第11章晶闸管及其应用
电工与电子技术中职业教材 ppt课件
1伏特（V）。常用的电压单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，它
们与伏特的换算关系为：1mV=10-3V 1μV=10-6V
1kV=103V
2.电压的实际方向
正电荷在电场中受电场力作用（电场力作正功时）移动的方向，称为电压 的实际方向。电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。电压的实际方 向有两种表示方式：一种是符号U加双下标，如UAB表示电压方向从A指向B； 一种是在电路的两点或元件两端标上极性。
与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电压的参考方向。电压的参 考方向与实际方向的关系如图1-5所示。图1-5电压的参考方向与实际方向的 关系一致时，电压值为正值，即U>0；相反时，电压值为负值，即U<0。
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第三节 电压
图1-5 电压的参考方向与实际方向的关系
3.关联参考方向
对于一个元件来说，如果电流的参考方向是从电压的“+”极性流入、 从电压的“-”极性流出，则称它们的电压和电流参考方向为关联参考 方向，否则，称为非关联参考方向。
第一章 直流电路
知识目标
1.了解电路和电路模型的概念。
2.理解电源、负载的定义。
3.理解电动势、电位、电能的概念及电流、电压的参考方向。
4.了解参考方向与实际方向之间的关系。
5.掌握欧姆定律。
6.理解电路短路、开路的特点。
7.掌握串联分压原理和并联分流原理。
8.掌握基尔霍夫的两个定律,了解用支路电流法求解电路。
技能目标
1.能画出简单的电路模型。
2.会判断电流、电压的实际方向。
3.会熟练应用欧姆定律。
4.掌握电压、电位的计算方法。
5.会进行串联电路和并联电路的分析、计算。
晶闸管介绍
晶闸管介绍：晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，具有硅整流器件的特性。
1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。
晶闸管是PNPN 四层半导体结构，有三个极：阳极、阴极和控制极。
它能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管具有硅整流器件的特性，因此能够在高电压、大电流条件下工作。
在实际应用中，晶闸管的导通和截止状态可以通过控制极触发电流来实现控制。
在正向电压条件下，晶闸管内部两个等效三极管均处于截止状态，此时晶闸管是截止的。
当控制极上施加触发电流时，晶闸管内部等效三极管导通，晶闸管进入导通状态。
在导通状态下，控制极失去作用，即使控制极上施加反向电压，晶闸管仍然保持导通状态。
要使晶闸管截止，需要使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。
此外，晶闸管具有正向和反向特性。
在正向特性下，只有很小的正向漏电流；在反向特性下，需要施加反向电压才能使晶闸管导通。
因此，在实际应用中需要根据具体电路要求选择合适的晶闸管类型和规格。
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电工电子技术基础教学大纲
陕西省理工学校《电工电子技术基础》教学大纲一、课程性质本课程是中等职业学校机电技术应用、数控技术应用、电子技术应用等专业的必修课程。
其任务是：使学生具备所必需的电路分析、模拟电子技术、数字电技术、电气控制技术等基本知识和基本技能；为学生掌握职业技能，提高全面素质，增强职业应变能力和继续学习的能力打下一定的基础。
二、课程教学目标和任务本课程的目标是使学生获得电工电子学必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工电子事业发展的概况，为学习后续其它相关类课程和专业知识以及毕业后从事工程技术工作和科学研究工作打下理论集成和实践基础。
课程的任务在于，培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析问题和解决问题的能力。
并注意思想教育，使学生具有良好的思想品德和职业道德，提高学生的综合素质。
(一) 知识目标（1）电工电子技术中的基本概念和基本原理；（2）常用设备和器件的特性及应用范围、途径。
（3）学会安全用电的基本常识。
（二）能力目标：（1）能正确使用常用电工电子仪器仪表；（2）电工、电子材料、元器件的选用能力（3）电气图的读图、设备的安装、调试和排除故障能力（4）具有查阅手册等工具书和设备铭牌、产品说明书、产品目录等资料的能力；（5）简单电工、电子产品的制作能力（三）素质目标：（1）初步具备辨证思维的能力；（2）具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识、创新精神；（3）加强职业道德意识。
三、教学内容和要求本课程的基本要求是掌握用电技术的基本理论和基本分析方法；掌握和理解各种常用电子元器件工作原理和特点；主要任务是通过各个教学环节，运用各种教学手段和方法，使学生掌握各种应用电路的基本概念、基本原理、基本计算方法；培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为后续专业课程的学习、日后从事工程技术工作、终身学习打下坚实的基础。
具体要求如下：一、知识要求1、掌握电路的概念、电路元件的伏安特性，理解基尔霍夫定律。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，具有控制电流的能力。
它由四个半导体层构成，包括一个P型半导体层、一个N型半导体层和两个P型半导体层。
晶闸管可用于控制交流电流，实现电源的开关控制和功率调节。
晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、导通状态、保持状态和关断状态。
1. 关断状态：在关断状态下，晶闸管的两个PN结都处于反向偏置。
这时，晶闸管的控制端施加负电压，使得PN结之间的耗尽层扩展。
晶闸管处于高阻态，几乎没有电流通过。
2. 导通状态：当晶闸管的控制端施加正电压信号时，PN结之间的耗尽层被压缩，形成一个导电通道。
这时，晶闸管处于导通状态，电流可以通过晶闸管。
晶闸管的导通状态向来持续到电流通过晶闸管的正向电流为零时。
3. 保持状态：一旦晶闸管处于导通状态，即使控制端的电压信号消失，晶闸管也会继续保持导通状态。
这是因为PN结之间的耗尽层压缩，形成的导电通道使得电流可以继续通过。
4. 关断状态：要将晶闸管从导通状态切换到关断状态，需要施加一个反向电压信号或者将晶闸管的电流降至零。
一旦晶闸管处于关断状态，它将保持在该状态，直到下一次控制信号到来。
晶闸管的工作原理可以通过一个简单的电路来说明。
假设我们有一个交流电源和一个负载。
将晶闸管连接到电路中，通过控制端施加正电压信号，晶闸管处于导通状态，电流可以通过晶闸管，负载得到电源供电。
当控制信号消失时，晶闸管将保持导通状态，直到电流降至零或者施加反向电压信号将其切换到关断状态。
晶闸管的工作原理使得它在电力控制和电子开关方面具有广泛的应用。
它可以用于调光、机电控制、电源开关和逆变器等领域。
晶闸管的可靠性高、效率高，因此在工业和家庭中得到广泛应用。
总结起来，晶闸管是一种具有控制电流能力的半导体器件。
它通过施加正电压信号来切换到导通状态，电流可以通过晶闸管。
一旦晶闸管处于导通状态，它将保持导通状态，直到电流降至零或者施加反向电压信号将其切换到关断状态。
IGCT---段廷平
IGCT的发展、特点及其应用机电081段廷平 200800384121晶闸管IGCT是一种新型电力电子器件,它是将GCT芯片与其门极驱动器以低电感方式集成在一起,综合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点,具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点,而且成本低、成品率高,因此有着广泛的应用前景。
因此,有必要对IGCT器件进行深入的应用研究,并设计一套能够对IGCT器件进行高压大电流测试实验的设备。
本文从IGCT器件出发,介绍了IGCT器件的结构,工作原理,关键技术,IGCT与GTO、IGBT的比较,IGCT的特性参数及门极驱动电路原理。
文章从IGCT器件扩展到整个IGCT模块,对IGCT功率相单元模块进行了计算和仿真分析。
从整体上阐述了IGCT相单元模块的电路原理。
用仿真和计算分析了相单元模块中钳位保护电路对器件开通和关断过程的影响。
分析了相单元电路中杂散电感对器件关断过电压的影响,提出了减小杂散电感的方法。
阐述了反并联二极管对IGCT器件的影响,提出二极管的反向恢复特性对IGCT的关断过电压有较大影响。
在分析IGCT功率相单元模块的基础上,我们设计了一套IGCT功率相单元测试实验平台。
该平台由电源控制柜和器件测试柜组成,在设计中重点考虑了测试试验的安全性和测试功能的多样性。
对该测试实验平台的电路进行了仿真,表明了测试电路的合理性。
根据仿真和计算进行了相关器件选型和测试平台的制作。
最后在测试实验平台上进行了一些初步的IGCT相单元脉冲测试,挑选了一些测试结果,对被测波形进行分析,测试结果表明该测试实验平台的设计是有效和合理的,它能完成对IGCT功率相单元的测试,来辅助IGCT器件进一步研究,为使用IGCT器件取代现有中压变频中H桥单元的IGBT器件打下基础。
一个理想的功率器件，应当具有下列理想的静态和动态特性:在截止状态时，能承受较高的电压；在导通状态时，能承受大电流并具有很低的压降；在开关转换时，开/关速度快，能承受很高的di/dt和dv/dt，同时还应具有全控功能。
习题册参考答案-《电子电路基础(第四版)习题册》-A05-3255
第六章 功率放大器.................................................................................................. 27
2
§6—1 功率放大器的基本要求及分类 ................................................................. 27 §6—2 OTL 和 OCL 功率放大器..............................................................................27 §6—3 集成功率放大器 .........................................................................................28 第七章 直流稳压电源..............................................................................................30 §7—1 整流电路 .....................................................................................................30 §7—2 滤波电路 .....................................................................................................31 §7—3 分立元件直流稳压电源 .............................................................................32 §7—4 集成稳压器 .................................................................................................34 §7—5 开关型稳压电源 .........................................................................................35 第八章 晶闸管及其应用.......................................................................................... 37 §8—1 普通晶闸管 ................................................................................................. 37 §8—2 晶闸管可控整流电路 .................................................................................38 §8—3 特殊晶闸管及其应用 .................................................................................38
晶闸管及其触发电路简介
C3
12
13
14 15
R1 2
16
(1~ 6脚为6路单脉冲输入)
16
1
15
2
14
3
4
5
6
7
8
13
12
KJ0 4 1
11
10
9
(1 5 ~1 0脚为6路双脉冲输出)
至VT1 至VT2 至VT3 至VT4 至VT5 至VT6
电力电子技术 第5章
晶闸管的触发电路
交流开关及其应用电路
常规的电磁式开关在断开负载时往往有电弧产生， 触头易烧损、开断时间长；在运行过程中会产生噪音 污染环境等等。由电力电子器件组成的交、直流开关 具有无触头、开关速度快、使用寿命长等优点，因而 获得广泛的应用。
A
P1
N1
G
P2
N2
K
A
IA α1
P1N1P2
IC1
IC2
G
α2
N1P2N2
IK
K
A
G K
电力电子技术 第5章 晶闸管的触发电路
门极关断（GTO）晶闸管
2. 导通关断条件
A
G K
A
R
IA
P1N1P2
IG
α1
IC1
IC2
EA
G N1P2N2 α2
EG
IK
K
导通过程等效电路
导 通 与晶闸管相同，AK正偏，GK正偏。
电力电子技术 第5章 晶闸管的触发电路
第一节 单结晶体管触发电路
b2
e
VD Rb2 A
UD Rb1
UA
Rb2U bb Rb1 Rb2
Ubb
《电工与电子技术》考试【 晶闸管及其应用】题目类型【问答题】难度【易】
可控整流电路的负载若是感性，通常在负载两端并联一个续流二极管，试问这个续流二极管起什么作用？
答案：
因为感性负载中电流的变化落后于电压的变化，当输入电压为上正下负的半周内，晶闸管被触发导通，当输入电压（由正到负）过零时，回路中的电流还未降到零，电感在电流变化时（变小），感应出一个上负下正的电压，只要这个电压大于当时的输入电压，晶闸管仍承受正向电压而继续导通（称失控现象），使晶闸管不能关断。这时负载电压仍与输入电压相等且为负值，这样输出电压的平均值减小了。所以通常在负载两端并联一个二极管，当输入电压过零变负后，负载上的电流经二极管形成回路。这时负载两端电压即二极管的管压降近似为零，由于输入电压变负，晶闸管两端的电压也随着反向而自行关断。
问题【10】删除修改
单结管的峰点电压是不是个常数？
答案：
问题【11】删除修改
为什么触发电路要与主电路同步？在本书中是如何实现同步的？
答案：
要求触发电路与主电路同步是为了使每半个周期产生的第一个脉冲的时间保持不变，从而使晶闸管的导通角和输出电压平均值保持不变。在本书中是采用通过变压器将触发电路与主电路接在同一电源上，来达到同步的。
问题【6】删除修改
晶闸管参数中的“控制极触发电压”和“控制极触发电流”这两项表示什么意义？
答案：
晶闸管控制极上所加触发电压和电流愈大,导通时的阳极转折电压愈低。通常规定阳极电压为6V时，要使晶闸管导通所需加的最小触发电压和触发电流为控制极触发电压和控制极触发电流。显然,当阳极电压高于6V时,所需的触发电压和触发电流将小于此值。按照此二值设计的触发电路一般都能对晶闸管可靠地进行触发。
问题【12】删除修改
如何实现触发脉冲的移相？
答案：
晶闸管及其工作原理
晶闸管及其工作原理晶闸管（Thyristor），又称为大功率半导体开关，是一种可以控制电流的半导体器件。
它具有单向导电性和可控性的特点，被广泛应用于各种电力电子设备中。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构构成，具有一个控制电极（G）和两个主电极（A和K），其中A为阳型主电极，K为阴型主电极。
晶闸管的工作原理主要包括初始化、触发和保持三个过程。
首先，晶闸管进行初始化。
当无控制信号作用在控制电极上时，晶闸管处于截止状态，即无法导电。
此时整个晶闸管的结的退火和电场分布是非均匀的。
然后，进行触发过程。
当控制电极加上一个足够的正脉冲电压时，电压将穿透绝缘氧化膜（SiO2）并通过PNP结，这将使得PNP结逆偏，从而导致PNP结发生击穿。
当前作用的触发电流会加热PNP结，并形成大量的少数载流子，此时电压会下降到击穿电压以下，而且正在形成的NPN区域由于二极管效应会传导从而支持自身。
最后，进行保持过程。
当触发电流通过PNP结时，将会形成一个NPN区域，此时PNP和NPN是串联的。
在触发电流消失的时候，由于NPN的存在，整个电流依然能继续流动，这种状态被称为保持态，晶闸管被触发并继续导通。
总结来说，晶闸管的工作原理是通过控制电极的信号来触发晶闸管的导通，当晶闸管被触发后可以持续导通，直到电流被切断或者控制信号消失。
晶闸管的应用非常广泛。
在交流电控制中，晶闸管可以用来实现调光、变频、逆变等功能。
它适用于高电压、大电流、双向导通等需求场合。
此外，晶闸管还常用于电力系统中的保护和控制设备，如电动机控制、电力输电线路的变电站、电力电容消耗器等。
总之，晶闸管作为一种具有单向导电性和可控性的半导体器件，通过控制电极的信号来控制电流的导通。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
由于其可靠性高、性能稳定等优点，晶闸管在电力电子领域有着广泛的应用。
晶闸管介绍及应用
二、 门极伏安特性 如图1—6所示，晶闸管的门极伏安特性是指门极与阴极之间J3结的伏安特性，同一电流系 列的晶闸管，其门极伏安特性分散性很大,并非一条曲线，而是极限高阻门极伏安特性和极限 低阻门极伏安特性之间的一个区域，又称门极伏安特性区域。触发电路提供的触发电压、触 发电流和触发功率都应限制在门极伏安特性曲线中的可靠触发区域内。
式中 α 1、α 2 是V1、V2晶体管的电流放大倍数，I co 是晶闸管的漏电流。
1）Ig=0，由于α 1、α 2都很小，α 1+α 2≈0， 则I a= I co，只有漏电流，晶闸管阻断。
2）Ig>0，α 1、α 2增大，α 1+α 2≈1， 则I a≈∞，形成电流正反馈，晶闸管导通。
晶闸管导通的正反馈过程为：
1
I d=
2
2
0 3 I md t
= Im 3
I =
1 2
2 0
3 I m 2d t
= Im 3
波形系数
I
Kf =
Id
允许电流平均值
Id = 1.57I TAV Kf
1 .57
Id = 1.57I TAV =100A 1.57
Id = 1.57I TAV =70.7A
2.22
2.22
100A器件只能当70A使用
Id = 1.57I TAV =141.4A
1.11
1.11
100A器件可当141.4A使用
Id = 1.57I TAV =90.7A
1.73
1.73
100A器件可当90.7A使用
输出波形的面积增加到原来的2倍，平均值增加到原来的2倍，有效值增加到原来的 2
三相交流调压晶闸管主电路的作用
三相交流调压晶闸管主电路的作用
三相交流调压晶闸管主电路是一种电力电子电路，用于对三相交流电源进行调压控制。
它的主要作用是通过控制晶闸管的导通角来调整三相电压的大小，从而实现对负载的电压调节。
该电路的主要组成部分包括三个晶闸管、三个二极管和一个电感。
晶闸管作为电子开关，可以控制电流的导通和截止。
二极管用于保护晶闸管，防止反向电压损坏晶闸管。
电感则用于平滑电流，减少电压波动。
在三相交流调压晶闸管主电路中，通过控制晶闸管的导通角，可以实现对电压的调节。
当晶闸管的导通角增大时，输出电压也会随之增加；当晶闸管的导通角减小时，输出电压也会随之降低。
这样就可以实现对负载的电压调节，满足不同负载的需求。
三相交流调压晶闸管主电路具有调压范围广、调压精度高、响应速度快等优点，因此在工业控制、电力传输等领域得到了广泛的应用。
同时，该电路也存在一些缺点，如晶闸管的导通损耗较大、需要进行散热等。
总的来说，三相交流调压晶闸管主电路是一种重要的电力电子电路，它的作用是对三相交流电源进行调压控制，实现对负载的电压调节，具有广泛的应用前景。
实用电工手册说明书
图书基本信息书名：<<实用电工手册>>13位ISBN编号：978704020653110位ISBN编号：7040206536出版时间：2007-6出版时间：高等教育作者：赵承荻页数：684版权说明：本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介，请支持正版图书。
更多资源请访问：内容概要 《实用电工手册》是“维修电工”职业技能培训丛书之一，是从事相关工作人员的实用手册。
《实用电工手册》主要根据劳动和社会保障部制定的《维修电工国家职业标准》中有关初级、中级工的相关知识和技能要求而编写的，也包含了高级工和技师的部分相关知识和技能的内容。
主要有：电工常用知识；常用电工材料；常用电工仪器、仪表；低压配电线路及照明装置；变压器；交流电动机；直流电动机；微特电机与专用电机；低压电器；常用电动机控制电路；常用电子电路及其应用；电力电子电路及应用；常用机械电气控制电路；安全用电及防雷保护。
《实用电工手册》覆盖面较宽、内容新颖，基本上反映了当前我国科技发展及市场供求的实际情况，因而适应性广，可供从事电工技术学习和工作的各类人员学习与参考。
书籍目录第1章 电工常用知识1-1 常用物理量名称、符号及单位1-2 常用数据表1-3 电工系统常用文字符号1-4 电气简图用图形符号第2章 常用电工材料2-1 常用绝缘材料2-2 导电材料2-3 磁性材料第3章 常用电工仪器、仪表3-1 概述3-2 电流的测量3-3 电压的测量3-4 电阻的测量3-5 功率和功率因数的测量3-6 电能的测量3-7 相位及频率的测量3-8 万用表3-9 信号发生器3-10 晶体管毫伏表3-11 示波器及晶体管图示仪第4章 低压配电线路及照明装置4-1 室外架空线路4-2 电缆线路4-3 室内线路4-4 常用照明光源及灯具4-5 管形氙灯及其他灯具4-6 常用照明灯具的安装及维修第5章 变压器5-1 变压器的基本知识5-2 三相电力变压器5-3 小型单相变压器绕组的绕制5-4 特殊用途变压器第6章 交流电动机6-1 交流电动机的基本知识6-2 三相异步电动机的技术数据6-3 三相异步电动机的定子绕组6-4 三相异步电动机的常见故障及维修6-5 三相异步电动机定子绕组的重绕6-6 三相异步电动机的拆装及试验6-7 微型异步电动机6-8 同步电动机第7章 直流电动机7-1 直流电动机的基本知识7-2 直流电动机的技术数据7-3 直流电动机的电枢绕组7-4 直流电动机的使用与维护、常见故障及检修7-5 微型直流电动机第8章 微特电机与专用电机8-1 概述8-2 步进电机8-3 伺服电机8-4 直线电动机8-5 测速发电机8-6 自整角机8-7 旋转变压器8-8 交直流两用电动机8-9 部分家用电器用电动机第9章 低压电器9-1 概述9-2 刀开关和组合开关9-3 低压熔断器9-4 低压断路器9-5 接触器9-6 起动器与控制器9-7 主令电器9-8 继电器9-9 电阻器与变阻器第10章 常用电动机控制电路10-1 三相异步电动机直接起动及反转控制电路10-2 三相异步电动机降压起动控制电路10-3 三相异步电动机调速(起动)控制电路10-4 三相异步电动机制动控制电路10-5 单相异步电动机控制电路10-6 直流电动机控制电路第11章 常用电子电路及其应用11-1 常用电子元器件11-2 整流电路11-3 晶体管基本放大电路11-4 模拟集成电路11-5 直流稳压电源11-6 常用数字电路第12章 电力电子电路及应用12-1 电力电子器件12-2 晶闸管主电路12-3 晶闸管触发电路12-4 电力电子电路实例第13章 常用机械电气控制电路13-1 概述13-2 CA6140型普通车床控制电路13-3 Z535型立式钻床控制电路13-4 Z37型摇臂钻床控制电路13-5 M7475B型平面磨床控制电路13-6 MGB1420型万能磨床控制电路13-7 X62W型万能铣床控制电路13-8X53t立式铣床控制电路13-9 T610型卧式镗床控制电路13-10 用按钮操作的起重机控制电路13-11 5t桥式起重机控制电路13-12 15／3t桥式起重机控制电路13-13 蓄电池搬运车控制电路13-14 ZD1型1t蓄电池铲车控制电路第14章 安全用电及防雷保护14-1 人体触电及预防14-2 保护接地与保护接零14-3 安全用电14-4 防雷保护主要参考文献版权说明本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介，请支持正版图书。
电气传动与可编程控制器PLC
PL F • v
18
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
反映到电动机轴上的 负载功率是：
PM TL M
如电动机拖动生产机械旋转或运动，传动
机构中的损耗由电动承担，根据功率平衡关
系，有：
TL M
Fv
c
M
2
60
n
TL 9.55 FvcnM
二是系统受到 某种外部干扰 而使运行速度 稍有变化，应 保证在干扰消 除后系统能恢 复到原来的运 行速度。
33
2.4 机电传动系统稳定运行的条件
充分而必要条件是：
1、电动机机械特性 曲线 n f (TM ) 和生产机械的机械 特性曲线 n f (TL ) 有交点（平衡点A B）。
TM TL
34
输出功率
c 输入功率
PL PM
TL L TL M
于是得到折算到电动机轴上的负载转矩：
TL
TL L c M
TL
c j
j M 传动机构速比 L
23
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
对于直线运动，如下图卷扬机构所示， 生产机械的 负载功率是：
PL F • v
24
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算
9
2.1机电传动系统的运动方程式（单轴）
T T T TM
TL
J
dw dt
TM
TL
GD 2 375
•
J
w
dn dt
1 mD2 4
2 n
60
M
1 4
G g
D2
L
1 4
GD 2
d
晶闸管单相桥式可控整流电路
电路简图如下：
图2.1
此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
在电路中,过电保护部分我们分别选择的快速熔断器做过流保护,而过压保护则采用RC电路。这部分的选择主要考虑到电路的简单性，所以才这样的保护电路部分。整流部分电路则是根据题目的要求，选择的我们学过的单相桥式整流电路。该电路的结构和工作原理是利用晶闸管的开关特性实现将交流变为直流的功能。触发电路是由设计题目而定的，题目要求了用单结晶体管直接触发电路。单结晶体管直接触发电路的移相范围变化较大，而且由于是直接触发电路它的结构比较简单。一方面是方便我们对设计电路中变压器型号的选择。
晶闸管单相桥式可控整流电路
说明书
摘要
本设计是以matlab编程软件下进行的，首先安装matlab软件，在根据设计任务说明说上要求的设计出单相桥式可控整流电路，用晶闸管的可控性能组成，设计具有高效，精度高等，而在这之前必须要学会使用MATLAB软件。电阻电感性负载单相桥式可控整流电路的各个波形要有一定的了解和熟悉.并且参考个资料进行设计。
图12触发角为60，L=0.001，R=100
图13触发角为60，L=0.01，R=10
图14触发角为60，L=0.001，R=10
5.5
图15触发角为90，L=0.01，R=100
图16触发角为90，L=0.001，R=100
图17触发角为90，L=0.01，R=10
图18触发角为90，L=0.001，R=10
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第11章 晶闸管及其应用 11章
11.1 晶闸管 11.2 晶闸管应用
学习目标及考核标准
电工电子技术
1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及 参数的计算; 参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作 原理; 原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。 了解集成稳压电路的性能及应用。
电工电子技术
3.直流调压（直流斩波）： 3.直流调压（直流斩波）： 直流调压 U为直流电压，晶闸 为直流电压， 管的阳极电压始终大于 零，当t＝0时，加上正 向控制电压， 向控制电压，晶闸管导 通 ， u o≈ U ； 当 t ＝ t w 时 ， 加上反向控制电压， 加上反向控制电压，晶 闸管截止， ≈0。 闸管截止，uo ≈0。
＋
K A G
＋
U
－
uo
－
ui
U
O
t
改变t 改变tw与T之比（占空比） 之比（占空比） 即可调节输出直流电压（ 即可调节输出直流电压（uo O 平均值）大小。 平均值）大小。
电工电子技术
11.1.2 晶闸管工作原理
A
形成正反馈过程
β1β 2iG
T1 R
iG
G EG
iB2
β 2iG
T2 EA
+ _
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
iC2 = β2iG = iB1 iC1 = β1iC2 = β1β2iG = iB2
在极短时间内使两个 三极管均饱和导通， 三极管均饱和导通，此 过程称触发导通。 过程称触发导通。
电工电子技术
1.特点： 1.特点： 特点 可关断晶闸管的触发导通与普通晶闸管相同。 可关断晶闸管的触发导通与普通晶闸管相同。 不同之处在于：普通晶闸管在导通后， 不同之处在于：普通晶闸管在导通后，控制极不再 起作用，只有在阳极电压为零时， 起作用，只有在阳极电压为零时，晶闸管才会关断 截止）。 ）。而可关断晶闸管 （截止）。而可关断晶闸管 A 在uA＞0, uG＞0时，由截止变为导通 ，而在uA＞0, uG＜0时，即加负脉冲 而在u 控制电压时， 控制电压时，晶闸管由由导通变为截 G 止。 K 2.符号 符号： 2.符号：
电工电子技术
3.工作原理 3.工作原理 UA1>UA2时，控制极相对于A2加 控制极相对于 相对于A 正脉冲， 正脉冲， 晶闸管正向导通，电流从A 晶闸管正向导通，电流从A1流 正向导通 向A2。 晶闸管反向导通，电流从A 流向A 晶闸管反向导通，电流从A2流向A1。 反向导通 A1 G A2
UA2>UA1时，控制极相对于A2加负脉冲， 控制极相对于A 脉冲，
iB2 = iG
K EA > 0、EG > 0 0、
电工电子技术
晶闸管导电实验
（1）晶闸管截止时， 晶闸管截止时， ＋ ≤0， 若uA>0, uG≤0，晶闸管 S EA 截止； 仍然 截止； － 晶闸管截止时， （2）晶闸管截止时， EG >0,晶闸管由 若uA>0, uG>0,晶闸管由 － ＋ 截止变为导通； 截止变为导通； 晶闸管导通时， ≤0， （3）晶闸管导通时，若uA>0, uG≤0，晶闸管仍然 导通； 导通； 晶闸管导通后， ≤0，或者阳极i （4）晶闸管导通后，若uA≤0，或者阳极iA小于某 一很小的电流I 称为维持电流） 一很小的电流IH（称为维持电流）时，晶闸管由导 通变为截止。 通变为截止。
四
P1 N1 P2
三 个
PN
结
GG 控制极
G K
(a) 外形 (b) 符号
N2
(c) 结构 K 阴极
电工电子技术
晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三 晶闸管是用硅材料制成的半导体器件， 种结构形式： 螺栓式、平板式和塑料封装式。平板 种结构形式： 螺栓式、平板式和塑料封装式。 式又分为风冷平板式和水冷平板式。 式又分为风冷平板式和水冷平板式。
π
11.2.2 双向晶闸管及其交流调压
电工电子技术
双向晶闸管和普通晶闸管一样， 双向晶闸管和普通晶闸管一样，也有塑料封装 螺栓型和平板压接型等几种不同的结构。 型、螺栓型和平板压接型等几种不同的结构。塑料 封装型元件的电流容量只有几安培，目前， 封装型元件的电流容量只有几安培，目前，台灯调 家用风扇调速多用此种形式， 光、家用风扇调速多用此种形式，螺栓式电流容量 为几十安培， 为几十安培，大功率双向晶闸管元件都是平板压接 型结构。 型结构。 A2 第二电极 1.特点 特点： 1.特点： 相当于两个晶闸管反向并 两者共用一个控制极。 联，两者共用一个控制极。 控制极 G A1 2.符号 符号： 2.符号： 通过控制电压的控制可实现双向导通。 通过控制电压的控制可实现双向导通。第一电极
θ为晶闸管在一个周期内导通的范围，称为导通角。 为晶闸管在一个周期内导通的范围，称为导通角。 导通角
ωt
电工电子技术
4.输出电压及电流的平均值 4.输出电压及电流的平均值 π
1 1+ cosα Uο = ∫ 2U2 sinωt d(ωt) = 0.9U2 πα 2 UO IO = RL
1 UO = ∫ u2 dωt πα
K G V K A (a) G A
图图图图 图10-1
G G K A G A K
K
A (b) (c) (d)
电工电子技术
A P1 N1 G P2 N2 K G
A P N P N P N K G
+ IA
P1 P2
A N1 T1 P2 N2 N1 T2
IG
IK _K
晶闸管相当于PNP NPN型两个晶体管的组合 晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合 PNP和
电工电子技术
4.交流调压电路 4.交流调压电路
在电源电压正半 ωt=α时 周，ωt=α时，加控 制电压， 制电压，晶闸管导 通；电源电压为零 时截止；在电源电 时截止； 压负半周， 压负半周， ωt=π ＋α时，加控制电 压，晶闸管导 通……
A2 ～
A1
＋
G
uo
－
uo
O α
π
α
2π π
α
ωt
11.2.3 可关断晶闸管及其直流调压
在实际生产中，很多设备需要大小可调的直流电， 在实际生产中，很多设备需要大小可调的直流电， 例如， 电解、电镀、电焊等设备。 例如， 电解、电镀、电焊等设备。由晶闸管组成的 可控整流电路可以把交流电变成直流电， 可控整流电路可以把交流电变成直流电，达到直流 io 电源输出电压可调的目的。 电源输出电压可调的目的。 a 1.电路 1.电路 + T2 T1 + 两桥臂为晶闸管， 两桥臂为晶闸管， + + u2 另两个为二极管， RL uo 另两个为二极管， u1 – – 故为单相半控桥式 _ – D1 D2 整流电路。 整流电路。 b
11.1 晶闸管(可控硅SCR) 晶闸管(可控硅SCR)
电工电子技术
晶闸管又称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。 晶闸管又称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。 一种大功率半导体器件 出现于70年代 大功率半导体器件， 年代。 是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出 现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。 现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。利用 其整流可控特性可方便地对大功率电源进行控制和 变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、 变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、 无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、 无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏）。 正向耐压达数千伏）。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性， 也像半导体二极管那样具有单向导电性 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性， 但它的导通时间是可控的（可控硅） 主要用于整 但它的导通时间是可控的（可控硅），主要用于整 逆变、调压及开关等方面 它有普通型、 等方面。 流、逆变、调压及开关等方面。它有普通型、双向 型和可关断型等。使用维护简单、控制灵敏等优点， 型和可关断型等。使用维护简单、控制灵敏等优点， 所以在生产上得到了广泛的应用。 所以在生产上得到了广泛的应用。
电工电子技术
3.工作波形 3.工作波形
u2
π+α
2πO uO为一个 α π 不完整的全 uG 波脉动电压， 波脉动电压， ωt O 它相当于从 uO 完整的脉动 ωt 电压上切去 α θ 前的一块。 了α前的一块。 α 越大，uO平均值越小。 α为在正向阳极作用下开始导通的 越大， 平均值越小。 角度，称为控制角 控制角。 =0即为交流开关。 即为交流开关 角度，称为控制角。 α =0即为交流开关。
电工电子技术
应用领域： 应用领域：
整流（交流→直流） 整流（交流→直流） 逆变（直流→交流） 逆变（直流→交流） 变频（交流→交流） 变频（交流→交流） 斩波（直流→直流） 斩波（直流→直流）
电工电子技术
11.1.1 晶闸管结构
晶闸管是具有三个PN 晶闸管是具有三个PN 结的四层结构, 其外形、 结的四层结构, 其外形、 结构及符号如图。 结构及符号如图。 A A 阳极
晶闸管导通条件
电工电子技术
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间) 电压。 电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间) 电压或正向脉冲(正向触发电压) 电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反 晶闸管仍可维持导通状态。 馈，晶闸管仍可维持导通状态。
电工电子技术
晶闸管的主要用途有： 晶闸管的主要用途有： (1) 可控整流。把交流电变换为大小可调的直流 可控整流。 电称为可控整流。例如，直流电动机调压调速， 电称为可控整流 。 例如 ，直流电动机调压调速 ，电 解、电镀电源均可采用可控整流供电。 电镀电源均可采用可控整流供电。 (2) 有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与 有源逆变。 电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。 电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。例 目前采用的高压输电工程， 如, 目前采用的高压输电工程，将三相交流电先变换 成高压直流电，再进行远距离的输送，到目的地后， 成高压直流电，再进行远距离的输送，到目的地后， 再利用有源逆变技术把直流电变成与当地电网同频率 的交流电供给用户。 的交流电供给用户。 (3) 交流调压。 交流调压是指把不变的交流电压 交流调压。 变换成大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、 变换成大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、 温度控制及交流电动机的调压调速。 温度控制及交流电动机的调压调速。