淺談電力電子技術中的整流電路
發布時間:2009-12-16 來源:北極星電力論文網
中心議題:
一、電力電子技術的應用
電力電子技術是一門新興技術,它是由電力學、dianzixuehekongzhililunsangexuekejiaochaerchengde,zaidianqizidonghuazhuanyezhongyichengweiyimenzhuanyejichuxingqiangqieyushengchanjinmilianxidebukequeshaodezhuanyejichuke。benkechengtixianleruodianduiqiangdiandekongzhi,youjuyouhenqiangdeshijianxing。nenggoulilunlianxishiji,zaipeiyangzidonghuazhuanyerencaizhongzhanyouzhongyaodiwei。它包括了晶閘管的結構和分類、晶閘管的過電壓和過電流保護方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無源逆變電路、PWM控製技術、交流調壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。
在(zai)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)中(zhong),可(ke)控(kong)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)章(zhang)節(jie),整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)是(shi)將(jiang)交(jiao)流(liu)電(dian)變(bian)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)電(dian)路(lu),其(qi)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。工(gong)業(ye)中(zhong)大(da)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)各(ge)種(zhong)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)調(tiao)速(su)均(jun)采(cai)用(yong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi);電氣化鐵道(電氣機車、磁懸浮列車等)、電動汽車、飛機、船舶、電梯等交通運輸工具中也廣泛采用整流電力電子技術;各種電子裝置如通信設備中的程控交換機所用的直流電源、大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源都可以利用整流電路構成的直流電源供電,可以說有電源的地方就有電力電子技術的設備。
二、電力電子技術課程中的整流電路
整流電路按組成的器件不同,可分為不可控、半控與全控三種,利用晶閘管半導體器件構成的主要有半控和全控整流電路;按電路接線方式可分為橋式和零式整流電路;按交流輸入相數又可分為單相、多相(主要是三相)整流電路。
根據學生學習接受知識的規律,將知識點完整、準確、簡明的表述出來、將原理知識盡可能簡單化、通俗化、直(zhi)觀(guan)化(hua),筆(bi)者(zhe)在(zai)教(jiao)學(xue)中(zhong)進(jin)行(xing)了(le)探(tan)討(tao)和(he)研(yan)究(jiu),依(yi)照(zhao)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)三(san)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)電(dian)路(lu)特(te)性(xing),負(fu)載(zai)形(xing)式(shi),將(jiang)主(zhu)要(yao)的(de)參(can)數(shu)計(ji)算(suan)及(ji)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)分(fen)別(bie)製(zhi)作(zuo)成(cheng)單(dan)相(xiang)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)歸(gui)納(na)表(biao)(見表1)和三相整流電路歸納表(見表2)。

表中,α——整流電路控製角,UFM、UKM——晶體管承受最大正反向電壓,U2——變壓器付邊電壓有效值,I2——變壓器付邊電流有效值,Ud——輸出電壓平均值,Id——輸出電流平均值。IT——晶體管電流有效值,θ——晶體管的導通角。
(二)整流電路輸出電壓平均值的計算
整zheng流liu電dian路lu輸shu出chu電dian壓ya是shi指zhi電dian路lu輸shu出chu的de平ping均jun電dian壓ya,該gai參can數shu反fan映ying了le電dian路lu輸shu出chu的de大da小xiao,通tong常chang我wo們men是shi以yi此ci選xuan擇ze整zheng流liu電dian路lu,因yin此ci是shi一yi個ge很hen重zhong要yao的de參can數shu。要yao讓rang學xue生sheng記ji住zhu輸shu出chu整zheng流liu電dian壓ya的de計ji算suan公gong式shi,從cong表biao中zhong可ke發fa現xian,對dui於yu單dan相xiang整zheng流liu電dian路lu無wu論lun是shi電dian阻zu性xing負fu載zai還hai是shi電dian感gan性xing負fu載zai,其qi輸shu出chu電dian壓ya均jun可ke表biao示shi為weiUd=AU2(1+Cosα)/2,其中A為係數,若是單相半波,A=0.45,若是單相橋式,A=0.9(為半波的兩倍),隻有單相全控橋電感性負載是特殊情況,其輸出電壓為Ud=0.9u2Cosα。同樣對於三相整流電路,在Ud波形連續(Ud波形連續是指在一個周期內均有整流電壓輸出,未出現Ud=0)時,輸出電壓Ud=AU2Cosα。A為係數,當電路為半波時,A=1.17,當電路為全控橋時,A=2.34(為半波的兩倍),隻有三相半控橋是特殊情況,其輸出電壓為Ud=2.34U2(1+Cosα)/2。
(三)整流電路輸出電流平均值的計算
無論是單相還是三相,無論是電阻性負載還是電感性負載,整流電路輸出電流均為
Id=Ud/Rd(Rd為負載中的電阻值)。
(四)晶閘管承受最大正反向電壓的計算
該參數是選擇晶閘管的一個重要參數,從表中可見,對單相整流電路,晶閘管承受最大電壓為電源相電壓峰值即√2U2,而對三相電路,晶閘管承受最大電壓為電源線電壓峰值即√6U2:(因為是三相,線電壓與相電壓相差了√3倍)。
(五)輸出電壓Ud波形連續與否
從表1中可見,對於單相整流電路當晶閘管的控製角α>0°時,ud的波形就不連續,隻有單相全控橋電感性負載,α>90°時,ud的波形不連續。同樣從表2可見,對於三相整流電路,三相半波電路是以α=30°。作為輸出電壓波形連續與否的分界點;而三相橋式整流電路(包括半控橋和全控橋)均是以α=60°作為輸出電壓波形連續與否的分界點。
從表中還可找出其它參數的計算規律,因篇幅有限,在這就不一一列舉。
通過這組單相、三相整流電路的歸納表,可幫助學生較快地掌握各種整流電路的結構、電路特點、不同負載時的有關計算公式,為更好地掌握電力電子技術基礎理論知識提供了很好的幫助。
- 電力電子技術課程中的整流電路
- 整流電路輸出電壓平均值的計算
- 整流電路輸出電流平均值的計算
- 晶閘管承受最大正反向電壓的計算
一、電力電子技術的應用
電力電子技術是一門新興技術,它是由電力學、dianzixuehekongzhililunsangexuekejiaochaerchengde,zaidianqizidonghuazhuanyezhongyichengweiyimenzhuanyejichuxingqiangqieyushengchanjinmilianxidebukequeshaodezhuanyejichuke。benkechengtixianleruodianduiqiangdiandekongzhi,youjuyouhenqiangdeshijianxing。nenggoulilunlianxishiji,zaipeiyangzidonghuazhuanyerencaizhongzhanyouzhongyaodiwei。它包括了晶閘管的結構和分類、晶閘管的過電壓和過電流保護方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無源逆變電路、PWM控製技術、交流調壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。
在(zai)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)中(zhong),可(ke)控(kong)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)章(zhang)節(jie),整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)是(shi)將(jiang)交(jiao)流(liu)電(dian)變(bian)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)電(dian)路(lu),其(qi)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。工(gong)業(ye)中(zhong)大(da)量(liang)應(ying)用(yong)的(de)各(ge)種(zhong)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)調(tiao)速(su)均(jun)采(cai)用(yong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi);電氣化鐵道(電氣機車、磁懸浮列車等)、電動汽車、飛機、船舶、電梯等交通運輸工具中也廣泛采用整流電力電子技術;各種電子裝置如通信設備中的程控交換機所用的直流電源、大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源都可以利用整流電路構成的直流電源供電,可以說有電源的地方就有電力電子技術的設備。
二、電力電子技術課程中的整流電路
整流電路按組成的器件不同,可分為不可控、半控與全控三種,利用晶閘管半導體器件構成的主要有半控和全控整流電路;按電路接線方式可分為橋式和零式整流電路;按交流輸入相數又可分為單相、多相(主要是三相)整流電路。
根據學生學習接受知識的規律,將知識點完整、準確、簡明的表述出來、將原理知識盡可能簡單化、通俗化、直(zhi)觀(guan)化(hua),筆(bi)者(zhe)在(zai)教(jiao)學(xue)中(zhong)進(jin)行(xing)了(le)探(tan)討(tao)和(he)研(yan)究(jiu),依(yi)照(zhao)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)三(san)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)電(dian)路(lu)特(te)性(xing),負(fu)載(zai)形(xing)式(shi),將(jiang)主(zhu)要(yao)的(de)參(can)數(shu)計(ji)算(suan)及(ji)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)分(fen)別(bie)製(zhi)作(zuo)成(cheng)單(dan)相(xiang)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)歸(gui)納(na)表(biao)(見表1)和三相整流電路歸納表(見表2)。

表中,α——整流電路控製角,UFM、UKM——晶體管承受最大正反向電壓,U2——變壓器付邊電壓有效值,I2——變壓器付邊電流有效值,Ud——輸出電壓平均值,Id——輸出電流平均值。IT——晶體管電流有效值,θ——晶體管的導通角。
(二)整流電路輸出電壓平均值的計算
整zheng流liu電dian路lu輸shu出chu電dian壓ya是shi指zhi電dian路lu輸shu出chu的de平ping均jun電dian壓ya,該gai參can數shu反fan映ying了le電dian路lu輸shu出chu的de大da小xiao,通tong常chang我wo們men是shi以yi此ci選xuan擇ze整zheng流liu電dian路lu,因yin此ci是shi一yi個ge很hen重zhong要yao的de參can數shu。要yao讓rang學xue生sheng記ji住zhu輸shu出chu整zheng流liu電dian壓ya的de計ji算suan公gong式shi,從cong表biao中zhong可ke發fa現xian,對dui於yu單dan相xiang整zheng流liu電dian路lu無wu論lun是shi電dian阻zu性xing負fu載zai還hai是shi電dian感gan性xing負fu載zai,其qi輸shu出chu電dian壓ya均jun可ke表biao示shi為weiUd=AU2(1+Cosα)/2,其中A為係數,若是單相半波,A=0.45,若是單相橋式,A=0.9(為半波的兩倍),隻有單相全控橋電感性負載是特殊情況,其輸出電壓為Ud=0.9u2Cosα。同樣對於三相整流電路,在Ud波形連續(Ud波形連續是指在一個周期內均有整流電壓輸出,未出現Ud=0)時,輸出電壓Ud=AU2Cosα。A為係數,當電路為半波時,A=1.17,當電路為全控橋時,A=2.34(為半波的兩倍),隻有三相半控橋是特殊情況,其輸出電壓為Ud=2.34U2(1+Cosα)/2。
(三)整流電路輸出電流平均值的計算
無論是單相還是三相,無論是電阻性負載還是電感性負載,整流電路輸出電流均為
Id=Ud/Rd(Rd為負載中的電阻值)。
(四)晶閘管承受最大正反向電壓的計算
該參數是選擇晶閘管的一個重要參數,從表中可見,對單相整流電路,晶閘管承受最大電壓為電源相電壓峰值即√2U2,而對三相電路,晶閘管承受最大電壓為電源線電壓峰值即√6U2:(因為是三相,線電壓與相電壓相差了√3倍)。
(五)輸出電壓Ud波形連續與否
從表1中可見,對於單相整流電路當晶閘管的控製角α>0°時,ud的波形就不連續,隻有單相全控橋電感性負載,α>90°時,ud的波形不連續。同樣從表2可見,對於三相整流電路,三相半波電路是以α=30°。作為輸出電壓波形連續與否的分界點;而三相橋式整流電路(包括半控橋和全控橋)均是以α=60°作為輸出電壓波形連續與否的分界點。
從表中還可找出其它參數的計算規律,因篇幅有限,在這就不一一列舉。
通過這組單相、三相整流電路的歸納表,可幫助學生較快地掌握各種整流電路的結構、電路特點、不同負載時的有關計算公式,為更好地掌握電力電子技術基礎理論知識提供了很好的幫助。
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