，提供负载所需电流，同时输出电压加下降。至0f=O之后，龙将要超过Wd,VD1.和VD4承受正压导通，Wd=龙,交流电源向电容充电，同时向负载R1.供电。至之后，1.J2<ud,VD1.和VD1.关断，电容开始以指数规律放电。通过分析，可知5和决定于Ga的乘积。2.主要的数量关系(1)输出电压平均值在设计时根据负载的情况选择电容C值，使心(35T一为交流电源的周期此时输出电压为AI=号(2)输出电流平均值输出电流平均值为A1=1(3)二极管电流二极管电流'F均值dVD为Awd=与二极管电流波形由于是脉冲波形，电流有效值与波形形状有关，波形形状与电容和负载电阻有关，一般的应该按照输出电压等于1.262时计算有效值。可以根据工程计算的方法得出二极管电流有效值。(4)二极管承受的电压二极管承受的反向电压的最大值为变压器二次电压最大值Ui3感容漉波的二极管整流电路2.3.3单相双半波可控整流电路b)1.单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。2 .变压器不存在宜流碳化的问题。3 .单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，门极驱动电路也少2个：但是品闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。4 .单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少个。2.3.4单和半控桥式整流电路续流二极管的作用若无续流二极管，则当a突然增大至180。或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使成为正弦半波，即半周期加为正弦，另外半周期为零，其平均值保持恒定,称为失控.有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，品闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时，续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。2.4三相半波可控整流电路2.4.1电阻性负载1工作原理为了得到零线，整流变压器二次绕组接成星形。为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波对电网的影响，变压器一次绕组接成三角形。图中三个晶闸管的阴极连在一起，为共阴极接法。稳定工作时，三个晶闸管的触发脉冲互差120°,规定3片n/6为控制角。的起点，称为自然换相点。三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正半周波形的交叉点，在各相相电压的11/6处，即出八、t2.心点，自然换相点之间互差2兀/3,三相脉冲也互差120。在出”时刻触发VT1,在0>r1.sr2区间有uu>zVzi>w,U相电压最高，VT1.承受正向电压而导通，输出电压M=/其他晶闸管承受反向电压而不能导通。VT1.通过的电流/T1.与变压器二次恻”相电流波形相同，大小相等。口在3/2时刻触发VT2,在3i2313区间/相电压最高，由于ii<u',VT2承受正向电压而导通，ud=uroVT1.两端电压uT1.=uu-w=WUV<0,晶闸管VT1.承受反向电压关断。在VT2导通期间，VT1.两端电压UT1.=uu-ur=ZAivo在3出时刻发生的一相晶闸管导通变换为另一相晶闸管导通的过程称为换相。 在323时刻触发VT3,在3埒。河区间W相电压最高，由于w<1,VT3承受正向电压而导通，闻=孙。VT2两端电压uT2=W-W=WW<0,总闸管VT2承受反向电压关断。在VT3导通期间VT1.两端电压UTI=WU-V=IA1.Vf0口这样在一周期内，VT1.只导通2n/3,在其余4113时间承受反向电压而处于关断状态。 只有承受高电压的晶闸管元件才能被触发导通，输出电压波形是相电压的一部分，每周期脉动三次，是三相电源相电压正半波完整包络线,输出电流/d与输出电压曲波形相同（加加/。 电阻性负载。=0"时，VTI在VT2、VT3导通时仅承受反压，随着。的增加，品闸管承受正向电压增加；其他两个晶闸管承受的电压波形相同，仅相位依次相差1201tt口增大。，则整流电压相应减小。=30°是输出电压、电流连续和断续的临界点。当。<30°时，后一相的晶闸管导通使前一相的晶闸管关断。当>30°时，导通的晶闸管由于交流电压过零变负而关断后，后-相的晶闸管未到触发时刻，此时三个晶闸管都不导通，直到后一相的晶闸管被触发导通。从上述波形图可以看出晶闸管承受最大正向电压是变压器二次相电压的峰值，引=£2,晶闸管承受最大反向电压是变压器：次线电压的峰值，ZRM=×Z2=62»=150°时输出电压为零，所以三相半波整流电路电阻性负载移相范围是0°150°。2数量关系(1)输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id=30o是波形连续和断续的分界点。因此，计算输出电压平均值历时应分两种情况进行.1) W30o时sintd(<)t>=1.17U2cona当a=0o时，IA=WiO=1.17U22) a>30o时U1.i=3'2sinfd(<a)=0.675U,1.+cos0r6+,)J当a=150°时，IA=0,所以控制角的移相范围是0150o3) 电流平均值23U./.=-idR(2)晶闸管电流有效值Zr和变压器副边电流有效值1) aW30o时二k0件铲平昨触+第S2) a>300时仆初库不需啜出停FE同三相半波可控整流电路中，变压器副边电流有效值和晶闸管电流有效值相等12=ZT(3)晶闸管承受的最大正反向电压Ih从图2-9可以看出，晶闸管承受的最大反向电压为电源线电压的峰值U1.n=62其承受的正向电压为：当控制角W30时Um=2t,Sin30"当>30o时，其承受的最大电压是相电压的峰值&火所以晶闸管承受的正反向电压的最大值是向2.4.2电感性负载1工作原理当30°时的工作情况与电阻性负载相同，输出电压加波形、UT波形也相同。由于负载电感的储能作用，输出电流河是近似平直的直流波形，晶闸管中分别流过幅度4、宽度2兀/3的矩形波电流,导通角"=120"。当>30"时，假设=60°,VT1.已经导通，在“相交流电压过零变负后，Vn在负载电感产生的感应电势作用下维持导通，输出电压M<0,直到VT2被触发导通，VT1.承受反向电压关断，输出电压ud=i'o显然，。=90°时输出电压为零，所以移相范围是00900°显然，品闸管承受的最大正反向电压是变压器二次线电压的峰值。UW=UftM=叵皿=屈力2数量关系(1)输出电压平均值和输出电流平均值由于词波形是连续的，所以计算输出电压不1时只需一个计算公式U1.i=Jr;广2(-sinoj(K(>jt)=1.17t7oCOSa273“1.2=00时,M=1.17U1.=90°时,Zt1.=O,所以控制角的移相范围是0、90°输出电流平均值.t/j1.I7U,cos1.R:一我一(2)晶闸管电流有效值和变压罂副边电流有效值晶闸管电流平均值是输出电流的三分之一，其有效值三相半波可控整流电路中，变压器副边电流和晶闸管电流相同，故有(=4(3)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为电源线电压的峰值Um=A-W22.4.3三相半波共阳极接法的可控整流电路把三只品闸管的阳极接成公共端连在一起就构成了共阳极接法的三相半波可控整流电路，由于阴极不同电位，要求三相的触发电路必须彼此绝缘。由于晶闸管只有在阳极电位高于阴极电位时才能导通，因此品闸管只在相电压负半周被触发导通，换相总是换到阴极更负的那一相。下图给出了共阳极接法的三相半波可控整流和。=30°时的工作波形。2.5三相全控桥式整流电路三相半波可控整流的变压器存在直流磁化的问题，造成变压器发热和利用率下降。三相全控桥式整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来，它可看作是三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共阳极接法(VT4,VT6,VT2)的串联组合.2.5.1 电阻性负载1工作原理三相全控整流电路中共阴极接法(VT1.VT3,三5)和共阳极接法中T4,VT6,VT2)的控制角。分别与三相半波可控整流电路共阴极接法和共阳极接法相同。在一个周期内，晶闸管的导通顺序为VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。将一周期相电压分为六个区间:s三*Ji那/t伊琴出涉<VS：<HHUWHS：S<CW<<C<<<F<>三QAaeK1.1.,1.1.'-一-C1.一/-/S二/、1.=60%七%/U%O1.-NNNN从上述分析可以总结出三相全控桥式整流电路的工作特点:(1)任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成电流通路。(2)共阴极组船闸管VT1、VT3、VT5,按相序依次触发导通,相位相差120%共阳极组晶闸管VT2、VT4、VT6,相位相差120°,同一相的晶闸管相位相差180oo每个晶闸管导通角120°：(3)输出电压M由六段线电压组成，每周期脉动六次，每周期脉动频率为300HZo(4)晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，它只与晶闸管导通情况有关，其波形由3段组成：一段为零(忽略导通时的压降)，两段为线电压。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。(5)变压器二次绕组流过正负两个方向的电流，消除了变压器的宜流磁化，提高了变压器的利用率。(6)对触发脉冲宽度的要求：整流桥开始工作时以及电流中断后，要使电路正常工作，需保证应同时导通的2个晶闸管均有脉冲，常用的方法有两种：一种是宽脉冲触发，它要求触发脉冲的宽度大于60°(一般为80°100°),另一种是双窄脉冲触发，即触发一个晶闸管时，向小一个序号的晶闸管补发脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以多采用双窄脉冲触发。电阻性负载aS60"时的加波形连续，。>60°时波形断续。=120°时，输出电压为零=0,因此三相全控桥式整流电路电阻性负载移相范围为0"120"。可以看出，晶闸管元件两端承受的最大正反向电压是变压器二次线电压的峰值Ufu=U1.ai=41×v=2.45(7,2参数计算(1)输出电压平均值为和输出电流平均值Id由于”60°是输出电压1.H波形连续和断续的分界点，输出电压平均值应分两种情况计算：1) a60oUU=匚2¾,sintd(t)=2.34f,cos=1.35%COSa当=00时，戊I=1.H0=2.34122) >60oUii=-322sinaj(d(<ut)=2.34U,1+cos(/3+)当=120。时，UA=0,所以控制角的移相范围是0120。输出电流平均值/d(2)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值a60o时，Ift,a（46U2smtd.T寸兀F一）a>60°时.11ft4bU,sin（d1.1.F一肚的变压器二次侧电流是晶闸管电流的2倍，因此，变压器二次侧电流有效值为I1=2（3）晶闸管承受的最大正反向电压面品闸管承受的正反向电压的最大值为电源线电压的峰值UIa=2. 5.2电感性负载1 .工作原理当W600时电感性负载的工作情况与电阻负载时相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压波形、晶闸管承受的电压波形等都一样；区别在于由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。a>600时电感性负载时的工作情况与电阻负载时不同，由于负载电感感应电势的作用，波形会出现负的部分。图2T8为带电感性负载=90°时的波形，可以看出，=90°时，4波形上下对称，平均值为零，因此带电感性负载三相桥式全控整流电路的。角移相范围为90。a=OoUU2参数计算(1)输出电压平均值和输出电流平均值_1_,7/3由于波形是连续的,2sin(otd(tx)=2.34U>COSa=1.35U21.COSa=0。时，为0=2.3442,当=90°时，图=0,所以控制角的移相范围是090°输出电流平均值d=2吗”Sa(2)晶闸管电流有效值和变压器二次电流有效值品闸管电流有效值/=卡11=05771.1.变压器：次电流有效值I2=2=®Ii=0.816d(3)晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的正反向电压的最大值为电源线电压的峰值Um=心52.5.3反电势负载在反电势电感性负载时在负载电感足够人足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同；输出电压为：Uj=2.34(7,cos接反电势电感性负载时，/d为，1.1.=宅所R2. 5.4其他形式的大功率可控整流电路双反星形可控整流电路在电解电镀等工业中，常常使用低电压大电流(例如几卜伏，几千至几万安)可调直流电源。由于三相桥式整流电路有2倍的晶闸管压降，因此常常使用双反星形可控整流电路Uu,多重化整流电路可采用多重化整流电路。并联多重连接的12脉波整流电路整流装置功率很大时，所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，为减轻干扰,2.8晶闸管触发电路2.8.1 晶闸管对触发电路的要求触发电路除满足驱动电路的要求外，还应满足如下要求:1 .触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步。2 .触发脉冲应满足要求的移相范围。3 .为满足三相全控桥的要求，触发电路应能输出双窄脉冲或宽脓冲。4 .为满足反并联可逆电路的要求，触发电路应有amin、/?min限制。2.8.2同步信号为锯齿波的触发电路触发电路组成1脉冲形成与放大环节 脉冲形成环节由V4、V5构成：放大环节由V7、V8组成。控制电压比。加在V4基极上，触发脉冲由脉冲变压器TP二次输出，经整流提供。 当V4的基极电压处。=0时，V4截止。+E1.电源通过/?11提供给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通。所以V5集电极电压接近于-E1.,V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。电源+E1.经阳、V5的发射极到-E1.对电容a充电，充满后电容两端电压接近2EI,极性如图所示。 当uco0.7V时，V4导通。A点电位从+E1.突降到IV,由于电容费两端电压不能突变，所以V5基极电位也突降到-2E1,V5基射极反偏置，V5立即截止。它的集电极电压由-E1.迅速上升到钳位电压2.1V时使得V7、V8导通，输出触发脉冲。同时电容¢3I+E1经知1、VD4、V4放电并反向充电,使V5基极电位逐渐上升。直到V5基极电位出5>-EbV5乂重新导通。这时V5集电极电压又立即降到-E1.,使V7、V8截止,输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度由反向充电时间常数用1©决定。2锯齿波的形成和脉冲移相环节口锯齿波电压形成电路由VI、V2、V3和尊等元件组成，其中VI、VS.必2和AB为一恒流源电路。当V2截止时，恒流源电流/1C对电容口充电，所以CZ两端的电压t£为 4按线性憎长，即由3按线性增长。调节电位器RP1.,可以改变62的恒定充电电流/ICo 当V2导通时，因利很小所以a迅速放电，使得濡3电位迅速降到零伏附近。当V2周期性地导通和关断时，疝3便形成一锯齿波。射极跟随器V3的作用是减小控制回路电流对锯齿波电压而3的影响。 V4基极电位由锯齿波电压、控制电压uc。、直流偏移电压卬三者叠加所定,它们分别通过电阻的、/"、8与V4基极连接。 根据登加原理，先设亦为锯齿波电压加3单独作用在基极时的电压，其值为=“K"Ke,6+(1.i)所以浦仍为裾齿波，但斜率比g3低。 同理，直流偏移电压UP单独作用在V4基极时的电压为RJfR1U.=MnS;pP凡+(4&)控制电压阳。单独作用在V4基极时的电压为所以，仍为一条与平行的直线，但绝对值比up小：仍为i条与UCO平行的直线，但绝对值比UCO小。 当V4不导通时，V4的基极b4的波形由确定。当b4点电压等于O.7V后，V4导通。产生触发脉冲。改变此。便可以改变脉冲产生时刻，脉冲被移相。加W的目的是为了确定控制电压yco=0时脉冲的初始相位。 以三和全控桥为例，当接反电势电感负载时，脉冲初始相位应定在a=90°；当优o=0时，调节up的大小使产生脉冲的V点对应。=90。的位置。当代。为0,。=90。，则输出电压为0；如火。为正值，M点就向前移，控制角。90。，处于整流工作状态：如代。为负值，V点就向后移，控制角。90。，处于逆变状态。3同步环节 同步环节是由同步变压器TS、VD1.VD2、G、R和晶体管V2组成。同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制V2的通断作用，这就保证r触发脉冲与主电路电源同步。 与主电路同步是指要求据齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。锯齿波是由开关管V2控制的，也就是由V2的基极电位决定的。 同步电压"TS经：极管VD1.加在V2的基极上。当电压波形在负半周的卜降段时，因Q点为零电位，R点为负电位，VD1.导通，电容61被迅速充电。Q点电位与R点相近，故在这一阶段V2基极为反向偏置，V2截止。 在负半周的上升段，+E1.电源通过川给电容Q充电，其上升速度比"TS波形慢，故VD1.截止，人为电容反向充电波形。当Q点电位达1.4V时，V2导通，Q点电位被钳位在1.4V。直到TS二次电压的卜.一个负半周到来，VD1.重新导通，。放电后又被充电，V2截止。 如此循环往复，在一个正弦波周期内，包括截止与导通两个状态,对应锯齿波波形恰好是一个周期，与主电路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。可以看出锯齿波的宽度是由充电时间常数刊Q决定的。4双窄脉冲形成环节 触发电路自身在一个周期内可输出两个间隔60。的脉冲，称内双脉冲电路。而在触发器外部通过脉冲变压器的连接得到双脉冲称为外双脉冲。 本触发电路属于内双脉冲电路。当U5、V6都导通时，V7、VS截止，没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止，就会使V7、V8导通，有脉冲输出。因此本电路可以产生符合要求的双脉冲。 第一个脉冲由本相触发单元的处。对应的控制角。使V4由截止变导通造成V5瞬时截止，使得V8输出脉冲。隔60。的第二个脉冲是由后一相触发单元通过连接到引脚丫使本单元V6截止，使本触发电路第二次输出触发脉冲。其中VD4和R1.的作用主要是防止双脉冲信号相互干扰。在三相桥式全控整流电路中，双脉冲环节的可按下图接线。六个触发器的连接顺序是:1Y-2X.2Y-3X,3Y-4X,4Y-5X,5Y-6X,6Y-1X05强触发环节 36V交流电压经整流、流波后得到50V直流电压，经M5对C6充电，B点电位为501.当V8导通时，必经脉冲变压器一次侧*6、V8迅速放电，形成脉冲尖峰，由于有M5的电阻，且电容田的存储能量有限,B点电位迅速卜降。当B点电位卜降到14.3V时，VD15导通，B点电位被15V电源钳位在14.3V,形成脉冲平台。痣组成加速电路，用来提高触发脉冲前沿陡度。6脉冲封锁 :极管VD5阴极接零电位或负电位，使V7、V8截止，可以实现脉冲封锁。VD5用来防止接地端与负电源之间形成大电流通路。2.8.4触发电路的定相初始脉冲是指Za=O时，控制电压UCO与偏移电压为固定值条件卜的触发脉冲。因此，必须根据被触发晶闸管阳极电压的相位，正确供给各触发电路特定相位的同步电压，才能使触发电路分别在各晶闸管错耍触发脉冲的时刻输出脉冲。这种选择同步电压相位以及得到要求的触发时刻的方法，称为触发电路的定相。现以三相全控桥为例说明定相的方法。 总闸管VTI的阳极与见相接，VT1.所接主电路电压为一如，触发脉冲从0°至180°对应的范围为采用锯齿波同步的触发电路时，同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点，通常使锯齿波的上升段为240。，上升段起始的30。和终了段30。线性度不好,舍去不用，使用中间的180%所以取同步波-Wio 三相桥整流电路大量用于直流电机调速系统，且通常要求可实现再生制动，使我=0时的触发角为90。,当<90。时为整流工作，a>90°时为逆变工作。将a=90。确定为锯齿波的中点，锯齿波向前向后各有90°的移相范围。a=0。对应于yu的30"的位置，说明VTI的同步电压应滞后于见180%对于其他5个晶闸管，也存在同样的关系，即同步电压滞后于主电路电压180°。 因此一旦确定了整流变压器和同步变压器的接法，即可选定每一个晶闸管的同步电压信号。 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 同步电压的选取结果见表。VTiIVT3VT4VT5VT6i电称电压