《相可控整流》課件

相可控整流歡迎來到相可控整流課程。本課程將深入探討電力電子學中這一重要技術(shù)，介紹其原理、應用和最新發(fā)展。課程內(nèi)容1基礎(chǔ)知識相可控整流簡介和整流單元基本原理2電路分析單相和三相整流電路及其特性3進階技術(shù)相可控整流電路拓撲、特性和應用4控制系統(tǒng)控制電路、移相觸發(fā)和相位角控制相可控整流簡介定義相可控整流是一種電力電子技術(shù)，用于控制交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程。原理通過控制晶閘管或其他開關(guān)器件的導通時間來調(diào)節(jié)輸出電壓。應用廣泛應用于電機驅(qū)動、電源系統(tǒng)和工業(yè)過程控制等領(lǐng)域。整流單元的基本原理二極管整流利用二極管單向?qū)щ娞匦?，將交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。晶閘管整流通過控制晶閘管的觸發(fā)角，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)。單相半波整流電路交流輸入單相交流電源提供輸入電壓。整流元件使用單個二極管或晶閘管。負載連接電阻或電感-電阻負載。單相半波整流電路特性輸出波形每周期只有半個正弦波被整流，脈動較大。平均輸出電壓約為輸入電壓峰值的0.318倍。效率相對較低，約為40.6%。應用適用于小功率、低要求場合。單相全波整流電路橋式結(jié)構(gòu)使用四個二極管或晶閘管組成橋式電路。全周期整流正負半周都被整流，輸出更平滑。高效率比半波整流效率更高，達到81.2%。單相全波整流電路特性1輸出波形脈動頻率為輸入頻率的兩倍，更平滑。2平均輸出電壓約為輸入電壓峰值的0.636倍。3紋波系數(shù)較低，約為0.48。4變壓器利用率高于半波整流，達到0.9。三相半波整流電路1輸入三相交流電源。2整流元件三個二極管或晶閘管。3連接方式星形或Y型連接。4輸出六次脈動直流。三相半波整流電路特性0.827平均輸出電壓相對于輸入相電壓峰值的比例。0.177紋波系數(shù)比單相整流低，輸出更平滑。6脈動頻率為輸入頻率的6倍。三相全波整流電路橋式結(jié)構(gòu)使用六個二極管或晶閘管組成三相橋式電路。工作原理每時刻有兩個器件導通，實現(xiàn)全波整流。輸出特性產(chǎn)生12次脈動的直流輸出，紋波更小。三相全波整流電路特性1高效率效率可達95%以上，遠高于其他整流方式。2低紋波紋波系數(shù)僅為0.042，輸出電壓平滑。3高輸出電壓平均輸出電壓約為線電壓峰值的1.35倍。4功率因數(shù)較高，約為0.955，有利于電網(wǎng)運行。相可控整流電路拓撲單相相可控整流電路輸入端連接單相交流電源?？刂茊卧{(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角。整流橋由晶閘管和二極管組成。輸出端連接負載，輸出可調(diào)直流電壓。單相相可控整流電路特性電壓調(diào)節(jié)通過改變觸發(fā)角，實現(xiàn)0到最大值的連續(xù)調(diào)節(jié)。輸出波形隨觸發(fā)角變化，從連續(xù)到不連續(xù)導通。功率因數(shù)隨觸發(fā)角增大而降低。三相相可控整流電路全控橋由六個晶閘管組成，實現(xiàn)全范圍電壓調(diào)節(jié)。半控橋三個晶閘管和三個二極管，成本低但調(diào)節(jié)范圍小?？刂撇呗圆捎脤ΨQ控制或順序控制方式。應用場景大功率直流電機調(diào)速、電解工業(yè)等。三相相可控整流電路特性輸出電壓范圍全控橋可在0到最大值之間連續(xù)調(diào)節(jié)。半控橋調(diào)節(jié)范圍較小。紋波特性輸出紋波頻率為輸入頻率的6倍，紋波系數(shù)隨觸發(fā)角增大而增加。功率因數(shù)隨觸發(fā)角增大而降低，但總體優(yōu)于單相系統(tǒng)。相可控整流電路調(diào)速特性1低速區(qū)通過調(diào)節(jié)觸發(fā)角實現(xiàn)低速調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)矩保持不變。2基速區(qū)觸發(fā)角固定，通過調(diào)節(jié)勵磁電流改變速度。3弱磁區(qū)勵磁電流減小，功率保持恒定，速度繼續(xù)提高。相可控整流電路應用電機驅(qū)動用于直流電機的速度和轉(zhuǎn)矩控制，廣泛應用于工業(yè)自動化。電解工業(yè)為電解鋁等工藝提供大功率、可調(diào)節(jié)的直流電源。高壓直流輸電在長距離電力傳輸中用于交直流轉(zhuǎn)換。相可控整流電路控制電路1觸發(fā)脈沖產(chǎn)生根據(jù)控制信號生成精確的觸發(fā)脈沖。2同步檢測確保觸發(fā)脈沖與交流電源同步。3保護電路過流、過壓等故障保護功能。4反饋控制根據(jù)輸出調(diào)整觸發(fā)角，實現(xiàn)閉環(huán)控制。移相觸發(fā)電路同步信號從電源獲取基準相位。斜坡發(fā)生產(chǎn)生同步的斜坡波形。比較器將斜坡波與控制電壓比較。脈沖整形生成最終的觸發(fā)脈沖。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢測單元測量輸出電壓或電流。比較器將實際值與設(shè)定值比較?？刂破鞲鶕?jù)偏差調(diào)整觸發(fā)角。執(zhí)行單元改變晶閘管的觸發(fā)時刻。相位角控制原理通過調(diào)節(jié)晶閘管的導通時刻來控制輸出電壓。觸發(fā)角從零點到觸發(fā)點的電角度，決定了輸出電壓大小?？刂品秶|發(fā)角通常在0°到180°之間調(diào)節(jié)。相位角控制特性線性度輸出電壓與余弦觸發(fā)角成正比，呈非線性關(guān)系。動態(tài)響應響應速度快，可在一個周期內(nèi)完成調(diào)節(jié)。諧波影響觸發(fā)角增大會導致諧波含量增加。功率因數(shù)隨觸發(fā)角增大而降低，影響系統(tǒng)效率。相可控整流電路的應用領(lǐng)域典型應用案例鋼鐵冶金用于軋機傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)精確速度控制和高動態(tài)性能。軌道交通應用于地鐵和電力機車的牽引系統(tǒng)，提供可靠的速度調(diào)節(jié)。新能源發(fā)電在風力發(fā)電中用作變流器，實現(xiàn)電網(wǎng)友好型并網(wǎng)。總結(jié)與展望1技術(shù)成熟相