電力電子技術(shù)主編徐立娟

單相半波可控整流電路調(diào)試

1任務(wù)描述與目標

2相關(guān)知識3任務(wù)實施提

綱

一、任務(wù)描述與目標任務(wù)描述：單相半波可控整流調(diào)光燈主電路實際上是電阻性負載的單相半波可控整流電路，電阻性負載的特點是負載兩端電壓波形和電流波形相似，其電壓、電流均允許突變。在調(diào)試及修理調(diào)光燈的過程中，對電路工作原理的掌握、輸出波形ud和晶閘管兩端電壓uT波形的分析是非常重要的。任務(wù)名稱：單相半波可控整流電路調(diào)試

一、任務(wù)描述與目標任務(wù)目標：（1）會分析單相半波可控整流電路的工作原理。（2）能安裝和調(diào)試單相半波可控整流電路。（3）能根據(jù)測試波形或相關(guān)點電壓、電流值對電路現(xiàn)象進行分析。（4）在電路安裝與調(diào)試過程中，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。（5）在小組實施任務(wù)過程中增強團隊合作意識。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載電路結(jié)構(gòu)01整流變壓器Tu1u2負載

udiduT具有變換電壓和隔離的作用i1i2電壓電流有效值用U和I表示，平均值用Ud和Id表示，流過晶閘管的電流瞬時值用iT表示，有效值用IT表示，平均值用IdT表示。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載電路結(jié)構(gòu)01（1）控制角α?？刂平铅烈步杏|發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。晶閘管承受正向電壓開始的時刻要根據(jù)晶閘管具體工作電路來分析，單相半波電路中，晶閘管承受正向電壓開始時刻為電源電壓過零變正的時刻，如圖所示。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載電路結(jié)構(gòu)01（2）導通角θ。導通角θ是指晶閘管在一個周期內(nèi)處于導通的電角度。單相半波可控整流電路電阻性負載時，θ=180°-α，如上圖所示。不同電路或者同一電路不同性質(zhì)的負載，導通角θ和控制角α的關(guān)系不同。（3）移相。移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變控制角α的大小。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載電路結(jié)構(gòu)01（4）移相范圍。移相范圍是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流電路電阻性負載時，移相范圍為180°。不同電路或者同一電路不同性質(zhì)的負載，移相范圍不同。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理02關(guān)鍵點：1、晶閘管承受正向電壓開始的時刻u22、觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻。晶閘管一承受正向電壓，就加脈沖，這個時候控制角α=？控制角α=0°時的晶閘管和二極管有什么區(qū)別？

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理021．控制角

=0°時在

=0°時即在電源電壓u2過零變正點，晶閘管門極觸發(fā)脈沖出現(xiàn)。分析負載兩端電壓波形（1）晶閘管導通時：負載兩端電壓與電源電壓的關(guān)系。流過電阻的電流和電壓的關(guān)系？（2）晶閘管截止時：負載兩端電壓為多少？u2udid

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理021．控制角

=0°時分析晶閘管兩端電壓波形（1）晶閘管導通時：晶閘管兩端電壓為多少？（2）晶閘管截止時：晶閘管兩端電壓為多少？u2uduT

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理022．控制角α=30°時

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理023．其他控制角

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載工作原理024．結(jié)論①在單相半波整流電路中，改變α大小即改變觸發(fā)脈沖在每周期內(nèi)出現(xiàn)的時刻，則ud和id的波形變化，輸出整流電壓的平均值Ud大小也隨之改變，α減小，Ud增大，反之，Ud減小。這種通過對觸發(fā)脈沖的控制來實現(xiàn)控制直流輸出電壓大小的控制方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。②單相半波整流電路理論上移相范圍0°～180°。在本項目中若要實現(xiàn)移相范圍達到0°～180°，則需要改進觸發(fā)電路以擴大移相范圍。

二、相關(guān)知識單相半波可控整流電路電阻性負載參數(shù)計算031．輸出電壓平均值與平均電流的計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算03可見，輸出直流電壓平均值Ud與整流變壓器二次側(cè)交流電壓U2和控制角有關(guān)。當U2給定后，Ud僅與有關(guān)，

當

＝0°時，則Ud0＝0.45U2，為最大輸出直流平均電壓。

當

＝180°時，Ud＝0。只要控制觸發(fā)脈沖送出的時刻，Ud就可以在0～0.45U2之間連續(xù)可調(diào)。單相半波可控整流電路電阻性負載參數(shù)計算

二、相關(guān)知識032.負載上電壓有效值與電流有效值的計算根據(jù)有效值的定義，U應(yīng)是ud波形的均方根值，即負載電流有效值的計算：單相半波可控整流電路電阻性負載參數(shù)計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算033．晶閘管電流有效值IT與管子兩端可能承受的最大電壓在單相半波可控整流電路中，晶閘管與負載串聯(lián)，所以負載電流的有效值也就是流過晶閘管電流的有效值，其關(guān)系為由波形圖可知，晶閘管可能承受的正反向峰值電壓為單相半波可控整流電路電阻性負載參數(shù)計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算034．功率因數(shù)cosφ例1-2單相半波可控整流電路，電阻性負載，電源電壓U2為220V，要求的直流輸出電壓為50V，直流輸出平均電流為20A，試計算：（1）晶閘管的控制角；（2）輸出電流有效值；（3）電路功率因數(shù)；（4）晶閘管的額定電壓和額定電流，并選擇晶閘管的型號。單相半波可控整流電路電阻性負載參數(shù)計算

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相半波可控整流電路電阻電感性負載電路結(jié)構(gòu)uLuR電流方向如圖，當電流id增大時，電感Ld兩端感應(yīng)電動勢方向？+-+-udidRdLdudidRdLd+-uR電流方向如圖，當電流id減小時，電感Ld兩端感應(yīng)電動勢方向？uL-+

二、相關(guān)知識參數(shù)計算04單相半波可控整流電路電阻電感性負載電路結(jié)構(gòu)uLuR電流方向如圖，當電流id增大時，電感Ld兩端感應(yīng)電動勢方向？-+-+udidRdLdudidRdLd-+uR電流方向如圖，當電流id減小時，電感Ld兩端感應(yīng)電動勢方向？uL+-

二、相關(guān)知識05單相半波可控整流電路電阻電感性負載工作原理u21、什么時候晶閘管開始承受正向電壓？2、控制角α=0°時，觸發(fā)脈沖在哪里出現(xiàn)？4、晶閘管導通后，負載兩端電壓=？流過負載電流=？3、晶閘管什么時候關(guān)斷？udid晶閘管承受正向電壓開始時刻5、電源電壓負半周，晶閘管陽極為“-”，為什么晶閘管還可以導通？

二、相關(guān)知識05單相半波可控整流電路電阻電感性負載工作原理結(jié)論：由于電感的存在，使得晶閘管的導通角增大，在電源電壓由正到負的過零點也不會關(guān)斷，使負載電壓波形出現(xiàn)部分負值，其結(jié)果使輸出電壓平均值Ud減小。電感越大，維持導電時間越長，輸出電壓負值部分占的比例愈大，Ud減少愈多。當電感Ld非常大時（滿足ωLd>>Rd，通常ωLd>10Rd即可），對于不同的控制角α，導通角θ將接近2(π-α)，這時負載上得到的電壓波形正負面積接近相等，平均電壓Ud≈0?？梢姡还苋绾握{(diào)節(jié)控制角，Ud值總是很小，電流平均值Id也很小，沒有實用價值。

二、相關(guān)知識05單相半波可控整流電路電阻電感性負載工作原理1、什么時候晶閘管開始承受正向電壓？u22、電源電壓過零點，續(xù)流二極管兩端電壓？3、續(xù)流二極管導通后，晶閘管是否繼續(xù)導通？負載兩端電壓=？電流=？VDidVSVS4、晶閘管兩端電壓波形？

二、相關(guān)知識05單相半波可控整流電路電阻電感性負載工作原理VSVD不同控制角工作情況？

二、相關(guān)知識06單相半波可控整流電路電阻電感性負載參數(shù)計算1．輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id。

二、相關(guān)知識06單相半波可控整流電路電阻電感性負載參數(shù)計算2．流過晶閘管電流的平均值IdT和有效值IT

二、相關(guān)知識06單相半波可控整流電路電阻電感性負載參數(shù)計算3．流過續(xù)流二極管電流的平均值IdD和有效值ID4．晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓。晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓都為電源電壓的峰值

二、相關(guān)知識06單相半波可控整流電路電阻電感性負載參數(shù)計算例1-3：圖是中小型發(fā)電機采用的單相半波晶閘管自激勵磁電路，L為勵磁電感，發(fā)電機滿載時相電壓為220V，要求勵磁電壓為40V，勵磁繞組內(nèi)阻為2Ω，電感為0.1H