武汉理工大学：《电力电子技术》课程教学课件（课件讲稿）第2章 可控整流器与有源逆变器

第2章可控整流器与有源逆变器

第2章 可控整流器与有源逆变器

本章主要内容 ■整流器的结构形式、工作原理,分析整 流器的工作波形,整流器各参数的数学 关系和设计方法; 整流器工作在逆变状态时的工作原理、 工作波形 ■变压器漏抗对整流器的影响、整流器带 电动机负载时的机械特性、触发电路等 内容

本章主要内容 „ 整流器的结构形式、工作原理，分析整 流器的工作波形，整流器各参数的数学 关系和设计方法; „ 整流器工作在逆变状态时的工作原理、 工作波形。 „ 变压器漏抗对整流器的影响、整流器带 电动机负载时的机械特性、触发电路等 内容

21简介 ■可控整流器的交流侧接有工频交流电源,输出 的直流电压平均值可以从正的最大值到负的 最大值连续可控,但可控整流器的直流电流石 的方向不能改变。其中,第一象限上U与石均 为正值,处于整流运行状态,能量从交流侧输 向直流侧,此时电路称作整流器。在第四象限 内仍为正,C变负,处于逆变运行状态,能 量是从直流侧输向交流侧,此时电路称作逆变 器

2.1 简 介 „ 可控整流器的交流侧接有工频交流电源，输出 的直流电压平均值Ud可以从正的最大值到负的 最大值连续可控，但可控整流器的直流电流id 的方向不能改变。其中，第一象限上Ud与Id均 为正值，处于整流运行状态，能量从交流侧输 向直流侧，此时电路称作整流器。在第四象限 内Id仍为正，Ud变负，处于逆变运行状态，能 量是从直流侧输向交流侧，此时电路称作逆变 器

工频可控整流器 单相或三相 (a)工频可控整流器 (b)整流器工作象限范围

„ 工频可控整流器

2.2单相半波可控整流器

2.2 单相半波可控整流器

2.2.1电阻性负载 1.工作原理 在实际应用中,某些负载基本上是电阻性的, 如电阻加热炉、电解和电镀等。电阻性负载的 特点是电压与电流成正比,波形相同并且同相 位,电流可以突变。 首先偎设以下几点:(1)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;(2)变压器是理想的, 即变压器漏抗为零,绕组的电阻为零、励磁电 流为零

2.2.1 电阻性负载 1. 工作原理 „ 在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的， 如电阻加热炉、电解和电镀等。电阻性负载的 特点是电压与电流成正比，波形相同并且同相 位，电流可以突变。 „ 首先假设以下几点：(1) 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；(2) 变压器是理想的， 即变压器漏抗为零，绕组的电阻为零、励磁电 流为零

■单相半波可控整流器图和工作波形(电阻性负 载) 2U R a (d) O Tr R

„ 单相半波可控整流器图和工作波形 (电阻性负 载 )

变压器T起变换电压和隔离的作用,在电源电压 正半波,晶闸管承受正向电压,在at=a处触发 晶闸管,晶闸管开始导通;负载上的电压等于变 压器输出电压2。在m时刻,电源电压过零, 晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零 在电源电压负半波,LAk<0,晶闸管承受反向电 压而处于关断状态,负载电流为零,负载上没有 输出电压,直到电源电压2的下一周期,直流输 出电压和负载电流的波形相位相同

„ 变压器 T起变换电压和隔离的作用，在电源电压 正半波，晶闸管承受正向电压，在 ωt= α处触发 晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变 压器输出电压 u2。在 ω t=π时刻，电源电压过零， 晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。 „ 在电源电压负半波， uAK ＜ 0，晶闸管承受反向电 压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有 输出电压，直到电源电压 u2的下一周期，直流输 出电压 ud和负载电流 id的波形相位相同

■通过改变触发角a的大小,直流 输出电压l的波形发生变化,负载 上的输出电压平均值发生变化, 显然a=180°时,U=0。由于晶 闸管只在电源电压正半波内导通, 输出电压4为极性不变但瞬时值变 化的脉动直流,故称“半波”整流

„ 通过改变触发角 α的大小，直流 输出电压 ud的波形发生变化，负载 上的输出电压平均值发生变化， 显然 α=180 º时， Ud =0。由于晶 闸管只在电源电压正半波内导通， 输出电压 ud为极性不变但瞬时值变 化的脉动直流，故称 “半波 ”整流

(1)触发角a与导通角b ■触发角α也称触发延迟角或控制角,是 指晶闸管从承受正向电压开始到导通时 止之间的电角度 导通角θ,是指晶闸管在一周期内处于 通态的电角度。 ■单相半波可控整流器电阻性负载情况下

(1) 触发角α与导通角θ „ 触发角α也称触发延迟角或控制角，是 指晶闸管从承受正向电压开始到导通时 止之间的电角度。 „ 导通角θ，是指晶闸管在一周期内处于 通态的电角度。 „ 单相半波可控整流器电阻性负载情况下