单相半波可控整流调光灯电路的连接与调试
单相半波可控整流电路工作原理
单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。
本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。
整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。
而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。
1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。
在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。
通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。
1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。
其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。
二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。
其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。
负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。
2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。
变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。
可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。
负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。
2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。
单相半波可控整流电路实验报告
一、实验目的1. 理解单相半波可控整流电路的工作原理。
2. 掌握单结晶体管触发电路的调试方法。
3. 研究单相半波可控整流电路在不同负载条件下的工作特性。
4. 计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
二、实验原理单相半波可控整流电路主要由变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路组成。
晶闸管在触发电路的控制下导通，实现交流电到直流电的转换。
通过调节触发电路，可以改变晶闸管导通的时刻，从而改变输出电压的平均值。
三、实验仪器与设备1. 单相半波可控整流电路实验板2. 直流电压表3. 直流电流表4. 交流电压表5. 单结晶体管触发电路6. 电源7. 负载电阻四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验板上的接线图，连接变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路。
2. 调试触发电路：调整触发电路的参数，确保晶闸管在适当的时刻导通。
3. 观察波形：使用示波器观察晶闸管各点电压波形，记录波形特征。
4. 测试不同负载：更换不同阻值的负载电阻，观察输出电压和电流的变化。
5. 计算平均值和有效值：根据实验数据，计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
五、实验结果与分析1. 电阻性负载：当负载为电阻时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成正比。
随着控制角增大，输出电压降低，输出电流增大。
2. 电感性负载：当负载为电感性时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成反比。
随着控制角增大，输出电压升高，输出电流降低。
3. 续流二极管：在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
六、实验结论1. 单相半波可控整流电路可以实现交流电到直流电的转换，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度有关。
2. 在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
3. 实验结果与理论分析基本一致。
七、实验心得1. 通过本次实验，加深了对单相半波可控整流电路工作原理的理解。
2. 掌握了单结晶体管触发电路的调试方法，提高了动手能力。
单相全控桥式整流调光灯电路的调试与维护
图1-57 α=45°时单相全控桥式整流电路图和工作波形 a) α=45°时单相全控桥式电路原理图 b）α=45°时输出电压波形和晶闸
图1-58b所示为α=0°时晶闸管两端的理论波形图。在一个 周期内晶闸管VT1、VT4和VT3、VT2是交替轮流导通的，以共阴 极的两个管子为例，当管子VT1导通时，忽略晶闸管的管压降， 管子两端的电压近似为零；在管子 VT1截止期间，由于 VT3处于 导通状态，因此截止的管子将承受 U2的全部反向电压波形。
3)移相范围0°～180°。 4)单相全控桥式整流调光灯电路参数的计算： 1+ cosa
2
输出电压平均值的计算公式：
负载电流平均值的计算公式：
流过晶闸管电流平均值：
流过晶闸管电流有效值：
晶闸管可能承受的最大电压为:
2．触发电路工作原理分析 触发电路工作电源是由主电源经同步变压器后提供的。在本任务
中，主电路与触发电路的采用同一电源电压，而且整流变压器与同步变 压器的原边接法一致。但是主电路是将整流变压器次级相电压作为输入 电压，而单结晶体管触发电路是将同步变压器次级的线电压作为输入电 压，这样同步变压器次级的线电压超前整流变压器次级的相电压 30°， 这样便可保证触发电路能够在主电路电压过零点 (α=30°)时输出脉冲， 但是也是由于这个原因，触发电路无法送出 α≥150°的脉冲，因此负载 的两端无法测到控制角大于150°的输出电压波形。脉冲输出后经脉冲变 压器进行隔离后送入晶闸管的门极。
3．脉冲形成放大环节
脉冲形成环节VT4、VT5组成，VT7、VT8组成脉冲放大电路。 当VT4截止时，VT5饱和导通。 图1-63 锯齿波同步移 相触发电路各点波形冲输出。VT7、VT8处于截止状态，脉冲变压 器TP二次侧无脉电容C3充电，充满后电容两端电压接近2Ec (30V)。当VT4导通时，A点电位由+Ec (+15V)下降到1.OV左右， 由于C3两端的电压不能突变，VT5基极电位迅速降至-2Ec(30V)，VT5立即截止。VT5集电极电压由-Ec(-15V)上升到钳位电 压+2.1V(VD6、VT7、VT8三个PN结正向压降之和)，VT7、VT8导 通，脉冲变压器TP二次侧输出触发脉 冲。与此同时，电容C3经 +15V、Rll、VD4、VT4放电和反向充电，使VT5基极电值上升，直 到Ub5＞- Ec（-15V），VT5又重新导通。使VT7、VT8截止，输出 脉冲终止。输出脉冲前沿由VT4导通时刻确定，脉冲宽度与反向 充电回路时间常数R11C3有关。
转载--调光灯电路连接与调试
1
2 3 1 2
暗
暗 暗 亮 亮
正向
正向 正向 正向 正向
反向
零 正向 正向 零
暗
暗 亮 亮 亮
关断实验
3
亮
亮
正向
正向（逐渐减小 到接近于零）
反向
任意
亮
暗
4
2．工作原理
晶闸管关断实验说明： （1）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或者 承受反向电压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子， 这种状态称为反向阻断状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单 向导电性。 （2）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电压， 晶闸管不导通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所不具备的。 （3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导 通，这种状态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特 性。 （4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处 于导通状态。即门极对管子不再具有控制作用。
2．晶闸管的主要参数
3）门极参数 （1）门极触发电流 室温下，在晶闸管的阳极—阴极加上6V的正向阳极电压，管子 由断态转为通态所必需的最小门极电流，称为门极触发电流。 （2）门极触发电压 门极触发电压产生门极触发电流所必需的最小门极电压，称 为门极触发电压。
2．晶闸管的主要参数
4）动态参数 （1）断态电压临界上升率du/dt du/dt是在额定结温和门极开路的情况下，不导致从断态到通态 转换的最大阳极电压上升率。。
2．工作原理
第五步：按图（e）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极 和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。 第六步：按图（f）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极 和阴极之间也加正向电压，指示灯亮，晶闸管导通。
项目1-调光灯电路的安装与调试
2.1 整流器的性能指标
定义：
利用电力电子器件的可控开关特性把交流电能 变为直流电能的整流电路构成的系统称为整流器。
整流器电路性能和控制方式必须满足的要求： （1）输出的直流电压大小可以控制； （2）输出直流侧电压和交流侧电流中的纹波都必 须限制在允许范围内； （3）整流器的效率要高。
额定电流有效值为：
IT
1
20(Ims
int)2dt Im
2
（1.3.4）
现定义某电流波形的有效值与平均值之比为这个电流波形的波
形系数，用Kf表示：
K 电流有效值 f 电流平均值
（1.3.5）
根据上式可求出正弦半波电流的波形系数：
Kf
IT 1.57
IT(AV) 2
（1.3.6）
这说明额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，其额定有效值为 IT = Kf IT(AV) = 157A。
器
晶闸管
触发电路
主电路
任务一 认识晶闸管
晶闸管按外形封装形式可分为小电流塑封式（小容量，一般额定电流10A 以下）、小电流螺旋式、大电流螺旋式（螺旋式额定电流一般介于10A至 200A之间）和大电流平板式（额定电流在200A以上）
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
电力电子技术的应用
电力电子技术广泛地用于工业自动控制、牵引运输、电能 变换、家用电器、变频系统等领域。 一、可控整流
将交流电变为直流电
（1）公交电车：市电输送时用交流成本比较低，故用于电车时要把高压交流 变成合适电压值的直流，交变直就是一个“整流”过程。 （2）直流电机的调速、同步电机的励磁、电焊等
单相半波整流滤波电路的安装与调试
1.6 单相半波整流滤波电路的参数测量
机电设备基本电路安装与调试
1.二极管的结构 二极管在电路中用文字符号“VD”来表示，其内部是一
个PN结，从P型区引出的引脚称为正极或阳极，从N型区引出 的引脚称为负极或阴极，二极管的结构、图形符号如图6-1-1 所示。
图6-1-1 二极管结构符号图
1.1 认识二极管
DV D V
2.常用二极管的外形、符号及特性
由于二极管的单向导电性，广泛地应用于整流、限幅、
检波等场合，常见二极管外形、图形符号见表6-1-1。
表 6-1-1
常见二极管外形、图形符号及特性
二极管种类
外形
图形符号
特性
整流二极管 带色环的一端为负极
具有单向导电性，即当外 接正电压时，电阻很小， 接负电压时，电阻很大。 常用于整流电路中，将交 流电转换成脉动直流电。
稳压二极管 带色环的一端为负极
机电设备基本电路安装与调试
单相半波整流滤波 电路的安装与调试
半波整流滤波电路是一种利用二极管的单 向导通特性和电容充放电特性来进行整流和滤 波的电路。该电路结构简单，是学习整流滤波 知识的基础。
通过本任务的学习，完成半波整流滤波电 路的安装与调试，掌握测量电路相关参数的方 法。
1.1 认识二极管
当次级电压 到达峰值后又下降到小于
时，整流二极管VD因 而截止，于是电容C 通过负载电阻 进行放电，因为放电时间常
数 通常远大于充电时间常数，所以放电时
间较长，输出电压下降较慢。放电过程一 直持续到下一个次级电压 的正半周，此时
又开始对电容C充电。由于电容的充放电反 复进行，输出波形脉动减小，曲线较为平 滑，实现了滤波效果，输出波形如图6-1-3 （b）所示。
台灯调光电路的安装和测试教案
二、单结晶体管自激振荡电路
9—14单结晶体管自激振荡电路
图9—14是单结晶体管自激振荡电路，作原理简述如下：
⒈触发信号的产生
接通电源后，电源E经过Rp和Re对电容C充电，电容电压uC指数规律上升。当uC上升到uP时（即ue≥uP），单结晶体管VT迅速导通,电容电压uC瞬间加至R1的两端,uO出现突跳变；同时,电容C通过R1放电,即使电容电压uC通过R1放电，uO出现缓慢下降;因此在R1上产生一个尖脉冲电压uO；见图9—14（b)。
图9-12单相半波可控整流波形
㈡单相桥式可控整流电路
图9—13是单相半控桥式可控整流电路，电路中四个整流元件有两个是晶闸管(V1、V2)，两个是二极管（VD1、VD2)故称为半控桥式.若四个整流元件是晶闸管,则称为单相全控桥式可控整流电路.其工作原理简述为
图9—13单相半控桥式可控整流电路及波形
在u2的一个周期里，不论u2是正半周（即u2＞0)或u2是负半周（即u2＜0),总有一只晶闸管和一只二极管同时导通,从而在负载RL上得到单向的全波脉动直流电uL。
课题
任务九晶闸管及其应用
9。2台灯调光电路的安装和测试
课型
新课
授课班级
授课时数
2
教学目标
1、掌握单向半波可控整流电路的原理
2、掌握单向桥式可控整流电路的原理
教学重点
单结晶体管自激振荡原理
教学难点
台灯调光的安装和测试
学情分析
教学效果
教后记
导入新课
向学生展示台灯调光电路，提出本次任务，激发学生的兴趣。
讲授新课
基础知识
单相半波可控整流电路仿真实现
单相半波可控整流电路仿真实现
姓名：杜欢欢学号：2011301030101 班级：电技111 一、单相半波可控整流电路基本工作原理
（1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
单相半波电阻性负载可控整流电路原理图如图1所示：
图1 单相半波电阻性负载可控整流电路
经理论分析得，单相半波电阻性负载可控整流电路理论分析波形如图2所示：
图2 单相半波电阻性负载可控整流电路理论波形
二、单相半波可控电路仿真实现及结果分析
于MATLAB的 Simulink 仿真模块的单相半波电阻性负载可控整流电路仿真模型如图 3所示：
图3 单相半波电阻性负载可控整流电路仿真模型
仿真模型中使用的模块提取路径见表1：
表1
仿真波形:采用以上参数,品闸管的控制角= 30，单相半波电阻性负载可控整流电路仿真波形如图4所示：
图4 仿真波形
三、软件的界面
其界面上的功能解释如下：
1.菜单
2. 工具栏
3. 命令窗口
4. 当前路径浏览器
5. 工作空间浏览器
6. 命令历史浏览器。
单相半波可控整流电路实验步骤
单相半波可控整流电路实验步骤一、将实验台左侧面大旋钮逆时针（向“小”指示方向）转到头。
二、将PAC14单元中“单结晶体管触发电路”中的“RP”可调旋钮顺时针转到头。
三、将MEC42单元中的“R3”、“R4”两个可调电阻旋钮逆时针（向“增大”方向）转到头。
四、按图接线。
五、打开实验台左侧MEC01单元中的“电源总开关”。
六、将MEC01单元中的“电压指示切换”开关拨到“三相调压输出”档，调节实验台左侧面大旋钮，使“电压指示”指针大概指到30左右。
七、将示波器探头接到电阻负载两端，此时开始将PAC14单元中“单结晶体管触发电路”中的“RP”可调旋钮向逆时针方向慢慢旋转，过程中可观察到单相半波可控整流电路中负载两端电压波形的变化。
（观察过程中可由负载两端电压波形推断触发角大小，此时最好不要让触发角大于120度，否则实验台容易报警停机）八、若观察过程中因为各种原因无法观察到正确波形，应按MEC01单元红色“停止”按钮，然后查找原因。
排除问题后，重新返回第一步开始向下进行。
若观察过程正确无误，则向下第九步进行。
九、观察完负载两端波形后，按MEC01单元红色“停止”按钮。
然后将示波器探头改接到晶闸管两端，再将PAC14单元中“单结晶体管触发电路”中的“RP”可调旋钮顺时针转到头。
十、按MEC01单元绿色“启动”按钮重新给电路通电，此时开始将PAC14单元中“单结晶体管触发电路”中的“RP”可调旋钮向逆时针方向慢慢旋转，过程中可观察到单相半波可控整流电路中晶闸管两端电压波形的变化。
（观察过程中可由晶闸管两端电压波形推断触发角大小，此时最好不要让触发角大于120度，否则实验台容易报警停机）十一、以上为单相半波可控整流电路带电阻性负载的情况。
十一、如要观察单相半波可控整流电路带阻感性负载的情况，仍然按图接线，需要添加的是将PAC10单元中的“L”电感串入到电路的负载部分。
（电感接200mH 端）十二、若要观察单相半波可控整流电路带阻感性负载且有续流二极管的情况，则在第十一步的基础上，再将PAC09A单元中“不控整流元件”内VD1~VD7共7个电力二极管中任意选一个接入电路即可。
单相半波可控整流电路的实验流程及设计要点
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单相半波可控整流电路
(2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I
直流输出电压有效值U :
U
1 2π
2U2 sin t 2dt U2
1 sin 2 π
4π
2π
输出电流有效值I :
I U U2 1 sin 2 π
R R 4π
2π
3.1 单相半波可控整流电路
(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变
所以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一 个续流二极管。
3.1 单相半波可控整流电路
图3-4 带阻感负载(接续流管)的 单相半波电路及其波形
2.接续流二极管时
❖ 工作原理
u2＞0：uT＞0。在ωt=α处 触发晶闸管导通， ud= u2
续流二极管VDR承受反向电 压而处于断态。
u2＜0：电感的感应电压使
S U2I2 U2 220
(4) 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：
IT I
则
I T(AV)
(1.5~
2) IT 1.57
取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：
IT(AV) 56.1 A (取系列值100A)
（5）晶闸管承受的最高电压：
Um 2U2 2 220 311V
考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为
VDR承受正向电压导通续流，
晶闸管承受反压关断,ud=0。
如果电感足够大，续流二 极管一直导通到下一周期
晶闸管导通，使id连续。
3.1 单相半波可控整流电路
由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后， 输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可 以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电 流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形 和流过续流二极管的电流波形是矩形波。
单相半波可控整流调光灯电路的连接与调试
1） α = 0 o 时的波形分析
分析:
在电源电压正半周区间内，触发脉冲 触发晶闸管VT导通，负载上得到输出电 压的波形是与电源电压相同形状的波 形；当电源电压过零时，晶闸管也同时 关断，负载上得到的输出电压为零；在 电源电压负半周内，晶闸管承受反向电 压不能导通，直到第二周期触发电路再 次施加触发脉冲时，晶闸管再次导通。 晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通 期间，忽略晶闸管的管压降，
图1-27 红表笔接阳极，黑表笔接阴极测试
图1—28 黑表笔接阳极，红表笔接阴极测试
•将红表笔接晶闸管的控制极，黑表笔接晶闸管的阴极观察指针摆动情况，如图1-29所示。再将黑 表笔接晶闸管的控制极，红表笔接晶闸管的阴极观察指针摆动情况，如图1-30所示。晶闸管正常 工作的情况下，当黑表笔接控制极，红表笔接阴极时，阻值应很小；当红表笔接控制极，黑表笔 接阴极时，由于在晶闸管内部控制极与阴极之间反并联了一个二极管，对加到控制极与阴极之间 的反向电压进行限幅，防止晶闸管控制极与阴极之间的PN结反向击穿，因此，所测得的阻值也 应不大。
3
晶闸管在反 向阳极电压 作用下，不 论门极为何 电压，它都 处于关断状 态 晶闸管同时 在正向阳极 电压与正向 门极电压作 用下，才能 导通 已导通的晶 闸管在正向 阳极作用 下，门极失 去控制作用 晶闸管在导 通状态时， 当阳极电压 减小到接近 于零时，晶 闸管关断
1 2 3 1 2
暗 暗 暗 亮 亮 亮
α = 30 o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
触发 导通 时刻
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
过零 关断 时刻
α = 60 o 时的波形分析
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
项目七 调光台灯电路的制作与调试
项目七调光台灯电路的制作与调试学习目标（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）能识别常用晶闸管，能对晶闸管进行简单的检测。
（3）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（4）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。
（5）会制作调光台灯电路（6）会用相关仪器仪表对调光电路进行调试与测量。
工作任务（1）识别检测晶闸管。
（2）制作单结晶体管触发电路。
（3）制作家用调光台灯，并选择仪器仪表对电路进行调试和检测。
模块一单相可控整流电路的识读任务一晶闸管的识别与检测看一看单向晶闸管的结构与符号晶体闸流管又名可控硅，简称晶闸管。
是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。
它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。
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，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。
晶闸管外形如图7-1-1所示，有小型塑封型（小功率）、平面型（中功率）和螺栓型（中、大功率）几种。
单向晶闸管的内部结构如图7-1-2(a)所示，它是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G。
单向晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP三极管和一只NPN三极管组成的复合管，如图7-1-2（b）所示。
图7-1-3是其电路图形符号。
做一做单向晶闸管工作条件测试1、测试电路（a）（b）（c）（d）图7-1-3 晶闸管导通试验2、测试步骤（1）如图7-1-3（a）所示电路中，晶闸管加正向电压，即晶闸管阳极接电源正极，阴极接电源负极。
开关S不闭合，观察灯泡的状态。
灯______(亮、不亮)。
（2）如图7-1-3（b）所示的电路中，晶闸管加正向电压，且开关S闭合。
观察灯泡的状态。
灯________(亮、不亮)；再将开关打开，如图7-1-3（c）灯______ __(亮、不亮)。
（3）如图7-1-3（d）所示电路中，晶闸管加反向电压，即晶闸管阳极接电源负极，阴极接电源正极。
3.项目一任务三 单相半波可控整流电路调试
5、电源电压负半周，晶闸管阳极为“-”，为什么晶闸管还可以导通？
二、相关知识
05 单相半波可控整流电路电阻电感性负 载工作 原理
结论：由于电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也 不会关断，使负载电压波形出现部分负值，其结果使输出电压平均值Ud减小。电感越 大，维持导电时间越长，输出电压负值部分占的比例愈大，Ud减少愈多。当电感Ld非 常大时（满足ωLd>>Rd，通常ωLd>10Rd即可），对于不同的控制角α，导通角θ将 接近2(π-α)，这时负载上得到的电压波形正负面积接近相等，平均电压Ud≈0。可见， 不管如何调节控制角 ，Ud值总是很小，电流平均值Id也很小，没有实用价值。
二、相关知识
05 单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 电 阻 电 感 性 负 载 工 作 原 理 u2
ud
晶闸管 承受正 向电压 开始时
刻
1、什么时候晶闸管开始承受正向电压？
2、控制角α=0°时，触发脉冲在哪里出现？
3、晶闸管什么时候关断？
id
4、晶闸管导通后，负载两端电压=？
流过负载电流=？
ud
id
分析负载两端电压波形
（1）晶闸管导通时：负载两端电压与电源电压
的关系。流过电阻的电流和电压的关系？
（2）晶闸管截止时：负载两端电压为多少？
二、相关知识
02 单相半波可控整流电路电阻性负载工 作原理
1．控制角=0°时
u2
ud
分析晶闸管两端电压波形 （1）晶闸管导通时：晶闸管两端电压为多少？ （2）晶闸管截止时：晶闸管两端电压为多少？
二、相关知识
06 单相半波可控整流电路电阻电感性负 载参数 计算
单相半波可控整流电路(阻感性负载加续流二极管)
03 续流二极管
续流二极管的作用
防止反向电流
在晶闸管关断期间，如果没有续流二极管，阻感性负载中的电流会反向流动， 可能导致设备损坏。续流二分反向电压，从而降低加在晶闸管上的反向电压，保护 晶闸管不受过电压的损坏。
续流二极管的选择与使用
测试设备
万用表、示波器、电源等。
测试结果分析
观察整流电路的输出电压和电流波形，分析其性能指标，并与理论 值进行比较。
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耐压要求
选择续流二极管时，应考虑其反向击 穿电压是否满足电路需求。
电流容量
根据阻感性负载的电流大小选择合适 的电流容量的续流二极管，以确保其 能够承受较大的电流。
开关频率
在高频开关状态下使用的二极管应具 有良好的开关性能和较小的反向恢复 时间。
安装方式
续流二极管应安装在散热良好的地方， 并确保其连接牢固可靠。
详细描述
在整流器导通期间，输入电压施加到阻感负载上，产生正向的电压波形。当整流 器截止时，续流二极管导通，将负载电流继续传递，此时电压波形为零。
电流波形分析
总结词
在单相半波可控整流电路中，电流波形在整流器导通期间呈 现矩形波形状，而在整流器截止期间呈现零电流。
详细描述
在整流器导通期间，电流从输入电源流向阻感负载，形成矩 形波形状。当整流器截止时，续流二极管导通，负载电流通 过二极管继续流动，此时电流波形为零。
乎没有无功损耗。
感性负载
02
主要特点是电流滞后于电压，功率因素较低，会产生较大的无
功损耗。
阻感性负载
03
同时具有电阻性和感性负载的特点，电流和电压之间有一定的
相位差，功率因素较低。
单相半控桥式整流调光灯电路的调试与维护
项目一项目一 晶闸管单相调光灯电路晶闸管单相调光灯电路的调试与维护任务3 单相半控桥式整流调光灯电路的调试与维护一、教学目标 1．能阅读单相半控桥式整流调光灯电路图 2．能理解单相半控桥式整流调光灯电路工作原理 3．能进行单相半控桥式整流调光灯电路的接线 4．能使用电工电子仪表进行单相半控桥式整流调光灯电路的调试 5．能对单相半控桥式整流调光灯电路进行维护二、工作任务ss b）实物图图1-48 单相半控桥式整流调光灯电路 三、实践操作1．设备、工具、材料准备操作中将用到的电工常用工具、电烙铁、万用表、仪器、印制电路板及表1-4所列元器件。
2．选择和检测元器件按图1-48b中给出的元器件的参数选择触发电路的元器件。
用万用表对所选择的管子进行简单的测试，检查管子正常与否。
其方法与任务1、2中讲述的方法相同。
图1-48 单相半控桥式整流调光灯电路 3．电路组成由图1-48可见，单相半控桥式整流调光灯电路的触发电路与单相半波可控制流调光灯电路相同，采用的都是单结晶体管触发电路。
主电路部分由电桥和小灯泡组成。
电桥有两个二极管和两个晶闸管组成。
触发电路的触发脉冲接在两个晶闸管的控制极上 4．电路安装(1)根据铆钉板上焊孔的距离将元器件的管脚掰成相应的形状。
(1)(2)按照焊接工艺的要求将各元器件焊接固定在铆钉板上，(2)图1-49所示为元器件固定完成后的电路板。
(3)按照焊接工艺的要求用导线将进行线路的连接，(3)完成电路的安装如图1-48a所示。
5．电路调试焊接完成经检查合格后，将主电路和触发电路的电源端按电压等级接到具有两套次级绕组的变压器上，然后送电对触发电路的各点进行相应的调试和测量。
本任务中的触发电路和前一任务一样，在每个周期内输出两组频率相同且可以调节，管子导通与否取决于两个管子的阳极电位。
另外，在触发电路输出的脉冲列中起作用的只有的一个脉冲。
主电路与触发电路的相位对应关系如图1-50所示。
任务一 单相可控整流电路的安装与调试
变流技术
任务一 单相可控整流电路的安装与调试 任务二 三相可控整流电路的安装与调试 任务三 逆变电路的安装与调试
任务一 单相可控整流电路的安装与调试
一、学习目标 1、能掌握晶闸管的结构、符号。能判断晶闸管的好坏。 2、能掌握晶闸管的导通、关断条件。能掌握晶闸管的过压和过流 保护方法。 3、能够检测单结晶体管。能够正确分析单结晶体管触发电路工作 原理。 4、能掌握晶闸管单相可控整流电路工作原理。 5、能正确装接并调试电路。 6、能对调试过程中出现的故障进行检修排除。
直流斩波 逆变
例如，我们常见的充电器，就使用了交流电变直流电的变流技术。
（二）电力电子技术的发展过程
史前期 （黎明期）
晶体管诞生
晶闸管问世 （电力电子技术元年）
全控型器件迅速发展
1904
1930
1947 191957 191970 1980 1990 2000 t(年)
电子管问世
水银（汞弧） 整流器时代
晶闸管时代
IGBT 出现 功率集成器件
（三）变流技术的应用 1、可控整流
把不变的交流电压变换成可调的直流电压。
2、有源逆变 把直流电变换成与交流电网同频率的交流电，并将交流电能
回馈给交流电网。
3、交流调压 把不变的交流电压变换成电压有效值可调的交流电压。
4、逆变器（变频器） 把电网的交流电变换成频率和幅度均可调的交流电供给负载，
通过实验我们可以得出以下结论:
(1)当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压 或者承受反向电压，晶闸管均不导通，只有很小的反向漏电流流 过管子，这种状态称为反向阻断状态。
(2)当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电 压，晶闸管不导通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所 不具备的。
调光灯电路
任务三单相半波整流调光灯电路调试1.3.3 单相半波整流调光灯电路实验一、实验目的1、掌握单相半波可控整流电路在电阻负载时,在不同控制角下负载上的电压波形与晶闸管上的电压波形。
2、能正确使用示波器识读晶闸管在不同控制角的电压波形。
二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。
3 DJK03-1 晶闸管触发电路该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。
4 D31 数字显示直流仪表该挂件包含“直流电压表”、“直流毫安表”和“直流安培表”三个可选显示档位的数字显示仪表。
5 D42三相可调电阻6 双踪示波器7 万用表三、实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在前面的课程及任务实验中学习过。
将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的正桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻。
直流电压表及直流电流表从D31挂件上得到。
单相半波可控整流电路电阻性负载电路图四、实验内容(1)单结晶体管触发电路的调试。
(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。
(3)单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。
五、实验方法(1)单相半波可控整流电路接电阻性负载按实验电路图接线。
将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管VT两端电压U VT的波形，调节电位器RP1，观察α =30°、60°、90°、120°、150°时U d、U VT的波形，并测量直流输出电压U d和电源电压U2，记录于下表中。
α30° 60° 90° 120° 150°U2U d（记录值）U d/U2U d（计算值）上表中的U d（计算值）由公示：U d=0.45U2(1+cosα)/2求得。
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四、问题探究
单相半波可控整流电路 1．电阻性负载（调光灯主电路）
晶闸管承受正向电压，此时加入触发脉冲晶闸管导通，负载上得到输出电压 的波形是与电源电压相同形状的波形；
电源电压过零时，晶闸管也同时关断，负载上得到的输出电压为零；在电源 电压过零点到之间的区间上，虽然晶闸管已经承受正向电压，但由于没有触发脉 冲，晶闸管依然处于截止状态。
IDRM 和IRRM分别是对应于晶闸管承受断态重复峰值电压 UDRM和反向重复峰值电压URRM时的峰值电流。 5）浪涌电流ITSM
ITSM 是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温 超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
2．晶闸管的主要参数
（3）门极参数
1）门极触发电流 室温下，在晶闸管的阳极—阴极加上6V的正向阳极电压，管子
1
RT、1kΩ、1w或1.2 kΩ、 lw
1
RT、4.7kΩ、1/8 W
l
RT、360Ω、1/8 W
1
RT、51Ω、1/8 W
1
Wபைடு நூலகம்、100kΩ、0.25 W
l
CGZX. 0.15 uF/160 V
1
220 V
1
三、实践操作
1．设备、工具、材料
准备操作中将用到的电工常用工具、电烙铁、万用表、仪器、印制电路板。
Rd 2π
4π
P UI π −α sin 2α
3．
cosϕ = = = S U2I
+
= 0.5
2π 4π
4．根据额定电流有效值IT大于等于实际电流有效值I相等的原则 IT≥I，则 IT(AV)≥(1.5~2) I T
1.57
取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为 IT(AV)≥42.4~56.6A。
按电流等级可取额定电流50A。
2.晶闸管结构
又称为可控硅，是一种由硅单晶材料制成的大功率半导体元器件，各管脚名称分别为阳极 A、阴极K、具有控制作用的控制极（门极）。
（a）结构
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K a)
A
IA PNP
V1 G IG Ic1
Ic2 R
NPN V2
S
EG
IK
EA
K
b)
（b）等效电路
c）图形符号
小电流 塑封式
（2）单相半波可控整流带电阻性负载电路参数的计算
1）输出电压平均值与平均电流的计算：
∫1 π
U d = 2π α 2U 2 sin ωtd(ωt) =
2U 2 2π
[− cosωt]απ
=
2U 2 2π
(1 +
cosα )
=
0.45U 2
1+
cosα 2
Id
= Ud Rd
= 0.45U 2 Rd
1 + cosα 2
晶闸管的电流的有效值与额定值的的关系为：
ITn = 1.57IT(AV)
例如额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为 157A。
选择晶闸管额定电流的原则：管子在额定电流时的电流有
效值大于其所在电路中可能流过的最大电流的有效值，同时取倍的余 量，即：
1.57I T(AV) = I T ≥ (1.5 ~ 2)I Tm
晶闸管的额定电压为UTn=(2~3)UTM=(2~3) 2 × 220
=622~933V.
按电压等级可取额定电压700V即7级。
选择晶闸管型号为：KP50－7。
1．晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管的阳极与阴极间电压和阳极电流之间的关系，称为阳极 伏安特性。
（1）晶闸管的电压定额 1）断态重复峰值电压UDRM
U Tn ≥ （2 ～ 3 ）U TM
4）通态平均电压UT（AV）
在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时， 阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管压 降），约为1.5V。
（2）、晶闸管的电流定额
1）额定电流:通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件 下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载电路中，当不超过额定结温且 稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值，称为晶闸管的额定电 流。
（3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导通，这种状 态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特性。
（4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处于导通状态。 即门极对管子不再具有控制作用。
结论
1.晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电 压。 2.关断条件：流过晶闸管的电流小于维持电流。
正向
亮
正向
零
亮
正向
反向
正向（逐 亮 渐减小到 任意
接近于零）
实验后 灯
的情况
结论
暗
晶闸管在反
向阳极电压
暗
作用下，不
论门极为何
电压，它都
暗
处于关断状
态
暗
晶闸管同时
在正向阳极
暗
电压与正向
门极电压作
用下，才能
亮
导通
亮
已导通的晶
闸管在正向
亮
阳极作用
下，门极失
亮
去控制作用
晶闸管在导
通状态时，
暗
当阳极电压 减小到接近
晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通
期间，忽略晶闸管的管压降， uT = 0
在晶闸管截止期间，管子将承受全部反 向电压。
2）α = 30o 时的波形分析
分析： 在 α = 30o 时，晶闸管承受正 向电压，此时加入触发脉冲晶闸 管导通，负载上得到输出电压的 波形是与电源电压相同形状的波 形；同样当电源电压过零时，晶 闸管也同时关断，负载上得到的 输出电压为零；在电源电压过零 点到之间的区间上，虽然晶闸管 已经承受正向电压，但由于没有 触发脉冲，晶闸管依然处于截止 状态。
I T(AV)
≥
(1.5
~
2) ITm 1.57
例题
例1： 一晶闸管接在220V交流电路中，通过晶闸管电 流的有效值为50A，问如何选择晶闸管的额定电压和额 定电流？
解：晶闸管额定电压
U Tn ≥（2～3）UTM =（2 ～ 3） 2×220V=622 ～ 933V
按晶闸管参数系列取800V，即8级。
二、工作任务
触发电路
主电路
序 号
符号
1
VD1—VD4
2
VD5
3
V
4
VT1
5
Rl
6
R2
7
R3
8
R4
9
RP
L0
C
11
HL
元器件明细表
名称 二极管 稳压管 单结晶体管 晶闸管 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电位器 电容器 灯泡
型号与规格
件数
1N4001
4
2CW21A(18~21 V)
1
BT33A
1
KPl-7
3）晶闸管电流有效值与管子两端可能承受的最大电压为： 流过晶闸管电流的有效值：
I = U 2 π − α + sin 2α
晶闸管可能承受的正反向峰值电压为： Rd 2π
4π
4）功率因数
U TM = 2U 2
P UI π − α sin 2α
cosϕ = = =
+
S U2I
2π
4π
例题
例1－3 单相半波可控整流电路，阻性负载，电源电压U2为 220V，要求的直流输出电压为50V，直流输出平均电流为 20A，试计算：
α = 30o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
触发
（a）输出电压波形
导通 时刻
（b）晶闸管两端电压波形
过零 关断
时刻
α = 60o 时的波形分析
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
α = 60o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
（a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
α = 90o 时的波形分析
规定，当门极断开晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上 的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值电压，用 UDRM表示。
2）反向重复峰值电压URRM
规定当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上
的反向峰值电压为反向重复峰值电压，用 URRM表示。
3）额定电压
将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。 通常标准电压等级规定为：电压（ 在1000V以下，每100V为一级， 1000V到3000V，每200V为一级，用百位数或千位和百位数表示级数。 选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的 2-3 倍，即：
1） α = 0o 时的波形分析
（a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
分析:
在电源电压正半周区间内，触发脉冲 触发晶闸管VT导通，负载上得到输出电 压的波形是与电源电压相同形状的波 形；当电源电压过零时，晶闸管也同时 关断，负载上得到的输出电压为零；在 电源电压负半周内，晶闸管承受反向电 压不能导通，直到第二周期触发电路再 次施加触发脉冲时，晶闸管再次导通。
于零时，晶
闸管关断
晶闸管关断实验说明：
（1）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或者承受反向电 压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子，这种状态称为反向阻断 状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单向导电性。
（2）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电压，晶闸管不导 通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所不具备的。
�晶闸管的控制角。 �输出电流有效值。 �电路功率因数。 �晶闸管的额定电压和额定电流，并选择晶闸管的型号。