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浅谈负载类型对晶闸管整流的影响论文

时间: 谢桦657 分享

浅谈负载类型对晶闸管整流的影响论文

  晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又被称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。以下是今天学习啦小编为大家精心准备的:浅谈负载类型对晶闸管整流的影响相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!

  浅谈负载类型对晶闸管整流的影响全文如下:

  论文摘要:在实际生产中,负载通常都是电感性的,例如各种电动机的励磁绕组、各种电感线圈等;也有的负载是蓄电池(充电)或直流电动机的电枢等。这些负载的工作情况和电阻性负载有很大的不同,对晶闸管的整流均有不同程度的影响。

  论文关键词:负载类型,晶闸管,影响

  当通过线圈的电流发生变化时,线圈会产生感应电动势并阻碍电流的变化,所以通过线圈的电流不能突变。以图1的电感性负载单相半控桥式整流电路为例,分析电感性负载对整流电路的影响。

  

  图1 电感性负载单相半控

  桥式整流电路

  1.正常工作情况

  当u2在正半周时,ωt1时晶闸管Vl被触发导通,负载电流iL的流向如图2中实线所示。在ωt1~180°区间:uL=u2,iV1=iV4=iL。当电感L足够大,电流iL的波形可看成是一条与坐标横轴平行的直线。当ωt1=180o时,u2=0,此后u2将要变负,电流iL要减小,电感L产生自感电动势eL(下正上负)。在eL的作用下,Vl和v3承受正向电压,使电流iL经Vl和V3进行续流,V4承受反向电压关断,这一过程称为自然续流,电流方向如图3中虚线所示,其换流过程称为自然换流。在180°~ωt2区间:uL=0,iV1=iV3=iL。

  

  图2 电流方向 图3 电流方向

  在u2负半周ωt2时,晶闸管V2被触发导通。在ωt2~360°区间:uL=u2,V1因V2导通承受反向电压而关断,iV2=iV3=iL是反向电流。当ωt=360°时,u2=0,此后。u2将要变正,电流iL要减小,电感L产生自感电动势eL(下正上负)。在eL的作用下,V2和V4承受正向电压,在360°~ωt3区间:电流iL经V2和V4自然续流,V3承受反向电压关断,uL=0,输出波形如图4所示。

  

  图4 输出电压波形

  2.失控现象

  当把控制角a增大到180°或突然切断触发信号时,电路可能发生失控现象。在ωt3时刻,电源电压u2处于正半周,触发电路正常送出触发脉冲ug1,使晶闸管Vl被触发导通,此时,Vl和V4导通,电路处于整流状态,负载电流iL的流向如图2实线所示。当电源电压u2过零进人负半周时,负载电流iL由V4换流到V3,Vl和V3导通,电路进人自然续流状态,其流向如图3中虚线所示。

  在ωt4时刻,电源电压u2处于负半周,触发电路本应送出触发脉冲ug2。但由于某种原因触发脉冲ug2突然丢失,这时V2无法导通,只要电感L中储存的能量足够大,图5中的续流过程将继续进行,直至电源电压u2的负半周结束。

  

  图5 加续流二极管的电路图

  当u2再次过零进入正半周时,Vl承受正向电压继续导通,负载电流iL由V3换流到V4,电路再次进人整流状态,负载电流iL的流向再次如图2中实线所示。如此循环下去,使Vl管无法关断,电路输出的电压波形如图4所示。

  3.加续流二极管后工作情况

  在生产实际中,一旦电路出现失控,导通的晶闸管将因过热而损坏,若负载是电动机,将使电动机无法立即停车。为了防止半控桥式整流电路失控现象的发生,必须采取预防措施,其方法是在负载两端并联一只续流二极管V5,如图5所示。

  当u2过零变负时,续流二极管V5承受正向电压而导通,晶闸管承受反向电压而关断。此时iL不再经变压器,而是改经续流二极管流通。如果忽略二极管的正向压降,则此时uL≈0。uL波形与电阻性负载时的波形相同,但是iL的波形却是连续的,且负载电流基本维持不变。电感L越大,电流波形就越接近一条直线。

  通过上面电路的分析可以看出,当整流元件导通时,负载电流经过变压器二次绕组构成回路;当所有整流元件都不导通时,负载中的电流通过续流二极管构成回路。

  如果晶闸管的导通角为θ,续流二极管的导通角为2π一2θ,流过晶闸管和整流二极管的电流平均值为

  

  流过续流二极管的电流平均值为

  

  例如:有一单相半控桥式整流电路,负载为直流电阻为5Ω的感性负载,输入电压U2=220V,试求控制角α=30°时的输出电压,晶闸管中的电流平均值,续流二极管中的电流平均值。

  解:

  当α=30°时

  

  负载电流的平均值为

  IL=UL/RL=175/5=35A

  流过晶闸管的平均电流为

  

  流过续流二极管的平均电流为

  

  二、反电动势负载的影响

  图6a所示是反电动势负载单相半控桥式整流电路。

  图6反电动势负载对晶闸管整流的影响

  a)电路图 b)波形图

  只有当交流侧电压u2大于反电动势E时,晶闸管承受正向电压,才能被触发导通。晶闸管导通时,uL=u2。当u2=E时,晶闸管关断,uL=E。输出电压、电流波形如图6b所示。

  从图中可看出,反电动势负载使晶闸管的导通角θ变小,且反电动势越大,导通角θ越小,电流波形的底部就越窄,脉动就越大,如要输出一定的平均电流,其波形幅值必然很大。这种电流对直流电动机负载来说,在换相时容易产生火花。

  在实际应用中,常在负载回路中串联一个平波电抗器,以减小电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。为了防止在电路中产生失控现象,还要并联续流二极管,使它的工作情况类似于大电感负载。

  三、结语

  通过分析,负载类型对晶闸管整流有较大影响,必须采取相应措施,以防止晶闸管的损坏,保证负载的可靠运行。

  [参考文献]

  【1】电子技术基础,中国劳动社会保障出版社,2007年4月第4版;

  【2】姜桥,电子技术基础,人民邮电出版社,2009年09月。

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