浅谈直流感性负载消除反电动势电路设计
RC电路作用原理及事例分析
RC电路作用原理及事例分析RC吸收回路的作用，一是为了对感性器件在电流瞬变时的自感电动势进行钳位，二是抑制电路中因dV/dt对器件所引起的冲击，在感性负载中，开关器件关断的瞬间，如果此时感性负载的磁通不为零，根据愣次定律便会产生一个自感电动势，对外界辞放磁场储能，为简单起见，一般都采用RC吸收回路，将这部份能量以热能的方式消耗掉。
设计RC吸收回路参数，需要先确定磁场储能的大小，这分几种情况：1、电机、继电器等，它的励磁电感与主回路串联，磁场储能需要全部由RC回路处理，开关器件关断的瞬间，RC回路的初始电流等于关断前的工作电流；2、工频变压器、正激变压器，它的励磁电感与主回路并联，励磁电流远小于工作电流。
虽然磁场储能也需要全部由RC回路处理，但是开关器件关断的瞬间，RC回路的初始电流远小于关断前的工作电流。
3、反激变压器，磁场储能由两部份辞放，其中大部份是通过互感向二次侧提供能量，只有漏感部份要通过RC回路处理，以上三种情况，需要测量励磁电感，互感及漏感值，再求得RC回路的初始电流值。
R的取值，以开关所能承受的瞬时反压，比初始电流值；此值过小则动态功耗过大，引值过大则达不到保护开关的作用；C的取值，则需要满足在钳位电平下能够储存磁能的一半，且满足一定的dV/dt。
电容和电阻串联后和一个电磁阀并联构成一个电路。
那么RC串联的作用是什么？本来是在电磁阀后面对地接一个电容，使电路中的交流成份由电容入地，这样，在电磁阀中没有交流成份，电磁阀工作更稳定（这电磁阀是靠直流电工作的）。
但是，这时电容与电感（电磁阀就相当一个电感）并联就有可能引起振荡，在这个回路中接入一个电阻，起到阻尼作用，就能避免引起振荡。
电磁阀就是一个线圈，通电后产生磁性吸合，使阀门闭合（或打开），线圈有电感，与电容并联就可能产生振荡。
在电感中有电流存在时，电感中有磁场能，在电容两端有电压时，电容中有电场能，当电容与电感并联时，这两种能量可以相互转换。
电力电子变流技术课后答案第2章
电力电子变流技术课后答案第2章第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。
2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。
计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。
解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U Ucos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-UUd则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120°(2).负载电流平均值I d =R U d=20(A)则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以 I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+RU＝37.6(A)(3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A)晶闸管可能承受的最大正反向电压为311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。
按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。
2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。
试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U Ud，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。
单相桥式全控整流电路(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势)
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路的仿真与分析班级：自动化091组别： 08 成员：金华职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) ............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
2. 建模................................................................................................. 错误！未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................. 错误！未定义书签。
4. 小结................................................................................................. 错误！未定义书签。
三. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
实验七 三相桥式全控整流电路实验
实验七 三相桥式全控整流电路实验一、实验目的了解三相桥式全控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载，反电动势负载时的工作情况。
二、实验所需挂件及附件1. 电源控制屏2. 三相晶闸管触发电路3. 双踪示波器，万用表4. 晶闸管主电路5. 可调电阻，电感等三、实验原理1、电阻性负载图7-1 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）及o 0=α波形阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）称为共阳极组。
共阴极组中与a ，b ，c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1，VT3，VT5，共阳极组中与a ，b ，c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4，VT6，VT2。
晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
o 0=α表示各晶闸管从其自然换相点开始触发，得到的输出电压波形为其线电压的包络线。
图7-2 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）o 30=α时波形从图可以看出，当o 60≤α时，u d 波形连续，对于电阻负载，i d 波形与u d 波形形状一样，也连续，每管工作120︒ ，每间隔60︒有一管换流。
60︒为波形连续和不连续的分界点。
α>60︒，由于对应线电压的过零变负，非同一相的共阴极组和共阳极晶闸管串联承受负压而关断，此时输出电压电流为零。
负载电流断续，各晶闸管导通角小于120︒。
晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：时段I II III IV V VI 共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压u du α -u b=u abu α -u c=u αcu b –u c=u bcu b –u a=u bau c –u a=u cau c –u b=u cb三相桥式全控整流电路的特点：（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
典型习题解答
1、在题图所示的单相半波整流电路中，R=10Q, L=50niH, E=100V, Rr=I Q , u=(100v2 S m 3t) V, &50Hz,当纯电阻负载，纯电感与电阻串联负载以及反电动势负载三种情况下，直流输出电压的平均值Ud 。
直流输出电流的平均值Ido 加在二极管上的反向峰值电压。
题图电阻性负载时输出波形如上图a 所示。
Ud = 2/rJo suwtd (3t) = 7t x 100V=45A454W= R = 10 =4.5 AX1OOV=141.4V题图感性负载时输出波形如上图b 所示。
二极管一导通，下面电压方程式成立。
L dt +Rj “ = V2 Usui 31当 31=0 时,id=0■Rt/则i d =Inisin ( 3 ) -rliiisinv ① e L①②③①②③客忑UZ （coL\其中叶7F 育妇"叫下J图b 中在三种时间常数时电流波形曲线P 角随%Q 的减小而增人。
负载为纯电感时,lim 幺一胁/（乩）=1lim Q W （常）=yR —>0/?—>0R4iu （、 . ------- （l-cos 曲）coL 即必=2兀4龙，时，，d =°,即二极管在此时刻才截止。
U d： ^^（1 一cos 曲>/（曲）=^^ = 9A_02於 Q coLcoLURV -U题图c 反电动势负载时输出波形如图c 所示。
设二极管导通时的角度为a 截止时的角度为则—[f 1(V2 x lOOsni cot - E\l(cot)= Ud=E+2/rJ 1 卜譽卜 gsA-cos%)= 106.8V±(U d -E )=6.SA K )U RV =E + 42U = 241AV2、晶闸管单相半波可控整流，设交流电压有效值为U ,频率为f,负载为电感性负载，延迟角为S 如图所示。
绘出输出电压叫的波形以及输出电流，d 的波形，并求出心及匚来。
电力电子技术课程设计--单相全控桥式整流电路带电阻+反电动势负载 - 副本
中南大学电力电子技术课程设计报告班级: 电气1203班学号: ************: *******: ***前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
整流的基础是整流电路。
由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。
本次课程设计主要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。
首先是对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。
主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。
之后就对整体电路进行Matlab仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。
目录前言 (2)一、设计题目与要求 (4)二、主电路设计 (4)2.1 主电路原理图 (4)2.2 工作原理 (5)2.3 元器件介绍——晶闸管（SCR） (5)2.4 整流电路参数计算 (6)2.5 晶闸管元件选取 (7)2.6 晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响 (8)2.6.1 对电网的影响 (8)2.6.2 系统功率因数分析 (9)三、驱动电路设计 (10)3.1触发电路简介 (10)3.2触发电路设计要求 (11)3.3集成触发电路TCA785 (12)3.3.1 TCA785芯片介绍 (12)3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (15)四、保护电路设计 (16)4.1过电压保护 (16)4.2 过电流保护 (18)4.3电流上升率的抑制 (19)4.4电压上升率的抑制 (19)五、系统MATLAB仿真 (20)5.1 MATLAB软件介绍 (20)5.2系统建模与参数设置 (20)5.3 系统仿真结果及分析 (23)设计心得........................................................................................ 错误!未定义书签。
三相半波可控整流电路感性负载阻
1.三相半波可控整流电路（阻-感性负载）1.1三相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路结构为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为△/Y 接法。
三个晶闸管分别接入a 、b 、c 三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法 。
如图1.Ldu R1VT 3VT di 2VT rT图1.三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）1.2三相半波可控整流电路工作原理（阻-感性负载）1)当α大于等于30°时相邻两项的换流是在原导通相的交流电压过负之前，其工作情况与电阻性负载相同，输出电压Ud 波形，Ut 波形也相同。
由于负载电感的储能作用，输出电流Id 是近乎平直的直流波形，晶闸管中分别流过幅度Id ，宽度120°的矩形波电流，导通角θ=120°2)当α大于30°时，假设α=60°，VT1导通，在U 相交流电压过零变负后，由于未达到VT2的触发时刻，VT2未导通，VT1在负载电感产生的感应电动势作用下继续导通，输出电压Ud 小于0，直到VT2被触发导通，VT1承受反向电压而关断，输出电压Ud 小于Uv ，然后重复U 相的过程。
1.3三相半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2.三相半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。
如图3，图4，图5所示图3.脉冲参数设置图4.脉冲参数设置图5.脉冲参数设置电源参数，频率50hz，电压100v，其相限角度分别为0°、120°、-120°如图6、图7、图8所示。
电力电子变流技术课后答案第2章
第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。
2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。
计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。
解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR = 则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /= /=(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。
按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。
2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。
试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。
单相桥式全控整流电路(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势)
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路的仿真与分析班级：自动化091组别： 08 成员：金华职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) ............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
2. 建模................................................................................................. 错误！未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................. 错误！未定义书签。
4. 小结................................................................................................. 错误！未定义书签。
三. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
电力电子复习资料(网上试卷无答案)
自测试题（一）一、填空题1.晶闸管是一种由层半导体材料构成的三端器件。
2.在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中的作为其额定电压。
3.晶闸管的维持电流I H是指晶闸管维持导通所需的电流。
4.门极可关断晶闸管（GTO）的额定电流是指电流。
5.电力晶体管（GTR）在实际使用中，其允许功耗不仅由最大集电极耗散功率决定，还要受到功率的限制。
6.门极可关断晶闸管（GTO）和电力晶体管（GTR）均属于控制型器件。
7.绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为复合型器件是综合了的优点。
8.产生有源逆变的条件之一是变流电路输出直流平均电压的极性必须与整流工作状态时输出平均电压的极性。
9.当考虑换流重叠角后，有源逆变输出电压平均值的绝对值比不考虑换流重叠角时有所。
10.三相全控桥式整流电路带大电感负载当α= 75°时，整流输出电压波形将会出现的部分。
11.为确保三相桥式全控整流电路合闸启动时或电流断续后可以正常工作，应采用脉冲宽度大于60°的宽脉冲或前沿相差60°的脉冲触发。
12.在电压波形正弦而电流波形非正弦的电路中，其功率因数与和位移因数有关。
13.电流总谐波畸变率（THD i）被定义为用与基波电流有效值的百分比表示。
14.一般而言整流电路输出电压的脉波数越多，输出电压纹波因数。
15.整流电路采用多重化技术的目的除了可以提高装置容量之外还有利于。
16.斩波电路是利用储能元件以及开关器件的通断控制实现电能的变换。
采用晶闸管移相控制的单相交流调压电路带阻感负载时，其移相触发角应负载阻抗角，电压才能可调。
17.TCR是指。
18.TSC是指。
19.功率器件的换流方式包括器件换流、电网换流、负载换流及强迫换流，其中后三种换流方式主要是针对而言的。
20.为使由晶闸管作为开关器件的单相桥式电流型并联谐振逆变电路工作在容性小失谐状态，其工作频率应负载电路固有的谐振频率。
21.在正弦脉冲宽度调制时，载波信号一般为波。
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浅谈直流感性负载消除反电动势电路设计
摘要:本文阐述了直流感性负载反电动势的产生机理,并且设计了针对两种不同情况下消除反电动势的电路,并且对于该电路中的元器件的选型提出了参考意见。
关键词:直流感性负载反电动势
1 前言
通常情况下,一般把负载带电感参数的负载,即符合电压超前电流特性的负载称为感性负载,反电动势一般就出现在感性负载中,如继电器线圈、电磁阀、接触器线圈、电动机、电感等。
通常情况下,只要存在电能和磁能转化的电气设备中,在断电的瞬间,均会有反电动势,反电动势是很高的反向峰值电压,这个峰值电压本身既能在线路上造成电磁感应干扰,又能造成接点间电火花或电弧干扰。
反电动势对测控设备本身的安全及使用可靠性都会造成不利的影响,所以必须通过科学的有效方法来消除或减弱反电动势所带来的不良影响。
下面以消除直流电磁阀反电动势为例,阐述直流感性负载消除反电动势的电路设计。
2 反电动势产生过程
电磁阀的电气部分主要由合金体（线圈骨架）和线圈组成,线圈通电时电能转化为磁能,合金体产生磁力驱动阀体动作；断电时,电能
不能供应,线圈失去电后通过电磁阀的电流迅速下降,磁场相应地逐渐消失,此时磁场由恒定状态转为变化状态,根据电磁定律,磁场变化时,线圈会产生感应电动势,其方向与加在电磁阀线圈两端的电压正好相反,这个电压就是反电动势,这也是遵循能量守恒定律。
反电动势的关系式为：
为电流瞬态变化,为了降低瞬态感应电压,防止感性负载接点产生电火花或电弧,所以需要在电磁阀控制电路中并联一个放电电路,通过此电路将电能转化为热能散发掉。
反电动势的泄放过程是一个震荡过程,反电动势的峰值会从大到小逐渐衰减,形成一个脉冲串。
3 消除反电动势电路设计
在电磁阀控制电路两端并联放电电路,为感性负载提供放电回路。
以下是针对不同的情况采用的两种不同的放电电路。
3.1 并联放电二极管
在电磁阀线圈两端并联一个放电二极管的方法,如图1。
在电源给电磁阀线圈正常供电时,二极管反向截止,阻值极大,可以看作开路；当切断电路瞬间,二极管对反向电势是正向连接,阻值很小,所以为反向电势提供了放电的通路。
这种并联的二极管D通常称为续流二极管。
假定电磁阀线圈通电电路在未断开前,线圈上流过的电流为I0,线圈本身的直流电阻为r0,二极管电阻为R,在t=0时断开通电电路,此时的反电动势由公式(1)推算出其电流为：
从公式4可以看出,对于固定的感性负载而言,R越大,t0越小。
由于二极管D的正向电阻很小,所以根据公式4可知,切断电源后
需要经过一定延时后才能使感性负载动作。
因此,这种方法在灵敏度要求不高时才适合使用。
采用上述方法,能量损耗小,瞬变电压低,至于二极管D的选择,一定要保证其正向最大电流Imax大于感性负载线圈的正常工作电流I0,反向击穿电压VR大于施加在线圈上的电源电压E,一般选取：Imax≥（1.5～2.0）I0
VR≥（1.5～2.0）E
3.2 并联电阻和二极管
电磁阀放电电路要求灵敏度很高的情况下,采取的放电电路是在二极管D电路上串联一个电阻R,如图2。
根据公式4,分子中的电阻R将增大,所以电流t0衰减的速度增快。
根据公式4可以得出电阻R似乎越大越好,但随着R数值的增大,也增加了反电动势（干扰电压）的幅值。
当选取电阻R时,必须兼顾电磁阀线圈所要求的释放时间和降低反电动势幅值这两个因素。
具体要求为：线圈的释放时间不能过长,以保证电磁阀执行机构动作所需要的准确性；线圈电源切断时,电阻R 上的压降所造成的反电动势残压不致对其它敏感电路造成干扰。
通常情况下,所选的电阻阻值不大于线圈的阻抗值,功率依据电流情况进行
选择。
通过上述分析得出在电磁阀线圈两端并联电阻和二极管的方法可有效地消除感性负载断电时的反向电势,具有能量损耗小,瞬变电压低,灵敏度高等特点。
4 结语
通过对直流感性负载消除反电动势电路的设计可以得出两种比较有效的方法,一种是在灵敏度要求不高时采用的在感性负载两端并联反向续流二极管的方法,另一种是对灵敏度要求较高时所采用的在感性负载两端并联续流二极管和电阻的电路方法,这两种方法都是值得在直流感性负载保护电路上借鉴应用的方法,不仅提高了带有直流感性负载设备的可靠性,又延长了设备的使用寿命。
参考文献
[1] 机电一体化技术手册编委会编.机电一体化技术手册（上）[M].北京：机械工业出版社.
[2] 张松春等编.电子控制设备抗干扰技术及应用[M].北京：机械工业出版社.。