脉冲整流器的原理及分类
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整流器工作原理整流器是一种电子器件,用于将交流电转换为直流电。
它在电力系统、电子设备和通信系统中起着重要的作用。
本文将详细介绍整流器的工作原理,包括整流器的分类、工作原理和应用。
一、整流器的分类根据整流器的工作原理和结构特点,可以将整流器分为以下几类:1. 无源整流器:无源整流器主要由二极管组成,通过二极管的单向导电特性来实现电流的单向传导。
常见的无源整流器有单相半波整流器和单相全波整流器。
2. 有源整流器:有源整流器是指在无源整流器的基础上加入了可控开关元件,如晶闸管、场效应管等。
有源整流器可以实现更高效率的电能转换,并且具有更好的电压和电流控制能力。
3. 脉冲整流器:脉冲整流器是一种特殊的整流器,它通过将交流电转换为脉冲信号来实现整流。
脉冲整流器常用于高频电源和通信设备中。
二、整流器的工作原理无源整流器的工作原理如下:1. 单相半波整流器:单相半波整流器由一个二极管和负载电阻组成。
当输入交流电的正半周时,二极管导通,电流经过负载电阻流向负极,实现了电流的单向传导。
当输入交流电的负半周时,二极管截止,电流不流过负载电阻。
因此,输出电压为输入交流电的正半周的幅值。
2. 单相全波整流器:单相全波整流器由两个二极管和负载电阻组成。
当输入交流电的正半周时,D1导通,电流经过负载电阻流向负极;当输入交流电的负半周时,D2导通,电流经过负载电阻流向负极。
因此,输出电压为输入交流电的绝对值。
有源整流器的工作原理如下:有源整流器在无源整流器的基础上加入了可控开关元件,如晶闸管。
晶闸管具有双向导电特性,可以通过控制晶闸管的导通和截止来实现电流的单向传导。
有源整流器可以实现更高效率的电能转换,并且具有更好的电压和电流控制能力。
三、整流器的应用整流器广泛应用于各个领域的电力系统、电子设备和通信系统中。
以下是整流器的一些常见应用:1. 电力系统:整流器常用于电力系统中的直流输电、直流供电和直流调速等方面。
它可以将交流电转换为直流电,满足直流设备的供电需求。
脉冲整流器和相控整流器的比较一、脉冲整流器1、三相六脉冲整流器图1 三相桥式6脉冲全控整流电路原理图图中的晶闸管整流器VS和二极管整流器VD的工作方式有很大区别。
(1)二极管整流器VD阳极和阴极之间的正向电压只要大于其PN结的势垒电压,二极管就导通。
而晶闸管整流器VS,在其控制极没有触发信号加上时,只要其阳极和阴极之间的正向电压不大到把管子击穿,那么它就不导通。
(2)晶闸管整流器VS的导通条件有:①阳极和阴极之间的正向电压。
对于二极管整流器来说,这个电压只要在0.7V左右时,就开始导通了;而晶闸管一般规定在6V以上。
②控制极触发信号电压。
晶闸管一般都用脉冲触发,要求这个电压脉冲要有一定的幅度和宽度,没有一定的幅度就不能抵消PN结的势垒电压,没有一定的宽度就不能有足够的时间使导通由一点扩散到整个PN结。
一般要求幅度为3~5V,宽度4~10us,触发电流5~300mA。
③维持电流。
是指可以维持晶闸管整流器VS导通的最小电流,一般对20A 到200A的晶闸管来说,规定其维持电流小于60mA。
④擎住电流。
是指晶闸管被打开而控制极触发信号电压消失后,可以维持继续导通的最小电流,这个电流一般是维持电流的若干倍。
(3)控制角α与导通角θ为了表征晶闸管对交流电压的控制行为而引出了这两个参量。
图5所示是控制角α与导通角θ的关系。
下面就对它们的含义进行讨论。
图2 控制角α与导通角θ的关系①控制角α。
当交流正半波加到晶闸管上时,就具有了使晶闸管导通的基础条件,什么时刻给晶闸管控制极加触发信号使其开通呢?从交流正弦波过0开始,一直到晶闸管被触发导通(时间b)的这段晶闸管不导通的时间0b,称为控制角,用α表示。
由于晶闸管开启很快,一般是小于1us,故认为加触发信号的时间就是晶闸管被打开的时间,即一般都把开启时间忽略不计。
②导通角θ。
由于晶闸管的开启是一个正反馈过程,故打开后就不能自动关断,这个导通过程要一直延续到电压过0,把从开启到截止这段时间称为导通角,用θ表示。
6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别6脉冲和12脉冲可控硅整流器是一种用于交流电转直流电的电力电子装置。
它们的主要原理和区别如下:1.原理可控硅整流器是一种半电压型整流装置,通过控制可控硅的导通角,改变可控硅导通时间的方式,将交流电转换成直流电。
可控硅整流器的主要控制参数有触发脉冲角度和触发脉冲宽度。
6脉冲可控硅整流器的原理是在单相交流电源上,通过两组互相相差60°的三相整流方式,使得输出的直流电压带有6个整流脉动。
12脉冲可控硅整流器的原理是通过两个直流电枢和两组互相相差30°的三相整流方式,在一个周期内产生12个整流脉动,从而减小了脉动幅值,得到了更平滑的直流输出电压。
2.区别2.1.输出电压波形6脉冲可控硅整流器的输出电压波形带有6个整流脉动,脉动幅值较大,相对于12脉冲可控硅整流器而言,输出的直流电压波动较大。
12脉冲可控硅整流器通过在一个周期内产生12个整流脉动,脉动幅值较小,输出的直流电压波动较小。
相对于6脉冲可控硅整流器而言,得到了更平滑的直流输出电压。
2.2.输出电流波形6脉冲可控硅整流器的输出电流波形带有6个整流脉动,脉动幅值较大。
12脉冲可控硅整流器的输出电流波形带有12个整流脉动,脉动幅值更小。
2.3.效率12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器而言,由于输出电压波动更小,脉动幅值更小,因此具有更高的效率。
2.4.成本12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器而言,由于结构复杂性更高,需要控制电路和相应的控制技术,所以成本更高。
综上所述,12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器来说,输出的直流电压和电流波动更小,效率更高,但成本也更高。
在实际应用中,可根据需求和成本的考虑来选择合适的可控硅整流器。
简单剖析脉冲整流器原理应用技术一、理论推导1、6脉冲整流器原理:6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流,由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动,假定交流侧电抗为零,直流电感为无穷大,延迟触发角a为零,则交流侧电流傅里叶级数展开为:(1-1)由公式(1-1)可得以下结论:电流中含6K?1(k为正整数)次谐波,即5、7、11、13...等各次谐波,各次谐波的有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理:12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器,使直流母线电流由12个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。
下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。
12脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成)桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:(1-2)桥II网侧线电压比桥I超前30?,因网侧线电流比桥I超前30?(1-3)故合成的网侧线电流(1-4)可见,两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消,注入电网的只有12k?1(k为正整数)次谐波,即11、13、23、25等各次谐波,且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形二、实测数据分析。
以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角,交流侧电抗等。
因此实测值与计算值有一定出入。
理论计算谐波表:某型号大功率UPS谐波实测数据表:从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波,与理论计算结果一致。
6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉11次谐波实测值与计算值相同。
三、谐波分析和改良对策谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通话质量,空气开关误动作,发电机喘振等不良后果;谐波按电流相序分为+序(3k+1次,k为0和正整数)、-序(3k+2次,k为0和正整数)、0序(3k次,k为正整数)。