可控硅整流电路计算题.doc

例8.1 有一电阻性负载要求0～24V连续可调的直流电压，其最大负载电流，若由交流电网220V供电与用整流变压器降至60V供电，都采用单相半波可控整流电路，是否都能满足要求？并比较两种方案所选晶闸管的导通角、额定电压、额定电流值以及电源和变压器二次侧的功率因数和对电源的容量要求等有何不同、两种方案哪种更合理（考虑2倍裕量）？
解　（1）采用220V电源直接供电，当时

采用整流变压器降至60V供电，当时

所以只要适当调节角，上述两种方案都能满足输出0～24V直流电压的要求。
（2）采用220V电源直接供电，因为，其中在输出最大时，，，则计算得，
晶闸管承受的最大电压为　
考虑2倍裕量，晶闸管额定电压　
由式（8.20）知流过晶闸管的电流有效值是
，其中，，
则　
考虑2倍裕量，则晶闸管额定电流应为

因此，所选晶闸管的额定电压要大于622V，额定电流要大于107A。
电源提供的有功功率

电源的视在功率

电源侧功率因数

（3）采用整流变压器降至60V供电，已知，，由公式可解得

晶闸管承受的最大电压为　 
考虑２倍裕量，则晶闸管额定电压  　
流过晶闸管的最大电流有效值是

考虑２倍裕量，则晶闸管额定电流应为

因此，所选晶闸管的额定电压要大于169.8V，额定电流要大于65.5A。
电源提供的有功功率

电源的视在功率

则变压器侧的功率因数

例8.2　单相桥式全控整流电路带大电感负载，，，计算当时，输出电压、电流的平均值以及流过晶闸管的电流平均值和有效值以及流过晶闸管的电流平均值和有效值。若负载两端并接续流二极管，如图8.15所示，则输出电压、电流的平均值又是多少？流过晶闸管和续流二极管的平均值和有效值又是多少？并画出这两种情况下的电压、电流波形。
解　（1）不接续流二极管时的电压、电流波形如图8.16（a）所示，由于是大电感负载，故由式（8.36）和式（8.27）可得

因负载电流是由两组晶闸管轮流导通提供的，故由式（8.38）知，流过晶闸管的电流平均值和有效值为

图8.16 单相桥式全控整流有续流二极管的电感性负载波形
（a）没有续流二极管波形图    （b）有续流二极管波形图
（2）加接续流二极管后的电压、电流波形如图8.16（b）所示，由于此时没有负电压输出，电压波形和电路带电阻性负载时一样，所以输出电压平均值的计算可利用式（8.28）求得，即

输出电流的平均值为

负载电流是由两组晶闸管及所接续流二极管共同提供的，根据图8.16（b）所示的波形可知，每只晶闸管的导通角均为，续流二极管的导通角为，所以通过晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值分别为

例8.3　有一反电动势负载，采用单相桥式串平波电抗器并加续流二极管的电路，其中平波电抗器的电感量足够大，电动势，负载的内阻，交流侧电压为220V，晶闸管的控制角，求流过晶闸管、整流二极管以及续流二极管的电流平均值和有效值。
解　先求整流输出电压平均值

再来求流过负载的电流平均值，因串接的平波电抗器的电感量足够大，所以得到的电流波形为一直线。则

由图8.20（a）可见，晶闸管和整流二极管的导通相同都是，所以流过晶闸管及整流二极管的电流平均值和有效值为

而续流二极管在一个周期内导通了两次，其导通角为，因此，流过续流二极管的电流平均值和有效值为

例8.4  某龙门刨床工作台拖动采用V-M直流调速系统，其中直流电动机为Z2-93型，60kW，220V，350A，1000r/min，Ce=0.2V·min/r；主回路总电阻R=0.18Ω，要求D=20，S≤5%。开环调速系统能否满足要求？
解  已知系统当电流连续时，在额定负载下的转速降落为

开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为

已远远超过了5%的要求，更何况满足调速范围最低转速的情况以及考虑电流断续时的情况呢？
如果要满足D=20，S≤5%的要求，额定负载下的转速降落可以根据式（8.8）求得为

例8.5  对于例8.4所示的开环系统，采用转速负反馈构成单闭环系统，且已知晶闸管整流器与触发装置的电压放大系统Ks=30，转速反馈系数，为了满足给定的要求，计算放大器的电压放大系数Kp。
解  由例8.4知，系统的开环速降，满足指标要求的速降为，则由式（8.71）可以求得闭环系统的开环放大系数为

由，可以求得放大器的放大系数为

例8.6  对于例8.4的V-M系统，按例8.5要求构成转速反馈单闭环调速系统，除了前述所有已知条件和性能要求外，又知道晶闸管整流装置采用三相桥式全控整流电路，电枢回路总电感为L=2.16mH，整个系统的飞轮惯量为，试分析系统的稳定性。
解  计算系统各时间常数

为保证系统稳定，根据式（8.93），系统的开环放大倍数应为