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、電dian子zi學xue和he控kong製zhi理li論lun三san個ge學xue科ke交jiao叉cha而er成cheng的de,在zai電dian氣qi自zi動dong化hua專zhuan業ye中zhong已yi成cheng為wei一yi門men專zhuan業ye基ji礎chu性xing強qiang且qie與yu生sheng產chan緊jin密mi聯lian係xi的de不bu可ke缺que少shao的de專zhuan業ye基ji礎chu課ke。本ben課ke程cheng體ti現xian了le弱ruo電dian對dui強qiang電dian的de控kong製zhi,又you具ju有you很hen強qiang的de實shi踐jian性xing。能neng夠gou理li論lun聯lian係xi實shi際ji,在zai培pei養yang自zi動dong化hua專zhuan業ye人ren才cai中zhong占zhan有you重zhong要yao地di位wei。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
zhengliudianlushuchudianyashizhidianlushuchudepingjundianya,gaicanshufanyingledianlushuchudedaxiao,tongchangwomenshiyicixuanzezhengliudianlu,yincishiyigehenzhongyaodecanshu。yaorangxueshengjizhushuchuzhengliudianyadejisuangongshi,congbiaozhongkefaxian,duiyudanxiangzhengliudianluwulunshidianzuxingfuzaihaishidianganxingfuzai,qishuchudianyajunkebiaoshiweiUd=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、電dian子zi學xue和he控kong製zhi理li論lun三san個ge學xue科ke交jiao叉cha而er成cheng的de,在zai電dian氣qi自zi動dong化hua專zhuan業ye中zhong已yi成cheng為wei一yi門men專zhuan業ye基ji礎chu性xing強qiang且qie與yu生sheng產chan緊jin密mi聯lian係xi的de不bu可ke缺que少shao的de專zhuan業ye基ji礎chu課ke。本ben課ke程cheng體ti現xian了le弱ruo電dian對dui強qiang電dian的de控kong製zhi,又you具ju有you很hen強qiang的de實shi踐jian性xing。能neng夠gou理li論lun聯lian係xi實shi際ji,在zai培pei養yang自zi動dong化hua專zhuan業ye人ren才cai中zhong占zhan有you重zhong要yao地di位wei。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
zhengliudianlushuchudianyashizhidianlushuchudepingjundianya,gaicanshufanyingledianlushuchudedaxiao,tongchangwomenshiyicixuanzezhengliudianlu,yincishiyigehenzhongyaodecanshu。yaorangxueshengjizhushuchuzhengliudianyadejisuangongshi,congbiaozhongkefaxian,duiyudanxiangzhengliudianluwulunshidianzuxingfuzaihaishidianganxingfuzai,qishuchudianyajunkebiaoshiweiUd=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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