晶闸管加反向电压换相的直流斩波器概述

晶闸管加反向电压换相的直流斩波器概述

      图5-5为一晶闸管加反向电压换相的直流斩波器主电路。
      1.换相过程     假设电感L为线性，主晶闸管VTh1导通电阻为0,在VTh1关断过程中负载电流不变。换相过程电压、电流彼形如图5-6所示。
      (1) t0以前，开关s合闸，电容C经电阻Rp充满电Uc=Us，极性为上正下负。
      (2) t0到t1, t0时，主晶闸管VTh1导通，流过负载电流I1，电容C经VTh1、L、VD1放电、谐振，ic最大时，Uc为零，Us改变极性，到了t1。Uc=Us，极性是下正上负> 为VTh的换相作好准备。
      (3)t1到t2为VTh1导通阶段。
      (4)t2到t2、t2时VTh1要关断，换相晶闸管VTh2触发导通，电容C给VTh1加反压，负载电压升高为Us=Uc。电容与电源共同供给负载电流IL, Uc线性降低，到了 t3点Uc为零，开始变极性，晶闸管就加上正偏电压，因此t3-t2>tq才能保证晶闸管关断。
 (5) t3到t4随着电容电压增高，负载电压线性降低，到了t4点，负载电压为零，VTh2停止导通而关断，负载电流经续流二极管VD2续流，t4后又开始新周期循环。
 

 

图5-6加反向电S换相过程波形图

2.换相过程数学分析    假设谐振LC回路电阻R=0，谐振回路电压方程

(5-2)
起始条件
ic=0
Uc = -Us
ic=Us/Z * sinω0t(5-3)
UC=-Uscosω0t(5-4)
0≤ω0t≤π范围
式中    ω0 = 1/√(LC)(rad/s);
           Z=√(L/C)(Ω)。
        ω0t=π时，谐振电流要反向，由于VD1的截止，电容充电到US。到了 t2，换相周期开始时坐标定为t = 0，VTh2触发导通，电容供给负载电流，Uc线性降低。
 

(5-5)
负载电压
 

(5-6)
Uc = 0时，晶闸管VTh1必须关断。
 

(5-7)
当电容充电到一Us,换相完成一周期UC=-US时，由(5-5)得
换相周期tc=2UsC/IL
上式说明tc与IL成反比，轻负载时tc可能很大。

(5-9)
式中Im一一最大负载电流。
L的确定由两个因素制约，一是电容电压建立时间ts，关系到斩波器输出电压最小值。二是电容充电电流峰值，关系到晶闸管VTh1的峰值电流Im+IP.
建立时间 ts=t1-t0,ω0ts=π
所以
ts=π/ω0=π√(LC)(5-10)
由式(5-3)电容峰值电流发生在ω0t=π/2

所以
ts=π/ω0=π√(LC)(5-11)
电感L值是根据ts、Ip八哪一个因素是关键的而定。