《主可控整流电路》课件.ppt

主可控整流电路概述电力电子技术核心组成部分实现交流电转换为可控直流电

课程目标和学习重点1掌握整流电路基本原理理解各种拓扑结构工作机理2熟悉波形分析方法能够分析电压电流特性3掌握参数计算能够独立设计整流电路了解实际应用

可控整流电路的基本概念定义利用晶闸管等器件控制导通时间将交流电能转换为可调节直流电能核心器件晶闸管(SCR)可关断晶闸管(GTO)绝缘栅双极晶体管(IGBT)控制参数触发角α导通角γ灭弧角β

整流电路的分类1按相数单相、三相2按控制方式全控、半控、不可控3按电路结构半波、全波、桥式4按负载特性阻性、感性、感性-电动势

单相可控整流电路1半波可控整流电路结构简单，控制单一2全波可控整流电路效率较高，波形质量提升3桥式全控整流电路功率大，电压利用率高4桥式半控整流电路成本低，控制简便

单相半波可控整流电路原理交流输入单相交流电源提供能量晶闸管控制通过α角控制导通时刻负载电路将控制后的能量传递给负载

单相半波可控整流电路波形分析1α=0°时相当于不可控整流输出电压最大20°α90°时延迟导通输出电压降低3α=90°时输出电压为额定值一半490°α180°时输出电压进一步降低

单相半波可控整流电路参数计算平均输出电压Ud=(Um/π)(1+cosα)有效输出电压Uef=Um√[(π-α+sin2α/2)/2π]直流电流Id=Ud/R功率因数PF=cosα/2

单相全波可控整流电路原理中心抽头变压器提供两路反相交流电双晶闸管控制两只晶闸管轮流导通全波整流每个周期利用两个半波输出控制调节触发角改变输出

单相全波可控整流电路波形分析输入电压波形两路互差180°的正弦波晶闸管电压波形体现两管轮流工作过程负载电流波形比半波更加连续输出电压波形脉动系数较半波小

单相全波可控整流电路参数计算2Um/π最大平均输出电压α=0°时2Um/π·cosα平均输出电压α0°时0.5最小脉动系数远小于半波整流0.707最大功率因数α=0°时

单相桥式全控整流电路原理电路结构四个晶闸管组成桥路不需要中心抽头变压器电源电压利用率高工作原理VS1、VS4与VS2、VS3分别组成导通通路两对晶闸管交替导通实现全波整流输出控制方式同时控制四个晶闸管触发角同步触发VS1、VS4和VS2、VS3输出电压正负极性保持不变

单相桥式全控整流电路波形分析输入电压输出电压

单相桥式全控整流电路参数计算

单相半控桥式整流电路原理电路结构两个晶闸管与两个二极管组成桥路导通过程VS1、VD4和VS2、VD3轮流导通特点成本低，控制简单，不能实现逆变

单相半控桥式整流电路波形分析电压波形特点α=0°时相当于不可控整流α0°时波形不对称与全控桥比较平均输出电压为全控桥的一半无法实现逆变工作模式导通范围α~(π+α)内晶闸管和二极管导通波形呈现非对称特性

单相半控桥式整流电路参数计算半控桥全控桥

三相可控整流电路概述工业优势大功率应用首选输出直流质量高常见拓扑三相半波电路三相桥式全控电路三相半控桥电路性能特点输出脉动小功率因数高效率高

三相半波可控整流电路原理三相输入三相电源作为输入，相位差120°三个晶闸管每相一个晶闸管控制星形连接负载连接于晶闸管阳极和中性点工作原理三只晶闸管轮流导通进行整流

三相半波可控整流电路波形分析相电压关系三相电压依次移相120°导通规律电压最高的相导通每只晶闸管导通120°重叠现象当α30°时出现换相重叠现象波形特点输出波形每60°重复一次脉动频率为输入频率的3倍

三相半波可控整流电路参数计算平均输出电压Ud=3Um/2π·cosα最大平均输出电压Udo=3Um/2π相电流有效值I=Id/√3波形因数Kf=1.045脉动系数Kp=0.25

三相桥式全控整流电路原理六脉波桥式结构上下桥臂各三只晶闸管接线方式上桥臂连接负载正极下桥臂连接负载负极控制方式六只晶闸管依序触发每只导通120°

三相桥式全控整流电路波形分析1导通顺序VS1-VS6-VS2-VS4-VS3-VS5循环导通2换相间隔相邻两只晶闸管换相间隔60°3电压波形输出电压为两线电压的包络线4脉动特性脉动频率为输入频率的6倍波形质量显著优于三相半波

三相桥式全控整流电路参数计算3√3Um/π最大平均输出电压α=0°时3√3Um/π·cosα平均输出电压α0°时0.057脉动系数远小于其他整流方式0.955最大功率因数当α=0°时

三相半控桥式整流电路原理电路结构上桥臂三只晶闸管下桥臂三只二极管工作原理上桥臂控制导通时刻下桥臂自然整流特点优势成本低于全控桥控制简单不能逆变工作

三相半控桥式整流电路波形分析

三相半控桥式整流电路参数计算输出电压电压利用率脉动系数电流应力功率因数

变压器漏感对整流电路的影响换相重叠角漏感导致换相不瞬时完成形成换相重叠角μμ随负载电