電力電子教案

課題五單相全控及半控相控整流電路基本課題單相全控橋及半控橋相控整流電路目的要求單相全控橋及半控橋帶阻性負(fù)載、阻感性負(fù)載、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的波形分析，數(shù)值計(jì)算。主要內(nèi)容及重點(diǎn)難點(diǎn)主要內(nèi)容：全控及半控帶阻性負(fù)載全控及半控帶阻感性負(fù)載全控及半控帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載案例分析教學(xué)重點(diǎn)：阻感性負(fù)載帶續(xù)流二極管、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載教學(xué)難點(diǎn)：反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載；單相半控橋帶阻感性負(fù)載不并續(xù)流二極管時(shí)發(fā)生的失控現(xiàn)象教學(xué)方法及教學(xué)手段講述法、多媒體、比較法作業(yè)5、6課題五（一）單相全控橋相控整流電路特點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗳貥蛳嗫卣麟娐肥菇涣麟娫凑?fù)半周都能輸出同方向的直流電壓，脈動(dòng)小，應(yīng)用比較多。一、電阻性負(fù)載(1)工作原理：當(dāng)變壓器二次電壓u2為正半周時(shí)，兩個(gè)晶閘管VT1、VT3被觸發(fā)導(dǎo)通。在u2的負(fù)半周，VT2、VT4被觸發(fā)導(dǎo)通。在交流電源電壓u2的正負(fù)半周里，VT1、VT3和VT2、VT4兩組晶閘管輪流被觸發(fā)導(dǎo)通，將交流電轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)的直流電，改變?chǔ)两堑拇笮?，?fù)載電壓ud、電流id的波形及整流輸出直流電壓平均值均相應(yīng)改變。圖2-6單相橋式全控整流電路及波形(2)電量計(jì)算：，，，I2=I=U/Rd=IT二、大電感負(fù)載（不接續(xù)流二極管）（1）特點(diǎn)：在0≤α＜90°范圍內(nèi)，雖然Ud波形也會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積，但正面積總是大于負(fù)面積。當(dāng)α>90°時(shí)，Ud波形不出現(xiàn)負(fù)面積，輸出電壓為0。(2)電量計(jì)算：α：0-90°，，，，三、大電感負(fù)載（接續(xù)流二極管）（1）特點(diǎn)：擴(kuò)大移相范圍，ud波形不出現(xiàn)負(fù)值，輸出電流更加平穩(wěn)。（2）電量計(jì)算：，，，，四、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載：在反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載回路中一般要串聯(lián)一平波電抗器圖2-9反電勢(shì)負(fù)載電路及波形圖注意：五、案例分析可逆恒流恒壓充電機(jī)電路本電路適用于恒流恒壓充電和恒流放電，對(duì)蓄電池的放電能量進(jìn)行回收。6.可逆恒流恒壓充電機(jī)電路其主電路采用全控橋直接由電網(wǎng)供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1合上時(shí)，全控橋整流輸出給蓄電池充電。Q1合向下時(shí)，蓄電池電壓與整流輸出反極性相接。將同步變壓器電源開(kāi)關(guān)Q2倒向右側(cè)，當(dāng)電源為正半周時(shí)，VT1、VT4被觸發(fā)導(dǎo)通，若蓄電池GB端電壓高于電源電壓時(shí)，便有電流流回電源。電源電壓高于GB端電壓時(shí)，晶閘管自行關(guān)斷。同理，電源為負(fù)半周時(shí)，觸發(fā)VT2、VT3導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)逆變回收電能。在逆變時(shí)觸發(fā)移相范圍0－90度。電路工作于充電狀態(tài)時(shí)，Q2倒向右側(cè)；工作與逆變狀態(tài)時(shí)，Q2倒向右側(cè)。由于電容C5的移相使電壓落后于電源電壓（約滯后90度），故其移相范圍約為0－90度。觸發(fā)嗲路的C3充電是由三極管V1控制的，把RP3上取得的給定電壓和RP2上取出的反饋信號(hào)電壓串聯(lián)比較后，控制V1的基極，使觸發(fā)脈沖移相。RP3上的給定電壓由同步變壓器TS經(jīng)VD7、VD8全波整流后提供。反饋方式的切換由Q3來(lái)完成、Q2倒向上側(cè)時(shí)，反饋信號(hào)電壓由電阻分壓取得，正比于充電電壓，作為恒壓充電用。當(dāng)Q3倒向下側(cè)時(shí)，由電流互感器TA取得反饋信號(hào)，正比于充電電流，作為恒流充電用。課題五（二）單相半控橋相控整流電路半控橋與全控橋的區(qū)別：（1）單相全控橋電路中一對(duì)晶閘管換成兩個(gè)整流二極管，（2）與單相全控橋相比，較為經(jīng)濟(jì)，觸發(fā)裝置也相應(yīng)簡(jiǎn)單一些。在中小容量的可控整流裝置中得到廣泛應(yīng)用。（3）在接電阻性負(fù)載時(shí)，其工作情況與單相全控橋電路相同，輸出電壓、電流的波形及元器件參數(shù)的計(jì)算公式也都一樣。圖2-11單相半控橋帶電感性負(fù)載電路及波形一、電感性負(fù)載電路（1）工作原理：晶閘管需觸發(fā)才導(dǎo)通，整流二極管則自然換相導(dǎo)通。（2）波形分析：同單相全控橋電感性加續(xù)流二極管負(fù)載（3）電量計(jì)算：，，，，，二、大電感負(fù)載不帶續(xù)流二極管1．失控現(xiàn)象實(shí)際運(yùn)行中，該電路在接大電感負(fù)載的情況下，若突然關(guān)斷觸發(fā)脈沖或?qū)ⅵ裂杆僖频?80°，在沒(méi)有接入續(xù)流二極管VD時(shí)，可能出現(xiàn)一個(gè)晶閘管直通，兩個(gè)整流管交替導(dǎo)通的失控現(xiàn)象。2．續(xù)流管的作用:取代晶閘管和橋臂中整流二極管的續(xù)流作用。3.失控的解決:在感性負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。三、例題講解：某電感性負(fù)載采用帶續(xù)流管的單相半控橋電路供電，如圖2-11a所示。已知：電感線(xiàn)圈的內(nèi)阻Rd=5Ω，輸入交流電壓U2=220V，控制角α=60°。試求晶閘管與續(xù)流管的電流平均值及有效值，并選擇整流電路中的電力電子器件。解首先求整流輸出電壓平均值求負(fù)載電流平均值流過(guò)晶閘管與整流二極管的電流平均值與有效值流過(guò)續(xù)流二極管的電流平均值與有效值確定晶閘管定額UTn=(2～3)UTM=(2～3)×311V=622～933V取UTn=700V，IT（AV）=20A，選晶閘管型號(hào)為KP20-7。同樣道理，選整流管及續(xù)流管型號(hào)為ZP20-7。四、案例分析：恒流充電機(jī)電路該電路可供6V、1－12V電池充電。電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，電流波動(dòng)幅值1A左右。恒流充電機(jī)電路主電路是單相橋式半控電路，在電阻R1上取出分壓作為電流反饋信號(hào)加到觸發(fā)回路，以使電流穩(wěn)定?？刂齐妷菏菑碾娢黄鱎P1取出的給定電壓信號(hào)與從R1取出的反饋信號(hào)合成后，加到V1基極放大，再去控制晶閘管的導(dǎo)通。C1、C2使控制更加穩(wěn)定。當(dāng)給定電壓一定，電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，充電電流在R1兩端壓降增大或減小，利用反饋環(huán)節(jié)自行調(diào)整。例如電網(wǎng)電壓升高時(shí)，R1上的壓降增大，極性左正右負(fù)。其負(fù)端通過(guò)RP2、VD