單相半波可控整流電路教材

第2章相控整流電路出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣的電力電子電路。將交流電變換為固定或可調(diào)的直流電稱為“整流”，即AC/DC變換，能量從電網(wǎng)流向負(fù)載；反之，將直流電變換為交流電稱為“有源逆變”，即DC/AC變換，能量是從負(fù)載流向電網(wǎng)。整流電路的分類：按控制程度：不可控、半控、全控按交流電源相數(shù)：單相、三相、多相按電路結(jié)構(gòu)形式：半波、全波、橋式重點(diǎn)掌握：電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、電路中各電量的計(jì)算負(fù)載的分類：電阻性、電感性、電容性（不允許）、反電動勢一.電阻性負(fù)載1、電路結(jié)構(gòu)圖2.2.1單相半波可控整流

a=30

a=60

2.1單相半波相控整流電路提示：分析電路時假設(shè)所有器件都是理想元件2、工作原理在電源正半周

0<ωt<α期間，T正向阻斷，負(fù)載上電壓ud為零。ωt=α?xí)r刻，T被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載上電壓ud等于電壓電壓u2ωt=π時刻，u2電壓過零，T關(guān)斷。在的負(fù)半周T承受反壓，一直處于反相阻斷狀態(tài)，全部加在T兩端。直到下一個周期的觸發(fā)脈沖到來后，T又被觸發(fā)導(dǎo)通，電路工作情況又重復(fù)上述過程。導(dǎo)通角晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示。移相范圍使輸出電壓從最大值到最小值變化的觸發(fā)延遲角的變化范圍

觸發(fā)延遲角從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。幾個重要概念ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuTTuTuuR12dd單相半波相控整流電路（α=30°）tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：導(dǎo)通角返回ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuVTTuTuuR12dd單相半波相控整流電路（α=60°）tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：導(dǎo)通角返回3、各電量的計(jì)算這種通過控制觸發(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（相控方式）當(dāng)觸發(fā)角α=0時，Ud最大，隨著觸發(fā)角α的增大，Ud減小，到α=π時，Ud=0。單相半波可控整流電路的最大移相范圍是0~π，相應(yīng)Ud調(diào)節(jié)范圍為0.45U2~0，θ=π-α

。（1）負(fù)載上電壓平均值Ud（2）負(fù)載上電壓有效值U、電流平均值Id、電流有效值I；晶閘管電流有效值IT；變壓器二次側(cè)電流有效值I2

晶閘管在工作中可能承受的最大正、反向電壓為電源電壓的峰值（3）變壓器二次側(cè)有功功率P、視在功率S、功率因數(shù)

cosφcosφ是α的函數(shù)，α越大，功率因數(shù)越低。即使是電阻性負(fù)載，由于存在諧波電流，最大功率因數(shù)小于1，為0.707。例2-1

單相半波相控制整流電路，電阻性負(fù)載，Rd=5Ω，由220V交流電源直接供電，要求輸出平均直流電壓50V，求晶閘管的控制角α、導(dǎo)通角θ、電源容量及功率因數(shù)，并選用晶閘管。

答案α=89°

選用晶閘管的型號為KP30-8。

答案二、電感性負(fù)載電機(jī)的勵磁線圈、負(fù)載串聯(lián)電抗器等均是電感性負(fù)載。電感兩端電壓：其方向總是阻礙電流的變化電感知識復(fù)習(xí)：（1）是儲能元件。當(dāng)電流增大時，電感吸收并儲能能量，電感的感應(yīng)電勢阻止電流增大；當(dāng)電流減小時，電感釋放出能量，感應(yīng)電勢阻止電流的減小。（2）電感兩端電壓u與電流i有相位差。平波電抗器1、無續(xù)流二極管時（1）工作原理0～ωt1期間：晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。ωt1時刻，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓ud=u2。ωt1～ωt2期間：電流id從零逐漸增大，到ωt2時上升到最大值，期間電源向電感和R提供能量。ωt2時刻：電流上升到最大值。ωt2～ωt3期間：u2繼續(xù)減小，id也逐漸減小，期間電源和電感向R提供能量。ωt3時刻：交流電壓u2過零，由于有電感電勢的存在，晶閘管的電壓uT仍大于零，晶閘管會繼續(xù)導(dǎo)通。ωt3～ωt4期間：u2為負(fù)值，期間電感向R和電源提供能量。ωt4時刻：電感的儲能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截止。直到下一個周期的正半周。（2）

輸出分析直流輸出電壓平均值Ud為由于電感負(fù)載的存在，電源電u2由正到負(fù)過零點(diǎn)也不會關(guān)斷，輸出電壓ud出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減?。划?dāng)大電感負(fù)載時輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，id也很小。所以，實(shí)際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管。（1）工作原理2、加續(xù)流二極管時u2＞0時，uT＞0，在ωt=α處觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，負(fù)載上有輸出電壓和電流，續(xù)流二極管VD承受反向電壓而處于斷態(tài)。u2＜0時，通過續(xù)流二極管VD使VT承受反向電壓而關(guān)斷。電感的感應(yīng)電壓使VD承受正向電壓導(dǎo)通續(xù)流，ud僅為續(xù)流二極管的管壓降(理想情況下為零）。如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)。續(xù)流二極管可以起到提高輸出電壓的作用。電感越大，id波動越小，流過晶閘管的電流iT和流過續(xù)流二極管的電流iD近似為矩形波。移相范圍為0～180o，且α+θ=180o，與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載相同。由以上分析可以看出：(2)各電量計(jì)算(1)輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id與電阻性負(fù)載時相同。(2)晶閘管和續(xù)流二極管可能承受的最大正反向電壓均為電源電壓的峰值。

(2)流過晶閘管的電流平均值IdT和有效值IT(3)續(xù)流二極管的電流平均值IdD與續(xù)流二極管的電流有效值ID優(yōu)點(diǎn)：線路簡單，調(diào)整方便；缺點(diǎn)：（