可控硅整流电路

  作者:dolphin 时间:2017-04-13

可控硅元件—可控硅整流电路 

一、单相半波可控整流电路

1、工作原理

电路和波形如图1所示,设u2=U2sinω。

图1 单相半波可控整流

正半周:

0<t<t1,ug=0,T正向阻断,id=0,uT=u2,ud=0

t=t时,加入ug脉冲,T导通,忽略其正向压降,uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。

负半周:

π≤t<2π当u2自然过零时,T自行关断而处于反向阻断状态,ut=0,ud=0,id=0。

从0到t1的电度角为α,叫控制角。从t1到π的电度角为θ,叫导通角,显然α+θ=π。当α=0,θ=180度时,可控硅全导通,与不控整流一样,当α=180度,θ=0度时,可控硅全关断,输出电压为零。

2、各电量关系

ud波形为非正弦波,其平均值(直流电压):

由上式可见,负载电阻Rd上的直流电压是控制角α的函数,所以改变α的大小就可以控制直流电压Ud的数值,这就是可控整流意义之所在。

流过Rd的直流电流Id:

Ud的有效值(均方根值):

流过Rd的电流有效值:

由于电源提供的有功功率P=UI,电源视在功率S=U2I(U2是电源电压有效值),所以功率因数:

由上式可见,功率因数cosψ也是α的函数,当α=0时,cosψ=0.707。显然,对于电阻性负载,单相半波可控整流的功率因数也不会是1。

比值Ud/U、I/Id和cosψ随α的变化数值,见表1,它们相应的关系曲线,如图2所示

表1 Ud/U、I/Id和cosψ的关系

α30°60°90°120°150°180°
Ud/U
I/Id
cosψ
0.45
1.57
0.707
0.42
1.66
0.698
0.338
1.88
0.635
0.225
2.22
0.508
0.113
2.87
0.302
0.03
3.99
0.12
0
-
0

图2 单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系

由于可控硅T与Rd是串联的,所以,流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值,也就是流过可控硅T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值,即I/Id=It/IdT。

二、单相桥式半控整流电路

1、工作原理

电路与波形如图3所示

图3、单相桥式半控整流

正半周:

t1时刻加入ug1,T1导通,电流通路如图实线所示。uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。u2过零时,T1自行关断。

负半周:

t2时刻加入ug2,T2导通,电流通路如图虚线所示,uT2=0,ud=-u2,ut1=u2。u2过零时T2自行关断。

2、各电量关系

由图3可见,ud波形为非正弦波,其幅值为半波整流的两倍,所以Rd上的直流电压Ud:

直流电流Id:

电压有效值U:

电流有效值I:

功率因数cosψ:

比值Ud/U,I/Id和cosψ随α的变化数值见表2,相应关系曲线见图4

表2 Ud/U、I/Id、cosψ与α的关系表

α30°60°90°120°150°180°
Ud/U
I/Id
cosψ
0.9
1.112
1
0.84
1.179
0.985
0.676
1.335
0.896
0.45
1.575
0.717
0.226
1.97
0.426
0.06
2.835
0.169
0
-
0

图4、单相全波和桥式电路电压、电流及功率因数与控制角的关系

把单相全波整流单相半波整流进行比较可知:

(1)当α相同时,全波的输出直流电压比半波的大一倍。

(2)在α和Id相同时,全波的电流有效值比半波的减小倍。

(3)α相同时,全波的功率因数比半波的提高了倍。

三、整流电路波形分析

1、单相半波可控整流

(1)电阻性负载(见图1)

(2)感性负载(不带续流二极管,见图5):

图5 电感性负载无续流二极管

(3)感性负载(带续流二极管,见图6):

图6 电感性负载有续流二极管

关键词: 电路 可控 电流 电压 负载 ud u2

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