電力電子技術(shù)-單相半波可控整流電路

帶電阻負(fù)載的工作情況
變壓器T起變換電壓和隔離的作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時(shí)值分別用u1和u2表示，有效值分別用U1和U2表示，其中U2的大小根據(jù)需要的直流輸出電壓ud的平均值Ud確定。
電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓與電流成正比，兩者波形相同。
在分析整流電路工作時(shí)，認(rèn)為晶閘管（開關(guān)器件）為理想器件，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)其管壓降等于零，晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于零，除非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過程，一般認(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷過程瞬時(shí)完成。

單相半波可控整流電路及波形
改變觸發(fā)時(shí)刻，ud和id波形隨之改變，直流輸出電壓ud為極性不變
但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，其波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半波”整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓ud波形在一個(gè)電源周期中只脈動(dòng)1次，故該電路為單脈波整流電路。
基本數(shù)量關(guān)系
α：從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱為觸發(fā)延遲角，也稱觸發(fā)角或控制角。
：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角。
直流輸出電壓平均值                                                               

隨著α增大，Ud減小，該電路中VT的α移相范圍為180°。
通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。
帶阻感負(fù)載的工作情況
阻感負(fù)載的特點(diǎn)是電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。
電路分析
 晶閘管VT處于斷態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。
 在wt1時(shí)刻，即觸發(fā)角α處
  ud=u2。
  L的存在使id不能突變，id從0開始增加。
  ?u2由正變負(fù)的過零點(diǎn)處，id已經(jīng)處于減小的過程中，但尚未降到零，因此VT仍處于通態(tài)。
  ?wt2時(shí)刻，電感能量釋放完畢，id降至零，VT關(guān)斷并立即承受反壓。
  ?由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，使ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時(shí)相比其平均值Ud下降。


帶阻感負(fù)載的單相半波可控整流電路及其波形
電力電子電路的一種基本分析方法
 ?把器件理想化，將電路簡(jiǎn)化為分段線性電路。
 ?器件的每種狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)一種線性電路拓?fù)洌骷〝酄顟B(tài)變化時(shí)，電路拓?fù)浒l(fā)生改變。
  ?以前述單相半波電路為例
當(dāng)VT處于斷態(tài)時(shí)，相當(dāng)于電路在VT處斷開，id=0。當(dāng)VT處于通時(shí)，相當(dāng)于VT短路。兩種情況的等效電路

單相半波可控整流電路的分段線性等效電路  a) VT處于關(guān)斷狀態(tài)    b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài)
VT處于通態(tài)時(shí)，如下方程成立：
(3-2)
在VT導(dǎo)通時(shí)刻，有wt=α，id=0，這是式（3-2）的初始條件。求解式(3-2)并將初始條件代入可得
(3-3)

若為定值，α角大，越小。
若α為定值，越大，越大 ，且平均值Ud越接近零。為解決上述矛盾，在整流電路的負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管，稱為續(xù)流二極管，用VDR表示。
有續(xù)流二極管的電路
電路分析
u2正半周時(shí)，與沒有續(xù)流二極管時(shí)的情況是一樣的。
當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，ud為零，此時(shí)為負(fù)的u2通過VDR向VT施加反壓使其關(guān)斷，L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。
若L足夠大，id連續(xù)，且id波形接近一條水平線 。

單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形
基本數(shù)量關(guān)系
流過晶閘管的電流平均值IdT和有效值IT分別為：
  
續(xù)流二極管的電流平均值IdDR和有效值IDR分別為

其移相范圍為180°，其承受的最大正反向電壓均為u2的峰值即。
續(xù)流二極管承受的電壓為-ud，其最大反向電壓為，亦為u2的峰值。
單相半波可控整流電路的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵芯不飽和，需增大鐵芯截面積，增大了設(shè)備的容量。