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淺談電力電子技術(shù)中的整流電路

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):147
核心提示:

  電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉發(fā)展起來的對電能進行變換和控制的技術(shù)。它已成為電氣工程及其自動化專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。面對大學(xué)課程的增加、專業(yè)課程教學(xué)學(xué)時的減少,改革教學(xué)內(nèi)容、方法、手段與實驗教學(xué)條件,對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

一、電力電子技術(shù)的應(yīng)用

      電力電子技術(shù)是一門新興技術(shù),它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個學(xué)科交叉而成的,在電氣自動化專業(yè)中已成為一門專業(yè)基礎(chǔ)性強且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程體現(xiàn)了弱電對強電的控制,又具有很強的實踐性。能夠理論聯(lián)系實際,在培養(yǎng)自動化專業(yè)人才中占有重要地位。它包括了晶閘管的結(jié)構(gòu)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控制技術(shù)、交流調(diào)壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。

      在電力電子技術(shù)中,可控整流電路是非常重要的章節(jié),整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐罚鋺?yīng)用非常廣泛。工業(yè)中大量應(yīng)用的各種直流電動機的調(diào)速均采用電力電子裝置;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(shù);各種電子裝置如通信設(shè)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(nèi)部的電源都可以利用整流電路構(gòu)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(shù)的設(shè)備。

二、電力電子技術(shù)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(dǎo)體器件構(gòu)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(shù)又可分為單相、多相(主要是三相)整流電路。

      根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)接受知識的規(guī)律,將知識點完整、準(zhǔn)確、簡明的表述出來、將原理知識盡可能簡單化、通俗化、直觀化,筆者在教學(xué)中進行了探討和研究,依照整流電路三種形式的電路特性,負(fù)載形式,將主要的參數(shù)計算及主要特點分別制作成單相整流電路歸納表(見表1)和三相整流電路歸納表(見表2)。
 

      表中,α——整流電路控制角,UFM、UKM——晶閘管承受最大正反向電壓,U2——變壓器付邊電壓有效值,U4——輸出電壓均值,I4——輸出電流均位,IT——晶閘管電流仃效值,Cosθ——電路輸輸出功率因數(shù)。

 

三、電力電子技術(shù)中整流電路的總結(jié)歸納

      通過歸納表,可以讓學(xué)生通過對比的學(xué)習(xí)方法,掌握整流電路以下幾個方面的內(nèi)容:

      (一)各種電路對脈沖的安排要求

      這是最重要的一點,因為一個整流電路能否正常工作,其脈沖安排是否正確尤為重要。對于單相電路按一周期360°,如電路為半波即由一個晶閘管構(gòu)成,隔360°發(fā)一個脈沖;如電路為半控橋時,即由兩個晶閘管和兩個二極管構(gòu)成,隔180°(360°÷2=180°)發(fā)一個脈沖;電路為全控橋時,由四個晶閘管組成,分兩組工作,與半控橋一樣,隔180°發(fā)一次脈沖(注意此處“一次”是指同時給兩個晶閘管發(fā)脈沖);而對于三相整流電路,其供電相數(shù)為單相的3倍,所以脈沖安排為單相的1/3倍,如三相半波是隔120°(360°÷3=120)發(fā)一個脈沖;三相全控橋是由6個晶閘管組成,輪流導(dǎo)通,需保證同一時間兩個晶閘管一起導(dǎo)通,所以隔60°(360°÷6=60°)發(fā)一次脈沖,同時發(fā)給兩個晶閘管。
 

      表中,α——整流電路控制角,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(dǎo)通角。

     (二)整流電路輸出電壓平均值的計算

      整流電路輸出電壓是指電路輸出的平均電壓,該參數(shù)反映了電路輸出的大小,通常我們是以此選擇整流電路,因此是一個很重要的參數(shù)。要讓學(xué)生記住輸出整流電壓的計算公式,從表中可發(fā)現(xiàn),對于單相整流電路無論是電阻性負(fù)載還是電感性負(fù)載,其輸出電壓均可表示為Ud=AU2(1+Cosα)/2,其中A為系數(shù),若是單相半波,A=0.45,若是單相橋式,A=0.9(為半波的兩倍),只有單相全控橋電感性負(fù)載是特殊情況,其輸出電壓為Ud=0.9u2Cosα。同樣對于三相整流電路,在Ud波形連續(xù)(Ud波形連續(xù)是指在一個周期內(nèi)均有整流電壓輸出,未出現(xiàn)Ud=0)時,輸出電壓Ud=AU2Cosα

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