淺談負載類(lèi)型對晶閘管整流的影響論文
「摘要」在實(shí)際生產(chǎn)中，負載通常都是電感性的，例如各種電動(dòng)機的勵磁繞組、各種電感線(xiàn)圈等；也有的負載是蓄電池（充電）或直流電動(dòng)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(guān)鍵詞：負載類(lèi)型,晶閘管,影響
當通過(guò)線(xiàn)圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線(xiàn)圈會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢并阻礙電流的變化，所以通過(guò)線(xiàn)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(shí)，ωt1時(shí)晶閘管Vl被觸發(fā)導通，負載電流iL的流向如圖2中實(shí)線(xiàn)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(xiàn)。當ωt1=180o時(shí)，u2=0，此后u2將要變負，電流iL要減小，電感L產(chǎn)生自感電動(dòng)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(jīng)Vl和V3進(jìn)行續流，V4承受反向電壓關(guān)斷，這一過(guò)程稱(chēng)為自然續流，電流方向如圖3中虛線(xiàn)所示，其換流過(guò)程稱(chēng)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(shí)，晶閘管V2被觸發(fā)導通。在ωt2～360°區間：uL=u2，V1因V2導通承受反向電壓而關(guān)斷，iV2=iV3=iL是反向電流。當ωt=360°時(shí)，u2=0，此后。u2將要變正，電流iL要減小，電感L產(chǎn)生自感電動(dòng)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(jīng)V2和V4自然續流，V3承受反向電壓關(guān)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(fā)信號時(shí)，電路可能發(fā)生失控現象。在ωt3時(shí)刻，電源電壓u2處于正半周，觸發(fā)電路正常送出觸發(fā)脈沖ug1，使晶閘管Vl被觸發(fā)導通，此時(shí)，Vl和V4導通，電路處于整流狀態(tài)，負載電流iL的流向如圖2實(shí)線(xiàn)所示。當電源電壓u2過(guò)零進(jìn)人負半周時(shí)，負載電流iL由V4換流到V3，Vl和V3導通，電路進(jìn)人自然續流狀態(tài)，其流向如圖3中虛線(xiàn)所示。
在ωt4時(shí)刻，電源電壓u2處于負半周，觸發(fā)電路本應送出觸發(fā)脈沖ug2。但由于某種原因觸發(fā)脈沖ug2突然丟失，這時(shí)V2無(wú)法導通，只要電感L中儲存的能量足夠大，圖5中的續流過(guò)程將繼續進(jìn)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(guò)零進(jìn)入正半周時(shí)，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(jìn)人整流狀態(tài)，負載電流iL的流向再次如圖2中實(shí)線(xiàn)所示。如此循環(huán)下去，使Vl管無(wú)法關(guān)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(chǎn)實(shí)際中，一旦電路出現失控，導通的晶閘管將因過(guò)熱而損壞，若負載是電動(dòng)機，將使電動(dòng)機無(wú)法立即停車(chē)。為了防止半控橋式整流電路失控現象的發(fā)生，必須采取預防措施，其方法是在負載兩端并聯(lián)一只續流二極管V5，如圖5所示。
當u2過(guò)零變負時(shí)，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(guān)斷。此時(shí)iL不再經(jīng)變壓器，而是改經(jīng)續流二極管流通。如果忽略二極管的正向壓降，則此時(shí)uL≈0。uL波形與電阻性負載時(shí)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(xiàn)。
通過(guò)上面電路的分析可以看出，當整流元件導通時(shí)，負載電流經(jīng)過(guò)變壓器二次繞組構成回路；當所有整流元件都不導通時(shí)，負載中的電流通過(guò)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(guò)晶閘管和整流二極管的電流平均值為
流過(guò)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(shí)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(shí)
負載電流的平均值為
IL=UL/RL=175/5=35A
流過(guò)晶閘管的平均電流為
流過(guò)續流二極管的平均電流為
二、反電動(dòng)勢負載的影響
圖6a所示是反電動(dòng)勢負載單相半控橋式整流電路。
圖6反電動(dòng)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(dòng)勢E時(shí)，晶閘管承受正向電壓，才能被觸發(fā)導通。晶閘管導通時(shí)，uL=u2。當u2=E時(shí)，晶閘管關(guān)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(dòng)勢負載使晶閘管的導通角θ變小，且反電動(dòng)勢越大，導通角θ越小，電流波形的底部就越窄，脈動(dòng)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(dòng)機負載來(lái)說(shuō)，在換相時(shí)容易產(chǎn)生火花。
在實(shí)際應用中，常在負載回路中串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，以減小電流的脈動(dòng)和延長(cháng)晶閘管的導通時(shí)間。為了防止在電路中產(chǎn)生失控現象，還要并聯(lián)續流二極管，使它的工作情況類(lèi)似于大電感負載。
三、結語(yǔ)
通過(guò)分析，負載類(lèi)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(shù)基礎，中國勞動(dòng)社會(huì )保障出版社，2007年4月第4版；
【2】姜橋，電子技術(shù)基礎，人民郵電出版社，2009年09月。
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