淺談負載類型對晶閘管整流的影響論文

淺談負載類型對晶閘管整流的影響論文

　　「摘要」在實際生產中，負載通常都是電感性的，例如各種電動機的勵磁繞組、各種電感線圈等；也有的負載是蓄電池（充電）或直流電動機的電樞等。這些負載的工作情況和電阻性負載有很大的不同，對晶閘管的整流均有不同程度的影響。

　　論文關鍵詞：負載類型,晶閘管,影響

　　當通過線圈的電流發生變化時，線圈會產生感應電動勢并阻礙電流的變化，所以通過線圈的電流不能突變。以圖1的電感性負載單相半控橋式整流電路為例，分析電感性負載對整流電路的影響。

　　圖1  電感性負載單相半控

　　橋式整流電路

　　1.正常工作情況

　　當u2在正半周時，ωt1時晶閘管Vl被觸發導通，負載電流iL的流向如圖2中實線所示。在ωt1～180°區間：uL=u2，iV1=iV4=iL。當電感L足夠大，電流iL的波形可看成是一條與坐標橫軸平行的直線。當ωt1=180o時，u2=0，此后u2將要變負，電流iL要減小，電感L產生自感電動勢eL（下正上負）。在eL的作用下，Vl和v3承受正向電壓，使電流iL經Vl和V3進行續流，V4承受反向電壓關斷，這一過程稱為自然續流，電流方向如圖3中虛線所示，其換流過程稱為自然換流。在180°～ωt2區間：uL=0，iV1=iV3=iL。

　　圖2  電流方向                     圖3  電流方向

　　在u2負半周ωt2時，晶閘管V2被觸發導通。在ωt2～360°區間：uL=u2，V1因V2導通承受反向電壓而關斷，iV2=iV3=iL是反向電流。當ωt=360°時，u2=0，此后。u2將要變正，電流iL要減小，電感L產生自感電動勢eL（下正上負）。在eL的作用下，V2和V4承受正向電壓，在360°～ωt3區間：電流iL經V2和V4自然續流，V3承受反向電壓關斷，uL=0，輸出波形如圖4所示。

　　圖4  輸出電壓波形

　　2．失控現象

　　當把控制角a增大到180°或突然切斷觸發信號時，電路可能發生失控現象。在ωt3時刻，電源電壓u2處于正半周，觸發電路正常送出觸發脈沖ug1，使晶閘管Vl被觸發導通，此時，Vl和V4導通，電路處于整流狀態，負載電流iL的流向如圖2實線所示。當電源電壓u2過零進人負半周時，負載電流iL由V4換流到V3，Vl和V3導通，電路進人自然續流狀態，其流向如圖3中虛線所示。

　　在ωt4時刻，電源電壓u2處于負半周，觸發電路本應送出觸發脈沖ug2。但由于某種原因觸發脈沖ug2突然丟失，這時V2無法導通，只要電感L中儲存的能量足夠大，圖5中的續流過程將繼續進行，直至電源電壓u2的負半周結束。

　　圖5  加續流二極管的電路圖

　　當u2再次過零進入正半周時，Vl承受正向電壓繼續導通，負載電流iL由V3換流到V4，電路再次進人整流狀態，負載電流iL的流向再次如圖2中實線所示。如此循環下去，使Vl管無法關斷，電路輸出的電壓波形如圖4所示。

　　3．加續流二極管后工作情況

　　在生產實際中，一旦電路出現失控，導通的晶閘管將因過熱而損壞，若負載是電動機，將使電動機無法立即停車。為了防止半控橋式整流電路失控現象的發生，必須采取預防措施，其方法是在負載兩端并聯一只續流二極管V5，如圖5所示。

　　當u2過零變負時，續流二極管V5承受正向電壓而導通，晶閘管承受反向電壓而關斷。此時iL不再經變壓器，而是改經續流二極管流通。如果忽略二極管的正向壓降，則此時uL≈0。uL波形與電阻性負載時的波形相同，但是iL的波形卻是連續的，且負載電流基本維持不變。電感L越大，電流波形就越接近一條直線。

　　通過上面電路的分析可以看出，當整流元件導通時，負載電流經過變壓器二次繞組構成回路；當所有整流元件都不導通時，負載中的電流通過續流二極管構成回路。

　　如果晶閘管的導通角為θ，續流二極管的導通角為2π一2θ，流過晶閘管和整流二極管的電流平均值為

　　流過續流二極管的電流平均值為

　　例如：有一單相半控橋式整流電路，負載為直流電阻為5Ω的感性負載，輸入電壓U2=220V，試求控制角α=30°時的輸出電壓，晶閘管中的電流平均值，續流二極管中的電流平均值。

　　解：

　　當α=30°時

　　負載電流的平均值為

　　IL=UL/RL=175/5=35A

　　流過晶閘管的平均電流為

　　流過續流二極管的平均電流為

　　二、反電動勢負載的影響

　　圖6a所示是反電動勢負載單相半控橋式整流電路。

　　圖6反電動勢負載對晶閘管整流的影響

　　a)電路圖   b)波形圖

　　只有當交流側電壓u2大于反電動勢E時，晶閘管承受正向電壓，才能被觸發導通。晶閘管導通時，uL=u2。當u2=E時，晶閘管關斷，uL=E。輸出電壓、電流波形如圖6b所示。

　　從圖中可看出，反電動勢負載使晶閘管的導通角θ變小，且反電動勢越大，導通角θ越小，電流波形的底部就越窄，脈動就越大，如要輸出一定的平均電流，其波形幅值必然很大。這種電流對直流電動機負載來說，在換相時容易產生火花。

　　在實際應用中，常在負載回路中串聯一個平波電抗器，以減小電流的脈動和延長晶閘管的導通時間。為了防止在電路中產生失控現象，還要并聯續流二極管，使它的工作情況類似于大電感負載。

　　三、結語

　　通過分析，負載類型對晶閘管整流有較大影響，必須采取相應措施，以防止晶閘管的損壞，保證負載的可靠運行。

　　[參考文獻]

　　【1】電子技術基礎，中國勞動社會保障出版社，2007年4月第4版；

　　【2】姜橋，電子技術基礎，人民郵電出版社，2009年09月。

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