电力电子技术重点

单相半波可控整流电路 带电阻负载的工作情况

直流输出电压平均值

2cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUd流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT分别为

ddTII2ddTItdII2)(212

续流二极管的电流平均值IdDR和有效值IDR分别为

ddDRII2ddDRItdII2)(2122

其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即22U

单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量。

单相桥式全控整流电路 带电阻负载的工作情况

全波整流

在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，因此该电路为全波整流。 直流输出电压平均值

2cos19.02cos122)(sin21222dUUttdUU

负载直流电流平均值

2cos19.02cos122R22ddRURUUI I2＝Id

晶闸管参数计算

① 承受最大正向电压：)2(212U

② 承受最大反向电压：22U

③ 触发角的移相范围：0时，2d9.0UU；o180时，0dU。因此移相范围为o180。

④ 晶闸管电流平均值：2cos145.0212ddVTRUII。

〔5〕流过晶闸管的电流有效值为：IVT＝Id∕2

〔6〕晶闸管的额定电压=(2~3)×最大反向电压

〔7〕晶闸管的额定电流=(1.5~2)×电流的有效值∕1.57

单相桥式全控整流电路 带阻感负载

直流输出电压平均值

cos9.0cos22)(sin21222dUUttdUU

触发角的移相范围

0时，2d9.0UU；o90时，0dU。因此移相范围为o90。 晶闸管承受电压：正向：22U；反向：22U

单相桥式半控整流电路，带电阻负载与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。

单相桥式全控整流电路 带反电动势负载

Ud＝0.9 U2 cosα Id ＝(Ud－E)/R I2＝Id

晶闸管承受的最大反向电压为：2U2

流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id ∕2

三相半波可控整流电路 带电阻负载

①o30时，整流电压平均值〔负载电流连续〕：

cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU

当o0时，dU最大，2d17.1UU。

②o30时，整流电压平均值〔负载电流断续〕：

)]6cos(1[675.0)]6cos(1[223)(sin23212262dUUttdUU当o150时，dU最小，0dU

③ 负载电流平均值：RUIdd

④ 晶闸管承受的最大反向电压：为变压器二次侧线电压的峰值，222RM45.2632UUUU

⑤ 晶闸管承受的最大正向电压：2FM2UU

三相半波可控整流电路 带阻感负载 ① 整流电压平均值〔负载电流始终连续〕：cos17.12dUU。

② 晶闸管承受的最大正反向电压：为变压器二次侧线电压的峰值，222RMFM45.2632UUUUU

③ 负载电流平均值：RUIdd

IdVT＝Id∕3 IVT＝Id∕3

三相桥式全控整流电路 带电阻负载时的工作情况

〔1〕带电阻负载时的平均值

① 特点：o60时，整流输出电压连续；oo12060时，整流输出电压断续。

② 整流电压平均值计算公式：以du所处的线电压波形为背景，周期为3。

)]3cos(1[34.2)(sin63112060cos34.2)(sin63160232doo23232doUttdUUUttdUU：：

③ 输出电流平均值计算公式：RUIdd

三相桥式全控整流电路 带电阻电感负载

Ud＝2.34U2cos Id＝Ud∕R IDVT＝Id∕3 IVT＝Id∕3

第二章 电力电子器件

2. 使晶闸管导通的条件是什么？

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流〔脉冲〕。或：uAK>0且uGK>0。

3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

4. 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

0022244254a)b)c)图1-430 图2-27 晶闸管导电波形

解：a) Id1=π214)(sinttdIm=π2mI(122)0.2717 Im

I1=42)()sin(21tdtIm=2mI21430.4767 Im

b) Id2 =π14)(sinttdIm=πmI(122)0.5434 Im

I2 =42)()sin(1tdtIm=22mI21430.6741Im

c)

Id3=π2120)(tdIm=41 Im

I3 =202)(21tdIm=21 Im

5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?

解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I

=157A，由上题计算结果知 a) Im14767.0I329.35， Id10.2717

Im189.48

b) Im26741.0I232.90, Id20.5434

Im2126.56

c) Im3=2 I = 314, Id3=41 Im3=78.5

第三章 整流电路

3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud、id、和i2的波形；

②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；

③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①ud、id、和i2的波形如下列图：

u2OtOtOtudidi2OtIdId ②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为

Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97〔V〕

Id＝Ud /R＝77.97/2＝38.99〔A〕

I2＝Id ＝38.99〔A〕

③晶闸管承受的最大反向电压为：

2U2＝1002＝141.4〔V〕

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：

UN＝〔2~3〕×141.4＝283~424〔V〕

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：

IVT＝Id∕2＝27.57〔A〕 晶闸管的额定电流为：

IN＝〔1.5~2〕×27.57∕1.57＝26~35〔A〕

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。

整流二极管在一周内承受的电压波形如下：

02tttu2uVD2uVD400

5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当=30时，要求：

① 作出ud、id和i2的波形；

② 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；

③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①ud、id和i2的波形如下列图：

u2OtOtOtudidi2OtIdIdId ②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为

Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)

Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)

I2＝Id ＝9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：

2U2＝1002＝141.4〔V〕

流过每个晶闸管的电流的有效值为：

IVT＝Id ∕2＝6.36〔A〕

故晶闸管的额定电压为：

UN＝(2~3)×141.4＝283~424〔V〕

晶闸管的额定电流为：

IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8〔A〕

晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

11．三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当=60时，要求：

① 画出ud、id和iVT1的波形；

② 计算Ud、Id、IdT和IVT。

解：①ud、id和iVT1的波形如下列图：

uduaubucidOtOtOtiVT1=30°u2uaubucOt ②Ud、Id、IdT和IVT分别如下

Ud＝1.17U2cos＝1.17×100×cos60°＝58.5〔V〕

Id＝Ud∕R＝58.5∕5＝11.7〔A〕

IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9〔A〕