[信息与通信]第3章-1-单相可控.ppt
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1、第1页,引 言,2. 整流电路的四种分类方式 按组成的器件可分为不可控、半控、全控整流 电路三种。 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。 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,又 分为单拍电路和双拍电路。,1. 整流电路: 整流电路是应用电力电子器件,将交流电变为直 流电的电路。它是出现最早的一种电力电子电路。,一、整流电路的概念,第2页,若要使已导通的晶闸管关断,只能利用外加电压和 外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的 某一数值以下。,晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用,不论门极 触发电流是否还存在,晶闸管都保持导通。,当晶闸管承受正向电压时,
2、仅在门极有触发电流的 情况下晶闸管才能导通。,2.晶闸管正常工作时的特性如下: 当晶闸管承受反向电压时,不论门极是否有触发电 流,晶闸管都不会导通。,1.晶闸管: 全称为硅晶体闸流管,又称可控硅。它是一个 四层三端器件,属于半控型器件。,二、复习第二章中有关晶闸管的一些概念,第3页,3.1.单相可控整流电路,第4页,3. 阻感负载的特点: 电感对电流变化有抗拒作用,流过电感器件的电流 变化时,在其两端产生感应电动势 ,它的极性是 阻止电流变化的。当电流增加时,它的极性阻止电流增 加;当电流减小时,它的极性反过来阻止电流减小,使 流过电感的电流不能发生突变。,2. 电阻负载的特点: 负载输出的电
3、压与电流成正比,两者波形形状相同。,三、电路的负载情况,1.生产实践中,常见的负载 电阻负载,如电解、电镀等; 电感负载,如电机的励磁绕组等。,第5页,1.电路构成 单相半波可控整流电路由一个晶闸管VT与负载串联组成,其结构如图2-1所示,其中变压器 T 起变换电压和隔离的作用。,3.1.1 单相半波可控整流电路,由于交流输入为单相,并且在负载上得到的输出ud为脉动直流,其波形只在电源的正半周内出现,因此该电路称为单相半波可控整流电路。,图3-1单相半波 可控整流电路,第6页,2.电阻性负载时电路的基本工作原理:,图3-1 电阻负载 单相半波电路及其波形, u2正半周,晶闸管承受正向 电压,在
4、此期间,只要给晶闸 管门极施加一个正向脉冲信号,晶闸管就会在脉冲信号到来的时刻导通。, u2负半周,晶闸管承受反向 电压,这时即使给晶闸管门极 施加一个正向脉冲信号,晶闸 管也不会导通。 改变脉冲信号的到来时刻,就改变晶闸管的导通时刻.,第7页, 电阻性负载上的电流波形与电压波形相似;在u2正半周结束时,随着负载电流id下降为零,晶闸管自然关断 角移相范围为:0 = - 晶闸管承受的最大正反向电压均为变压器二次侧电压的峰值 数量关系: 负载上得到的直流输出电流、电压的平均值为:,图3-2 电阻负载单相半波可控整流电路及波形,第8页,3.阻感性负载时电路的基本工作原理:,图3-3 阻感负载 单相
5、半波电路及其波形, u2正半周,晶闸管承受正向 电压,晶闸管在脉冲信号到来的时刻导通;负载电流从零逐渐上升,电感上产生感应电势Ldi/dt,阻止电流上升;此时,电源提供能量,L吸收能量,R消耗能量; 负载电流上升到最高点后,电流开始逐渐下降,电感阻止电流下降,感应电势方向上负下正;此时,电源提供能量,L释放能量,R消耗能量;,第9页, u2过零变负时,负载电流大于零,电感继续放电;此时,L释放能量,克服变负的电源电压u2,同时供 R消耗,以保证晶闸管继续导通,直至流过晶闸管的电流小于维持电流,晶闸管截止为止。 角移相范围为:0 晶闸管导通角的大小取决于L释放能量的多少,L越大,L中存储的能量越
6、多,维持晶闸管导通的时间就越长。,图3-3 阻感负载 单相半波电路及其波形,第10页,阻感负载时的数量关系,第11页, 该电路带与不带续流二极管工作的差别在于当 u2 变负时,L 是经变压器二次侧放电、还是经续流二极管放电以维持VT继续导通。当 L 足够大时,可维持负载电流连续。,图3-4 带续流二极管、阻感负载的单相半波整流电路及波形, 在生产实际中,一般给图3-2电路的负载两端并联一个二极管,称为续流二极管,用 VDR 表示,其电路如图3-4所示。,4.阻感负载带续流二极管时 该电路的基本工作原理:,第12页,图3-4 带续流二极管、阻感负载的单相半波整流电路及波形, 数量关系 若近似认为
7、id为一条水平线, 其值恒为Id,则流过晶闸管 的电流平均值和有效值为:,第13页,5.单相半波可控整流电路的特点,结构简单,维修方便,但输出脉动大。 变压器铁芯存在直流磁化现象。,原因:由于变压器二次侧总是流过同一方向的电流,在变压器铁芯中造成单方向的磁通积累,使磁阻增加。,结果:变压器的利用率降低。,第14页,1.电路构成 单相桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,并在u2正半周承受正向电压;晶闸管VT2和VT3组成另一对桥臂,并在u2负半周承受正向电压。 电路结构如图3-5所示。,3.1.2 单相桥式全控整流电路,图3-5 单相桥式全控整流电路,第15页,2.电阻负载时该
8、电路的 基本工作原理,VT1和VT4组成一对桥臂,在u2正半周承受正向电压,得到触发脉冲即导通,当u2过零时关断。,VT2和VT3组成另一对桥臂,在u2负半周承受正向电压,一旦得到触发脉冲即导通,当u2过零时关断。,图3-6 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形, 角的移相范围为180。,第16页,数量关系 负载输出电压、电流为:,(3-10),(2-11),(3-11),第17页,3.阻感性负载时电路的基本工作原理: 为便于讨论,假设电路已工作于稳态,并且负载电感足够大,负载电流id连续且波形近似为一水平线。 u2正半周,晶闸管VT1和VT4承受正向电压,给它们同时施加一个门极脉冲信号,
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