第2章 晶闸管相控整流电路.
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1、晶闸管相控整流电路晶闸管相控整流电路n 整流电路是指能实现将交流电转化为直流整流电路是指能实现将交流电转化为直流电的电路。如果是用电的电路。如果是用电力二极管为主要器件将电力二极管为主要器件将交流电转化为大小不变的直流电，这样的电路交流电转化为大小不变的直流电，这样的电路称为二极管整流电路。称为二极管整流电路。n 但是在调压调速直流电源、电焊等很多场但是在调压调速直流电源、电焊等很多场合往往需要电压大小可调的直流电源。利用晶合往往需要电压大小可调的直流电源。利用晶闸管等开关器件的单向导电性，控制其移相角闸管等开关器件的单向导电性，控制其移相角把把交流电变换成大小可调的直流电，以满足各交流电变换
2、成大小可调的直流电，以满足各种负载的要求，这种整流电路就称为相控整流种负载的要求，这种整流电路就称为相控整流电路电路。 晶闸管相控整流电路晶闸管相控整流电路n 相控整流电路的种类很多，按交流输入相相控整流电路的种类很多，按交流输入相数分为数分为单相电路和多相电路单相电路和多相电路；按电路组成的器；按电路组成的器件可分为件可分为不可控、半控和全控不可控、半控和全控整流电路；按电整流电路；按电路结构可分为路结构可分为桥式电路和零式电路桥式电路和零式电路；按变压器；按变压器二次侧电流的方向是二次侧电流的方向是单向或双向单向或双向，又分为，又分为单拍单拍电路和双拍电路电路和双拍电路。另外，整流电路的负
3、载性质。另外，整流电路的负载性质也对电路的输出电压和电流有很大影响，常见也对电路的输出电压和电流有很大影响，常见的负载有的负载有电阻性负载、电感性负载和反电动势电阻性负载、电感性负载和反电动势负载等负载等。第一节第一节 单相半波相控整流电路单相半波相控整流电路一、电阻性负载在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，如电阻加热炉、白炽灯、电解和电镀等。电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形相同并且相位相同，而且流过负载的电流可以突变。 图2-1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0 )u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVT q0b)c)d)e)00图
4、2-1 单相半波可控整流电路及波形TVTRu1u2uVTudidwwwwt0wt1p2 ptttuguduVTaq0b)c)d)e)00u2在分析电路工作过程之前先假设以下几点：n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。n变压器是理想的，即变压器漏电抗为零，绕组的电阻为零，励磁电流为零。引入两个重要的基本概念：触发角 ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加发脉冲止的电角度,用表示,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导通角，用表示 。两者关系为 =。n移相与移相范围n（1）移相:是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控
5、制角的大小。n（2）移相范围:是指改变触发脉冲ug的移相范围，它决定了输出电压大小的变化范围。n交流电压交流电压u2通过负载电阻通过负载电阻R施加到晶闸管的阳极和阴极两端，在施加到晶闸管的阳极和阴极两端，在u2正半周期，正半周期，0t1之间，晶闸管虽然承受正向电压，但因门极触发之间，晶闸管虽然承受正向电压，但因门极触发脉冲尚未出现，无直流电压输出，此时由晶闸管脉冲尚未出现，无直流电压输出，此时由晶闸管VT承受全部承受全部u2电压。电压。ud、uVT波形如图波形如图2-2（d）、（）、（e）所示。）所示。n在在t1时刻，触发电路向门极送出触发脉冲时刻，触发电路向门极送出触发脉冲ug，晶闸管被触发
6、导通。，晶闸管被触发导通。若晶闸管压降忽略不计，则负载电阻若晶闸管压降忽略不计，则负载电阻R两端的电压波形两端的电压波形ud就是变压器就是变压器二次侧二次侧u2的波形，流过负载的电流的波形，流过负载的电流id波形与波形与ud波形形状相似，但幅波形形状相似，但幅值相差值相差R倍。由于二次侧绕组、晶闸管以及负载电阻是串联的，故倍。由于二次侧绕组、晶闸管以及负载电阻是串联的，故id波形也就是晶闸管及变压器二次侧的波形。波形也就是晶闸管及变压器二次侧的波形。n在在t=时，时，u2处于过零点负临界点，晶闸管由于阳极电流也下降零处于过零点负临界点，晶闸管由于阳极电流也下降零而被关断，电路无直流电压输出。而
7、被关断，电路无直流电压输出。n在在u2的负半周期，即的负半周期，即2区间，由于晶闸管承受反向电压而处于反向区间，由于晶闸管承受反向电压而处于反向阻断状态，负载无电流流过，负载两端电压阻断状态，负载无电流流过，负载两端电压ud一直为零。一直为零。u2的下一的下一周期重复上述过程。周期重复上述过程。n由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称瞬时值变化的脉动直流，故称“半波半波”整流。电路中采用可控制件晶整流。电路中采用可控制件晶闸管，且输入电源为单相交流电，故该电路被称为单相半波相控整流闸管，且输
8、入电源为单相交流电，故该电路被称为单相半波相控整流电路。电路。2. 基本数量关系(1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id2cos145. 02cos12dsin221222daawwpaUUttUU2cos10.45 2ddaRURUIn 输出电流平均值Id :n 直流输出电压平均值Ud :(2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I22sin41d2sin22122aapawwUttUU22sin412aaRURUIn 输出电流有效值I :n 直流输出电压有效值U :(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值n 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，
9、故其有效值相等，即：22sin4122TaaRUIII(4) 功率因数cosn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 (5) 晶闸管承受的最大正反向电压UTM晶闸管承受的最大正反向电压UTM是相电压峰值。22sin41cos222aaIUUISPUUTM22 例2-1有一单相半波相控整流电路，负载电阻Rd=l0直接接在220V交流电源上。当控制角=60。时，求输出电压平均值Ud.输出电流平均值Id和有效值I，并选择闸管型号(考虑2倍安全裕量)。解 根据单相半波相控整流电路的计算公式，输出平均电压为
10、输出有效值电压为21 cos0.45 220 (1 cos60)0.4574.3V22dUUa （ ）21160sin2220sin(2 60 )139.5(V)4242UUpapapppp输出平均电流为输出有效值电流为74.37.43(A)10dddUIR139.513.95(A)10VTdUIIR晶闸管承受的最大正反向电压为考虑2倍安全裕量，则晶闸管正反向峰值电压为取700V；晶闸管的额定电流为 取20A 根据计算选择晶闸管的型号为KP20-7 22311(V)VTMUU22 311622(V)VTNVTMUU(AV)2 13.95217.3(A)1.571.57TTIIn 二、电感性负载
11、及续流二极管二、电感性负载及续流二极管n 在实际生产中，更常见的是既有电阻又有电感的在实际生产中，更常见的是既有电阻又有电感的负载类型，即为阻感负载。电感性负载通常是电机负载类型，即为阻感负载。电感性负载通常是电机的励磁绕组和负载串联的电抗器等。的励磁绕组和负载串联的电抗器等。n 电感是储能元件，并且对电流变化有抗拒作用。电感是储能元件，并且对电流变化有抗拒作用。当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电动当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电动势，感应电动势对负载电流的变化有阻碍作用，使势，感应电动势对负载电流的变化有阻碍作用，使得得负载电流不能突变负载电流不能突变。当电流增大时，电感吸
