單相半波相控整流電路結(jié)構(gòu)及工作原理教案

1、電力電子技術(shù) 教 案教學(xué) 主 要內(nèi)容備注任務(wù)三 搭建與調(diào)試單相半波整流電路子任務(wù)1 單相半波相控整流電路結(jié)構(gòu)及工作原理 用晶閘管組成的相控整流器電路具有體積小、重量輕、效率高以及控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)，獲得廣泛應(yīng)用。如電機(jī)調(diào)速、電焊、電鍍等。（一）電阻性負(fù)載 在實(shí)際應(yīng)用中，某些負(fù)載基本上是電阻性的， 如電阻加熱爐、電解和電鍍等。電阻性負(fù)載的 特點(diǎn)是電壓與電流成正比，波形相同并且同相 位，電流可以突變。 首先假設(shè)以下幾點(diǎn)： 1、開關(guān)元件是理想的， 即開關(guān)元件(晶閘管)導(dǎo)通時(shí)，通態(tài)壓降為零， 關(guān)斷時(shí)電阻為無窮大； 2、變壓器是理想的， 即變壓器漏抗為零，繞組的電阻為零、勵(lì)磁電 流為零。 變壓器T起變換電壓

2、和隔離的作用，在電源電壓 正半波，晶閘管承受正向電壓，在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓U2。在t=時(shí)刻，電源電壓過零， 晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。在電源電壓負(fù)半波UAK0，晶閘管承受反向電 壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒有 輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期，直流輸 出電壓Ud和負(fù)載電流id的波形相位相同。通過改變觸發(fā)角的大小，直流 輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載 上的輸出電壓平均值發(fā)生變化， 顯然=180º時(shí)，Ud=0。由于晶 閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通， 輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動直流，故稱“半波”

3、整流。在單相相控整流電路中，定義晶閘管從承受正向電壓起到觸發(fā)導(dǎo)通之間的電角度稱為控制角(或移相角)，晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度稱為導(dǎo)通角，用表示。對于上圖所示的電路，若控制角為，則晶閘管的導(dǎo)通角為 1、電阻性負(fù)載時(shí)參數(shù)計(jì)算：1）整流輸出電壓平均值 上式表明，只要改變控制角(即改變觸發(fā)時(shí)刻)，就可以改變整流輸出電壓的平均值，達(dá)到相控整流的目的。這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。當(dāng)=0時(shí)，=0，當(dāng)=時(shí)，=0.45為最大值。移相范圍：整流輸出電壓的平均值從最大值變化到零時(shí)，控制角的變化范圍為移相范圍。單相半波相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)移相范圍為

4、。 (2) 整流輸出電壓的有效值U根據(jù)有效值的定義，整流輸出電壓的有效值為 (2.2.4)(3) 整流輸出電流的平均值和有效值I （2.2.5） （2.2.6）(4) 變壓器二次側(cè)輸出的有功功率P、視在功率S和功率因數(shù)PF如果忽略晶閘管T的損耗，則變壓器二次側(cè)輸出的有功功率為 （2.2.7）電源輸入的視在功率為 （2.2.8）電路的功率因數(shù) （2.2.9）從上式可知，功率因數(shù)是控制角的函數(shù)，且越大，相控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)PF越小。當(dāng)=0時(shí)，PF=0.707為最大值。這是因?yàn)殡娐返妮敵鲭娏髦胁粌H存在諧波，而且基波電流與基波電壓(即電源輸入正弦電壓)也不同相，即使是電阻性負(fù)載，PF也不會等

5、于1。（二）電感性負(fù)載 1、工作原理 電感性負(fù)載通常是電機(jī)的勵(lì)磁線圈和負(fù)載串聯(lián)電抗器等。 當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢對負(fù)載電流的變化有阻止作用， 使得負(fù)載電流不能突變。當(dāng)電流增大時(shí)，電感吸收能量儲能，電感的感應(yīng)電勢阻止電流增大； 當(dāng)電流減小時(shí)，電感釋放出能量，感應(yīng)電勢阻止電流的減小，輸出電壓、電流有相位差。 在t=0到期間，晶閘管陽極和陰極之間 的電壓UAK大于零，但晶閘管門極沒有觸發(fā) 信號，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、 電流都等于零。在t=時(shí)，門極有觸發(fā)信號，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓Ud= U2。當(dāng)t=時(shí)，交流電壓u2過零，由于有電感電勢的存在，晶閘管的電壓UAK仍大于零， 晶閘管會繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲能全部釋放完后，晶閘管在U2反壓作用下而截止。直到下