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(gè)學(xué)科交叉而成的,在電氣自動(dòng)化專業(yè)中已成為一門專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)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(duì)強(qiáng)電的控制,又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。能夠理論聯(lián)系實(shí)際,在培養(yǎng)自動(dòng)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(hù)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(dòng)機(jī)的調(diào)速均采用電力電子裝置;電氣化鐵道(電氣機(jī)車、磁懸浮列車等)、電動(dòng)汽車、飛機(jī)、船舶、電梯等交通運(yùn)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(jī)所用的直流電源、大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)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(shí)的規(guī)律,將知識(shí)點(diǎn)完整、準(zhǔn)確、簡明的表述出來、將原理知識(shí)盡可能簡單化、通俗化、直觀化,筆者在教學(xué)中進(jìn)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(jì)算及主要特點(diǎn)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(jì)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(gè)很重要的參數(shù)。要讓學(xué)生記住輸出整流電壓的計(jì)算公式,從表中可發(fā)現(xiàn),對(duì)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(duì)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(gè)周期內(nèi)均有整流電壓輸出,未出現(xiàn)Ud=0)時(shí),輸出電壓Ud= AU2Cosα。A為系數(shù),當(dāng)電路為半波時(shí),A=1.17,當(dāng)電路為全控橋時(shí),A=2.34(為半波的兩倍),只有三相半控橋是特殊情況,其輸出電壓為 Ud=2.34U2(1+Cosα)/2。
(三)整流電路輸出電流平均值的計(jì)算
無論是單相還是三相,無論是電阻性負(fù)載還是電感性負(fù)載,整流電路輸出電流均為
Id=Ud/Rd(Rd為負(fù)載中的電阻值)。
(四)晶閘管承受最大正反向電壓的計(jì)算
該參數(shù)是選擇晶閘管的一個(gè)重要參數(shù),從表中可見,對(duì)單相整流電路,晶閘管承受最大電壓為電源相電壓峰值即√2U2,而對(duì)三相電路,晶閘管承受最大電壓為電源線電壓峰值即√6U2:(因?yàn)槭侨?,線電壓與相電壓相差了√3倍)。
(五)輸出電壓Ud波形連續(xù)與否
從表1中可見,對(duì)于單相整流電路當(dāng)晶閘管的控制角α>0°時(shí),ud的波形就不連續(xù),只有單相全控橋電感性負(fù)載,α>90°時(shí),ud的波形不連續(xù)。同樣從表2可見,對(duì)于三相整流電路,三相半波電路是以α=30°。作為輸出電壓波形連續(xù)與否的分界點(diǎn);而三相橋式整流電路(包括半控橋和全控橋)均是以α=60°作為輸出電壓波形連續(xù)與否的分界點(diǎn)。
從表中還可找出其它參數(shù)的計(jì)算規(guī)律,因篇幅有限,在這就不一一列舉。
四、結(jié)語
通過這組單相、三相整流電路的歸納表,可幫助學(xué)生較快地掌握各種整流電路的結(jié)構(gòu)、電路特點(diǎn)、不同負(fù)載時(shí)的有關(guān)計(jì)算公式,為更好地掌握電力電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)提供了很好的幫助。