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1、天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 教 案 ( 首页 ) 学年：2006~2007 学期：第二学期 课次 7 课 时 2 班级 电气 05-1、2 电气 05-3、4 电子 05-1、2 周次 4 日期 课题 第2章相控整流电路 性能指标 单相半波相控整流电路 教学 目的 理解和掌握单相半波相控整流电路的电路结构、工作原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算 课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□ 教 学 重 点 波形分析和基本电量计算的方法 教 学 难 点 波形
2、分析 实 践 环 节 多媒体 作 业 2—1～4 教研室主任意见： 同意该计划，单相相控整流电路是本章内容的基础和重点，掌握其分析方法对后续知识的学习非常有帮助。 签字：刘沂 日期：2007.3.26 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 第2章 相控整流电路 2.1 整流器的性能指标 2.2 单相相控整流电路 2.3 三相相控整流电路 2.4 相控整流电路的换相压降 2.5 整流电路的有源逆变工作电路 2.6 晶闸管相控电路的驱动控制
3、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 第2章 相控整流电路 整流电路；交流转换为直流。 相控整流电路:电压可调。 二极管整流电路:电压固定。 相控整流电路的类型 ： Ø 按照输入交流电源的相数:单相、三相和多相整流电路； Ø 按电路中组成的电力电子器件控制特性:不可控、半控整流电路； Ø 根据整流电路的结构形式:半波、全波和桥式整流电路等类型。 2.1 整流器的性能指标 l定义： 利用电力电子器件的可控开关特性把交流电能变为直流电能的整流电路构 成的系统称为整流器。
4、l整流器电路性能和控制方式必须满足的要求： （1）输出的直流电压大小可以控制； （2）输出直流侧电压和交流侧电流中的纹波都必须限制在允许范围内； （3）整流器的效率要高。 1、电压纹波系数 整流器的输出电压是脉动的，其中除了有主要的直流成分外，还有一定 交流谐波成分。定义整流器的输出电压的交流纹波有效值与直流平均值 之比为电压纹波系数。 即 ： （2.1.1） 如果直流输出电压有效值用U表示，则，
5、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 因此有： （2.1.2） 2、电压脉动系数 若第n次谐波峰值为Unm, 则定义与之比为电压脉动系数， （2.1.3） 3、输入电流总畸变率THD 整流电路输出为各次谐波电流之和。 输入电流总畸变率THD（Total Harmonic Distortion）又称谐波因数HF （Harmonic
6、 Factor），是指除基波电流以外的所有谐波电流有效值与基波电流 效值之比，即： （2.1.4） 式中为n次谐波电流有效值。 4、输入功率因数PF 定义交流电源输入有功功率平均值P与其视在功率S之比为输入功率因数PF （Power factor）, 即： （2.1.5） 对于无畸变的正弦波，谐波电流在一个周期内的平均功率为零，只有基波电 流形成有功功率 上式中是输入电压与输入电流基波分量之间的相位角。则 称为基 波位移因数(或基波功率因数)，于是输入功率因数为:
7、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 （2.1.6） 式中称为基波因数，且有 所以： （2.1.7） 上式表明：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定。 越小，基波功率因数越大，相应的PF也越大。另一方面，输入电流总畸 变率THD越小，功率因数PF也越大。 2.2 单相相控整流电路 单
8、相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控整流电路，它 们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。 2.2.1 单相半波相控整流电路 1. 电阻性负载 图2.2.1 单相半波可控整流 1)工作原理 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 如图2.2.1（a）所示是单相半波相控整流带电阻性负载的电路。图中称为 整流变压器，其二次侧的输出电压为
9、 （2.2.1） 在电源正半周，晶闸管T承受正向电压，ωt < α期间由于未加触发脉冲 ，T处于正向阻断状态而承受全部电压，负载Rd中无电流通过，负载上 压ud为零。在ωt =α 时T被触发导通，电源电压全部加在上（忽略 管压降），到ωt=π时，电压过零，在上述过程中，=。随着电压的下降 电流也下降，当电流下降到小于晶闸管的维持电流时，晶闸管T关断，此时、 均为零。在的负半周，T承受反压，一直处于反相阻断状态，全部加在 T两端。直到下一个周期的触发脉冲到来后，T又被触发导通，电路工作情况 又重复上述过程。如图2.2.1（b）所示。 在单相
10、相控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电 角度α称为控制角(或移相角)，晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角， 用θ表示。对于图2.2.1所示的电路，若控制角为α，则晶闸管的导通角为 （2.2.2） 2) 电阻性负载时参数计算： （1）整流输出电压平均值 根据波形图2.2.1 (b)，可求出整流输出电压平均值为 (2.2.3) 上式表明，只要改变控制角α(即改变触发时刻)，就可以改变整流输
11、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 出电压的平均值，达到相控整流的目的。这种通过控制触发脉冲的相位来控制 直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。 当α=0时，=0，当α=π时，=0.45为最大值。移相范围：整流输 出电压的平均值从最大值变化到零时，控制角α的变化范围为移相范围。单 相半波相控整流电路带电阻性负载时移相范围为π。 (2) 整流输出电压的有效值U 根据有效值的定义，整流输出电压的有效值为 (2.2.4) (3) 整流输出电流的平均值和有效值I
12、 （2.2.5） （2.2.6） (4) 变压器二次侧输出的有功功率P、视在功率S和功率因数PF 如果忽略晶闸管T的损耗，则变压器二次侧输出的有功功率为 （2.2.7） 电源输入的视在功率为 （2.2.8） 电路的功率因数 （2.2.9） 从上式可知，功率因数是
13、控制角α的函数，且α越大，相控整流输出电压 越低，功率因数PF越小。当α=0时，PF=0.707为最大值。这是因为电路的输 出电流中不仅存在谐波，而且基波电流与基波电压(即电源输入正弦电压)也不 同相，即使是电阻性负载，PF也不会等于1。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 例2-1 单相半波相控制整流电路，电阻性负载，，由220V交流 电源直接供电，要求输出平均直流电压50V，求晶闸管的控制角α、导通角θ、电 源容量
14、及功率因数，并选用晶闸管。 解 由于，把、代入， 可得α=89°导通角 因为， 所以电源容量 功率因数 选用晶闸管元件承受的最大电压 。 流过晶闸管的电流的有效值 晶闸管的额定电流 ， 所以选用晶闸管的型号为KP30-8。 2. 电感性负载 （等效为电感L和电阻R串联） （1）工作原理及参数计算 整流电路的负载常常是电感性负载。感性负载可以等效为电感L和电阻R串 联。图2.2.2（a）是带电感性负载的单相半波可控整流电路，图2.2.2（b）是 整流电路各电量波形图。 当正半周时，时刻触发晶闸管T，加到感性负载上。由于电 感中感应电动势的作用，电流只能从
15、零开始上升，到时刻达最大值， 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 图2.2.2 感性负载单相半波可控整流电路及其波形 随后开始减小。由于电感中感应电动势要阻碍电流的减小， 到时刻过零变负时，并未下降到零，而在继续减小，此时负载上的 电压为负值。直到时刻，电感上的感应电动势与电源电压相等，下 降到零，晶闸管T关断。此后晶闸管承受反压，到下一周的时刻，触发脉冲 又使晶闸管导通，并重复上述过程。 从图2.2.2（b）所
16、示的波形可知，在电角度α到π期间，负载电压为正，在 π到θ+α期间负载上电压为负，因此，与电阻性负载相比，感性负载上所得到的 输出电压平均值变小了，其值可由下式计算： （2.2.10） （2.2.11） 故 （2.2.12） (2) 续流二极管（Free Wheeling Diode）的作用 由于负载中存在电感，使负载电压波形出现负值部分，晶闸管的导通角θ变 大，且负载中L越大，θ越大，输出电压波形图上负压的面积越大，从而使输出 电压平均值减小。 在大电感负载ωL>>R的
17、情况下，负载电压波形图中正负面积相近，即不论α 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 为何值，，都有。其波形如图2.2.3所示。 图2.2.3 ωL>>R 时不同α时的电流波形 在单相半波相控整流电路中，由于电感的存在，整流输出电压的平均值将减 小，特别在大电感负载（ωL>>R）时，输出电压平均值接近于零，负载上得不到 应有的电压。解决的办法是在负载的两端并联续流二极管D。 图2.2.4 大电感负载接续流管的
18、单相半波整流电路及电流电压波形 如图2.2.4(a)为大电感负载接续流管的单相半波整流电路。 针对图2.2.4(b)所示的电路，在电源电压正半周ωt=α时刻触发晶闸管导通， 二极管D承受反压不导通，负载上电压波形与不加二极管时相同。当电源电 压过零变负时，二极管受正向电压而导通，负载上电感维持的电流经二极管继续 流通，故二极管D称为续流二极管。二极管导通时，晶闸管被加上反向电压而关 断，此时负载上电压为零不会出现负电压。 由此可见，在电源电压正半周，负载电流由晶闸管导通提供；电源电压负
19、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 半周时，续流二极管D维持负载电流；因此负载电流是一个连续且平稳的直流电 流。大电感负载时，负载电流波形是一条平行于横轴的直线，其值为。波形图 如图2.2.4(b)所示。 电感性负载（大电感）参数计算 若设和分别为晶闸管和续流二极管在一个周期内的导通角，则容易得出 晶闸管的电压平均值为： （2.2.13） 流过续流二极管的电流平均值为： （2.2.14） 流过晶闸管和续流管的电流有效值分别为：
20、 （2.2.15） （2.2.16） 晶闸管与续流管承受的最大电压均为： 3、单相半波可控整流电路特点： •优点： 线路简单，调整方便； •缺点： （1）输出电压脉动大，负载电流脉动大（电阻性负载时）。 （2）整流变压器次级绕组中存在直流电流分量， 使铁芯磁化，变压器容量 不能充分利用。若不用变压器，则交流回路有直流电流，使电网波形畸变引起额 外损耗。 •应用： 单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场合。
21、 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 教 案 ( 首页 ) 学年：2006~2007学期：第二学期 课次 8 课 时 2 班级 电气 05-1、2 电气 05-3、4 电子 05-1、2 周次 4 日期 课题 单相半波相控整流电路安装调试维修 教学 目的 1、 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和维修方法 2、 掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的工作 3、 了解续流二极管的作用 课型 面授
22、□多媒体□ 机房□ 实验■ 实习□ 课程设计□ 教 学 重 点 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和维修方法 掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的工作 教 学 难 点 掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及感性负载时的工作 实 践 环 节 多媒体及实践课 作 业 实践报告 教研室主任意见： 同意该计划，实践课加强学生的动手能力的培养，以利于教学的深入。 签字：刘沂 日期：2007.3.29 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 教 案 ( 首页 ) 学年：2006~2007学期：第二学期 课次 9
23、课 时 2 班级 电气 05-1、2 电气 05-3、4 电子 05-1、2 周次 5 日期 课题 第2章相控整流电路 单相桥式相控整流电路 教学 目的 理解和掌握单相相控整流电路的电路结构、工作原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算 课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□ 教 学 重 点 波形分析和基本电量计算的方法 教 学 难 点 波形分析 实 践 环 节 多媒体 作 业 2—5～8 教研室主任意见： 同意该计划，注意教学进度及与教学大纲的内容一致。
24、 签字：刘沂 日期：2007.4.2 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 2.2.2 单相桥式相控整流电路 1、阻性负载（α的移相范围是0°～180°） 工作原理分析： 单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路如图2.2.5组成整流桥。负载电 阻是纯电阻。 图2.2.5 单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路与工作波形 当交流电压进入正半周时，a端电位高于b端电位，两个晶闸管、同 时承受正向电压，如果此时门极无触发信号，则两个晶闸管仍处于正相阻断状 态，其等效电阻远远大于负载电阻，电源电压将全部加在和上， ，负载上电压。
25、 在时刻，给和同时加触发脉冲，则两个晶闸管立即触发导通， 电源电压将通过和加在负载电阻上，在的正半周期，同时承 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 受正向电压，在时，同时给和加触发脉冲使其导通，电流经、 、、二次侧形成回路。在负载两端获得与正半周相同波形的整流电 压和电流，在这期间和均承受反向电压而处于阻断状态。 当由负半周电压过零变正时，、因电流过零而关断。在此期间、 因承受反压而截止。、又降为零。一个周期过后，、
26、在 时刻又被触发导通。如此循环下去。很明显，上述两组触发脉冲在相位上相差 180°，这就形成了图2.2.5（b）-（f）所示单相全控桥式整流电路输出电压。电 流和晶闸管上承受电压的波形图。 由以上电路工作原理可知，在交流电源的正、负半周里，、和、 两组晶闸管轮流触发导通，将交流电源变成脉动的直流电。改变触发脉冲出现 的时刻，即改变α的大小，、的波形和平均值随之改变。 阻性负载参数计算： （1）整流输出电压的平均值为 （2.2.17） 即为最小值时，α=180°，为最大值时α=0°，所以单相全控桥式 整流电路带电阻性负载时，α的移相范围是0°～180°。 （2）整流输出
27、电压的有效值为 （2.2.18） （3）输出电流的平均值和有效值分别为 （2.2.19） （2-20） （4）流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半，即 （2-21） （5）流过每个晶闸管的电流有效值为 （2-22） （6）晶闸管承受的最大反向电压为U2。 （7） 在一个周期内，电源通过变压器两次向负载提供能量，因此负载电流有效值 Ｉ与变压器次级电
28、流有效值I2相同。那么电路的功率因数可以按下式计算 （2-23） 通过上述数量关系的分析，电阻负载时，对单相全控桥式整流电路与半波整流电路可作如下比较：的移相范围相等，均为0～180°； 输出电压平均值Ud是半波整流电路的２倍； 在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半；功率因数提高了倍。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 （2.2.20
29、 （4）流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半，即 （2.2.21） （5）流过每个晶闸管的电流有效值为 (2.2.22） （6）晶闸管承受的最大反向电压为。 （7）在一个周期内，电源通过变压器两次向负载提供能量，因此负载电流 有效值Ｉ与变压器次级电流有效值I2相同。那么电路的功率因数可以按下式计算 （2.2.23） 通过上述数量关系的分析，电阻负载时，对单相全控桥式整流电路与半波整 流电路可作如下比较： ①的移相范围相等，均为0～180°； ②输出电压平均值是半波整流电路的２倍
30、 ③在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半； ④、功率因数提高了倍。 例2-2单相桥式全控整流电路给电阻性负载供电，要求整流输出电压能 在0-100V内连续可调，负载最大电流为20A。①由220V交流电网直接供电时， 计算晶闸管的控制角α和电流有效值、电源容量S及时电源的功率因 数PF。②采用降压变压器供电，并考虑最小控制角时，求变压器变压 比K及时电源的功率因数PF。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案
31、 解： ①当=100V时，由可得： 当时，α=180°。所以控制角在89.4°-180°内变化。 负载电流有效值 其中 当α=89.4°时，，流过晶闸管的电流有效值为 电源容量 当时，α=134.2°此时电源的功率因数为 ②当采用降压变压器，，时， 所以变压器副边电压为 变比 当时，α=116°此时电源的功率因数为： 由此可见，在计算晶闸管、变压器电流时应计算最大值。整流变压器的作用 不仅能使整流电路与交流电网隔离，还可以通过合理选择，提高电源功率
32、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 因数、降低晶闸管所承受电压的最大值和减小电源容量，防止相控整流电路中高 次谐波对电网的影响。 2．大电感负载 工作原理分析： 电路控制角的移相范围为0～π/2 图2.2.6 单相全控桥式整流电路带电感性负载电路与波形图 当负载有电感与电阻组成时被称为阻感性负载。例如各种电机的励磁绕组， 整流输出端接有平波电抗器的负载等。 在电源电压正半周期间，、承受正向电压，若在时刻触发 、导通，电流经、负载、和二次回路，但由于大电感的存在，过零 变负时，电感上的感应电动势
33、使、继续导通，直到、被触发导通时， 、承受反压而关断。输出电压的波形出现了负值部分。 在电源电压负半周期，晶闸管、受正向电压，在时刻触发 、导通，、受反压而关断，负载电流从、中换流至、中。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 在时电压过 零，、因电感中的感应电动势并不断，直到下个周 期、导通时，、加上反压才关断。 值得注意的是，只有当时，负载电流才连续，当时，负载 电流不连续，而且输出电压的平均值均接近于零，因此这种
34、电路控制角的移相范 围是 。 电路控制角的移相范围为0～π/2。 （1）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为 (0°≤α≤90°) （2.2.24） （2）整流输出电压有效值为 （2.2.25） （3）晶闸管承受的最大正反向电压为。 （4）在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，变压器次级 中的电流是正负对称的方波，电流的平均值Id和有效值I相等，其波形系数为１。 （5）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为 （2.2.26）
35、 （2.2.27） 在大电感负载情况下，α接近π/2时，输出电压的平均值接近于零，负载上 的电压太小。且理想的大电感负载是不存在的，故实际电流波形不可能是一条直 线，而且在α＝π之前，电流就出现断续。电感量越小，电流开始断续的α值就 越小。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 例2-3 单相全控桥式整流电路大电感负载如图2-7所示，已知电感足够大， 电阻，若要求在0~200V内连续可调，且αmin=3
36、0°，请就不接蓄 流二极管和接蓄流二极管两种情况，选择晶闸管的型号。 解： 输出的最大电流为： ①不接续流二极管时， 所以晶闸管的额定电流，选20A 额定电压为选1000V。 所以选择型号为KP-10 ②接续流二极管时 ，得。 所以晶闸管的额定电流，选20A 额定电压为，选1000V 所以选择型号为KP-10 3．反电势负载 工作原理 反电动势负载：对于可控整流电路来说，被充电的蓄电池、电容器、正在 运行的直流电动机的电枢（电枢旋转时产生感应电动势E）等本身是一个直流电 压的负载。 电角θ＜π时，整流电流波形出现断流。其波形如图所示， 图中的δ为停止导电角
37、也就是说与电阻负载时相比，晶闸管提前了δ电角 度停止导电。 (2.2.28) 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 α＜δ时，若触发脉冲到来，晶闸管因承受负电压不可能导通。为了使晶闸 管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当时刻晶闸管开始承受 电压时，触发脉冲仍然存在。这样就要求触发角α≥δ。 （1）整流器输出端直流电压平均值
38、 （2.2.29） （2）整流电流平均值 （2.2.30） （3）停止导电角 （2.2.31） 在上述条件下，整流电压的波形和负载电流的波形与电感负载电流时的 波形相同，的计算公式也一样。针对电动机在低速轻载运行时电流连续的临界 情况，可计算出需要的电感量L由下式决定： （2.2.32） 式中，L为主电路总电感量，其单位为H。
39、 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 教 案 ( 首页 ) 学年：2006~2007学期：第二学期 课次 10 课 时 2 班级 电气 05-1、2 电气 05-3、4 电子 05-1、2 周次 5 日期 课题 单相桥式相控整流电路安装调试与维修 教学 目的 1、掌握单相桥式相控整流电路在电阻负载及感性负载时的工作情况 2、理解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及故障维修 3、了解续流二极管的作
40、用 课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□ 教 学 重 点 掌握单相桥式相控整流电路在电阻负载及感性负载时的工作情况 理解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及故障维修 教 学 难 点 理解单相桥式相控整流电路安装与调试的方法及故障维修 实 践 环 节 实践课 作 业 实践报告 教研室主任意见： 同意该计划，实践课中逐步让学生学会对实验中出现的问题加以分析和解决。 签字：刘沂 日期：2007.4.5 课后感想 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 教 案 ( 首页 ) 学年：2006
41、~2007学期：第二学期 课次 11 课 时 2 班级 电气 05-1、2 电气 05-3、4 电子 05-1、2 周次 6 日期 课题 第2章相控整流电路 三相半波相控整流电路 教学 目的 理解和掌握三相半波相控整流电路的电路结构、工作原理、波形、电气性能、分析方法和参数计算 课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□ 教 学 重 点 波形分析和基本电量计算的方法 教 学 难 点 波形分析 实 践 环 节 多媒体 作 业 2—9～12 教研室主任意见： 同意该计划，
42、注意教学进度及与教学大纲的内容一致。 签字：刘沂 日期：2007.4.9 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 2.3 三相相控整流电路 三相整流电路分为三相半波、三相桥式整流电路两大类，实际中由于三相相 控桥式整流电路具有输出电压脉动小、脉动频率高、网侧功率因数高以及动态响 应快的特点，因此它在中、大功率领域中获得了广泛的应用。 但是三相半波相控整流电路是基础，其分析方法对研究其他整流电路（包 括双反星形相控整流和时而脉波相控整流电路）非常有用，其他电路可看成是它 的串联或并联。下面着重讨论几种常用电路的工作原理。 2.3.1 三
43、相半波相控整流电路 1、电阻性负载工作原理分析 带电阻性负载的三相半波相控整流电路如图2.3.1（a）所示。图中将三个晶 闸管的阴极连在一起接到负载端，这种接法称为共阴接法（若将三个晶闸管的阳 极连在一起接到负载端，这种接法称为共阳接法），三个阳极分别接到变压器二次 侧，变压器为Δ/Y接法。共阴接法时触发电路有公共点，接线比较方便， 应用更为广泛。 图2.3.1 电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形(α=0°) (1）在ω～ω期间，Ａ相电压比Ｂ、Ｃ相都高，如果在ω时刻触发晶 闸管导通，负载上得到Ａ相电压。 (2）在ω～ω期间，Ｂ相电压最高，若在ω时刻触发导通，负载
44、 上得到B相电压， 关断 。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 (3)在ω～ω时期间，C相电压最高，若在ω刻触发导通，负载上得 到Ｃ相电压，并关断。 如此循环下去，输出的整流电压是一个脉动的直流电压，它是三相交流相 电压正半周的包络线，在三系昂电源的一个周期内有三次脉动。输出电流id、晶 闸管两端电压的波形如图2.3.1（b）所示。 逐步增大控制角，整流输出电压将逐渐减小。当α=30°时，、波形临 界连续。继续
45、增大α，当α〉30°时，输出电压和电流波形将不再继续。图2-10 （b）所实是α=60°式的输出电压波形。继续增大控制角α，整流输出电压继续 减小，当α=150°时，整流输出电压为零。 图2.3.2 三相半波相控整流α=18°、60°时的波形图 结论： ① 在α<30°时负载电流连续，每个晶闸管的导电角均为120°，当 α>30°时，输出电压和电流波形将不再连续； ② 在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之间的电流转移是在 瞬间完成的；
46、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 ③负载上的电压波形是相电压的一部分； ④晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而不是相电压。 ⑤整流输出电压的脉动频率为 HZ(脉波数m=3)。 参数计算 若A相电源输入相电压 ，B、C相相应滞后则： ⑴ 当α=0°时整流输出电压平均值最大。增大α，减小，当α=150° 时，=0。所以带电阻性负载的三相半波相控整流电路的α移相范围为0～150° ⑵当α≤30°时，负载电流连续各相晶闸管每周期轮流导电120°，导通角 =120°。输出电压平均值为: （2.3.1） 式中为整流变压器二次侧相电压有效
47、值。 ⑶ 当α>30°时，负载电流断续，，输出电压平均值为: （2.3.2） (4) 晶闸管承受的最大反向电压为电源线电压峰值，即 ，最大正向 电压为电源相电压，即。 （5）负载电流的平均值: （2.3.3） 流过每个晶闸管的平均电流: 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 流过每个晶闸管的电流有效值为:
48、 （2.3.4） （2.3.5） 例2-4 调压范围为2～15V的直流电源，采用三相半波控整流电路带电阻负 载，输出电流不小于130A。求： （1）整流变压器二次侧相电压有效值； （2）试计算9V时的α角； （3）选择晶闸管的型号； （4）计算变压器二次侧的容量； 解：（1）因为是电阻性负载，且，此时可视为α=0°， 而 则 （2）当α=30°时，， 因此时，一定有α＞30°，于是 则 α=57.7° （3）当α=57.7°时，有
49、 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 则 故 晶闸管的额定电流为： 晶闸管的额定电压为： 考虑欲量，选择KP100-1型号的晶闸管。 （4）因为 2、大电感负载 电路特点 (1)在α≤30°时，的波形与电阻性负载时相同。 (2)α>30°时波形出现部分负压。 (3)尽管α>30°
50、由于大电感负载的作用，仍然使各相晶闸管导通120°， 保证了电流的连续。 参数计算: （1）整流输出电压平均值为: (2.3.6) 当α=0°时最大，当α=90°时，=0。因此，大电感负载时，三相半 整流电路的移相范围为0～90°。 天津冶金职业技术学院 教 师 授 课 教 案 图2.3.3 大电感负载的三相半波整流电路及波形（α=60°） （2）流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为:
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