晶闸管及可控整流电路
晶闸管与单向可控整流电路
• 工作原理 设图中 负载 RL为电阻性负载
u2 2U2 sint
（1）晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流 电压u2 是正半周还是负半周，晶闸管都不会导通。这时，负载端电压uo=0、负载电流 io=0， 因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即UT=U2。
。
控制极相对于阴极接的是反向电 压，这时灯不亮，说明晶闸管也 不导通。
图（e）晶闸管的控制极和 阴极均接正向电压，阳极接 反向电压，此时灯不亮，说 明晶闸管也不导通，此时处 于反向阻断状态。
综上所述，可得出晶闸管有以下几个特点： （1）晶闸管导通是条件是阳极和门极均加正向电压。 （2）晶闸管导通后，门极就失去了控制作用。 （3）晶闸管的阻断条件是去掉阳极电压或阳极加反向电 压，或减小阳极电压使晶闸管中的电流IA小于维持电流IH。
晶闸管与单向可控整流电路
•1.1 晶闸管
晶闸管全称晶体闸流管，旧称可控硅 简称SCR。
它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶 闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。晶 闸管只需几十到几百毫安的小电流，就能控制几百至几千 安的大电流，使电子技术从弱电领域扩展到强电领域。晶 闸管作为电力电子器件，具有体积小，重量轻，效率高等 优点，因此应用极为广泛。
门极G
阴极K
• 晶闸管的外形 •
• 晶闸管的工作原理 我们可以通过下图所示的电路图来说明晶闸管的工作
原理。在该图中电源、晶闸管和负载白炽灯组成的回路 为晶闸管主回路，由电源、开关、负载和晶闸管门极及 阴极组成的回路为晶闸管控制回路。
如图（a）晶闸管阳极经白 炽灯接电源的正极，门极 经电阻接电源的正极开关 断开，灯不亮，说明没有 触发信号，晶闸管不导通。
8-2 晶闸管整流电路
§8-2 晶闸管整流电路课程名称电子技术基础课程性质专业基础课授课专业授课地点授课班级授课时数6学时授课内容分析晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
可控整流是实现交流到可变直流之间的转换。
晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。
晶闸管整流电路按电源极性可以分为单相整流和三相整流；按整流方式可以分为半波可控整流和半控桥式整流。
电感性负载与电阻性负载对晶闸管会产生一定的影响，易发生失控现象，解决的办法是常在负载两端并联一个续流二极管。
在讲述整流时，同第四章二极管整流内容比较，突出本章的“可控”的特性。
重点介绍单相可控整流电路和三相半波可控整流电路，三相半控桥整流电路是最大的难点，只需了解不同控制角时输出电压的波形特点。
教学目标知识目标1.掌握单相、三相可控整流电路的电路的结构特点；2.掌握单相可控整流电路的工作原理；3.了解三相可控整流电路的工作原理，了解不同控制角时输出电压的波形特点；4.了解电感负载时，可控整流电路的失控现象及消除方法。
能力目标1.根据不同的单相可控整流电路，会绘制不同控制角下的输出电压和电流波形，会计算输出电压、电流，会选择晶闸管与整流二极管；2.可控整流电路电感性负载加续流二极管，会计算电路的有关参数；熟练查阅晶体管手册，能够正确选择晶闸管与整流二极管。
情感目标1．通过学生主动参与的教学活动，培养学生的学习兴趣；2．通过积分奖励等环节的实施，使学生得成功的体验，增强学生学习自信心；3．培养学生乐于探究的精神；4．通过分组教学，培养学生小组合作的团队精神。
教学重点1.单相和三相半波可控整流电路工作原理；2.单相可控整流电路电感性负载时的失控现象的分析。
第 1 页共11页教学难点单相半控桥式整流电路、三相半控桥式整流电路工作原理教学资源 及手段一体化教室；“学习通”课程学习平台；网络视频资源；课前上传到学习通的教学课件；动终端（手机）；黑板及彩色粉笔。
晶闸管可控整流电路_图文
如EG 加反压 无论EA 是正或负
L不亮 KP截止
EA 加正压，S断开 EA 加正压， S闭合 KP导通后，S再断开
L不亮
L亮
L仍亮
KP截止
KP导通
KP仍导通
晶闸管导通的条件：
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压 。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压
或晶正闸向管脉导冲通(后正，向控触制发极电便压失)。去作用。 依靠正反 馈，晶闸管仍可维持导通状态。
(3)工作波形(加续流二极管)
O
2
t
O
t
iL
t
O
t
加续流二极管整流输出电压及电流的平均 值与电阻性负载相同
改变控制角，可改变输出电压Uo ,移相范围
二、 单相全控桥式整流电路
1. 电阻负载
工作原理
a
(1)电压u 为正半周时
T1和DT4承受正向电压 。
+
u
–
T1
T3
加触发电压, 则T1和
UF: 通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，
晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全
导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
晶闸管型号及其含义
KP
家用电器： “节能灯”、变频空调
• 其他： UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
13.1 电力电子器件
一、 电力电子器件的分类
1.不控器件，如整流二极管。 2.半控器件，如普通晶闸管。 3.全控器件，如可关断晶闸管、功率晶闸 管等。
晶闸管及其整流电路(精)
第六节晶闸管及其整流电路晶闸管又称可控硅，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。
晶闸管分普通晶闸管和特种晶闸管，特种晶闸管有快速晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等，人们所说的晶闸管是指普通型晶闸管。
一、晶闸管的外形、结构和符号晶闸管由三个PN结和四层半导体材料组成。
晶闸管的三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）、控制极（G）。
三个PN结分别为J1、J2和J3。
晶闸管的符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。
二、晶闸管的工作原理晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了，一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。
晶闸管工作原理可用如图所示的实验电路验证。
图（a）所示为晶闸管反向偏置情况，无论是否给控制极加电压，都无法使晶闸管导通，灯泡不发光。
图（b ）所示为晶闸管加正向偏置电压，阳极A 接高电位，阴极K 接低电位，但控制极G 没有接任何电压，晶闸管仍然处于关断状态，串联的灯泡不发光。
图（c ）所示为晶闸管加正向偏置电压的基础上，给控制极G 加一个幅度和一个宽度都足够大的正电压，此时晶闸管导通，串联的灯泡发光。
图（d ）所示为晶闸管导通后，若去掉控制极的电压，晶闸管仍然能保持导通状态，灯泡仍然发光。
综上所述，要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加适当的正向触发电压，这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
要注意的是，晶闸管导通后若阳极电流小于某一个很小的电流I H (称为维持电流)时，晶闸管也会由导通变为截止，一旦晶闸管截止，必须重新触发才能再次导通。
晶闸管的单相半波可控整流电路
优点：电路简单，调整方便 导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
t1
t2
ug
晶把闸控管 制组角成α的的变整化流范电围路称可为以移在+相-交范流围电。压不变的iL情况下+，方便地改变直0流输出电压的大小，即可控整流。
R 晶单导闸相通管 半 角u组波θ—1成可—的控晶整整闸流流管电电实路路际可的导以移通在相u的u交范22角2流围度电为。压：不0～变π的L情况下u，L 方便地改变直流输出电t1压的大小，即可控t整2 流。
单相半波可控整流电路
学 校：长治市高级技工学校 授课人：刘新梅 时 间：
单相半波可控整流电路
可控整流
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况 下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
单相半波可控整流电路
把控制角α的变化范围称为移相范围。
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
控制角α——从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通所对应的电角度。
学 校：长治市高级技工学校
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
（1）电路组成及工作原理
学 学
校校： ：长 长（治 治1市 市）高 高级 级电技 技路工工学 学组校 校成及工作原理
学 校：长治市高级技工学校
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优点：电路简单，调整方便 学 校：长治市高级技工学校
（单导单1相通相）半 角 半改波电波θ波路—变形可可组—控控α。成晶整整的及闸流流α工管大电电越作实路路小原际的的大理导，移移，通相相即的范范θ角可越围围度为为改小。：：变。00～～输ππ 出电压uL的
0
控制角α——从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通所对应的电角度。
晶闸管可控整流电路(2)
2021/4/9
8
交流电源回路电感效应
一.三相半波可控整流电路换相过程分析
图中LS为交流电源回路总电感，在无附加电感的条件 下，该电感主要是整流变压器的漏感LT。 为简化换相过程的分析， 假定:⑴大电感负载 id=Id， ⑵忽略回路电阻的影响Rs=0。
23
考虑变压器漏感时的三相 半波可控整流电路波形
T ik
a Ls ia b Ls ib c Ls ic
VT1 VT2
VT3
R ud L
ud ua
ub
uc
O
id ic
ia
ib
ic
ia
Id
O
2021/4/9
t
t
返回
24
u2 ud1
= 0¡ãua
ub
uc
O t1
ud2
ⅠⅡ Ⅲ ⅣⅤⅥ
u2L
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
2. 双窄脉冲 顺序触发某一号元件的同时，为其前一号 元件再补发一个触发脉冲，以保证整流回 路两元件同时具有触发脉冲。这种触发方 式每一晶闸管在一个周期内有两个时间间 隔为60°的脉冲，故称为双窄脉冲触发方 式。
2021/4/9
1
3.4 电动势负载三相可控整流电路
3.4.1 RE负载三相半波可控整流电路
Id 0
dib
Id
6U 2
Ls
cos t
|
6U 2 xs
cos
cos
cos cos Id xs
6U 2
2021/4/9
arccos cos
Id xs
电工电子应用技术 晶闸管可控整流电路教案
单元十三电力电子技术基础（教案）注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学：1．检查出勤情况。
2．检查学生教材，习题册是否符合要求。
3．宣布上课。
引入新课：1．可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
2．通过实物演示及列举实例，让学生了解桥式整流电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。
讲授新课：13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
比较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图13-2-1所示。
在变压器副边电压u的正半周（a端为正）时，T1和D2承受正向电压。
这时如对晶闸管T1引入触发信号，则T1和D2导通，电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。
同样，在电压u的负半周时，T2和D1（讲解）（讲解）观看PPT：整流电路)承受正向电压。
这时，如对晶闸管T 2引入触发信号，则T 2和D 1导通，电流的通路为： b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。
电压与电流的波形如图13-2-2所示。
桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1．晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。
晶闸管可控整流电路
的分别换相，按各条整流工作回路的电源电压相序周期性
切换工作回路，轮流工作。
整 流 电 路 的换相规律
１．对电源系统电压的要求
整流电路在工作过程中，要按照电源电压的变化规律周期性地切换整 流工作回路。为保证在稳定工作状态下能均衡工作，使输出电压电流波形 变化尽可能小，要求电源系统为对称的，且电压波动在一定范围之内。
单相半波整流电路
– 带电阻负载的工作情况 – 带阻感负载的工作情况
单相桥式全控整流电路
– 带电阻负载的工作情况 – 带阻感负载的工作情况
单相桥式半控整流电路
➢ 重点注意：主电路、工作过程及波形分析、 数量关系、不同负载的影响。
复习相关内容：
1.晶闸管的导通条件： 从主回路看，SCR应承受正向阳极电压 从控制回路看，应有符合要求的正向门极电流
d1
id
➢整流桥含两组桥臂，一组为共阴极组接法，一组
VT1 T i2 a
VT2
为共阳极组接法。整流电流由共阴极端流出，经 负载，由共阳极端流回，构成直流电流回路。
桥式不可控整流电路： 两组桥臂都采用整流管
u1
u2
b
ud
R
桥式全控整流电路： 桥式半控整流电路：
两组桥臂都采用晶闸管 一组桥臂采用晶闸管， 另一组采用整流管
2 ．自然换相与自然换相点
在不可控整流电路中，整流管将按电源电压变化规律自然换相，自 然换相的时刻称为自然换相点。 在同一接线组中，除导通的一相元件外，其他相元件均应承受反向电压。
对于共阴极组接法的半波不可控整流电路而言，为高通电路，即总是 相电压最高的一相元件导通。所以，自然换相点在相邻两相工作回路电源 电压波形正半周交点，输出电压波形为电源电压波形正半周包络线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 逆变（直流 交流）
• 斩波（直流 直流）
此外还可作无触点开关等。
17.1 工作原理
1. 结构
PNPN四层半导体结构
A（阳极）
P1 N1 P2 三 个 PN 结 G（控制极）
四 层 半 导 体
N2
K（阴极）
2. 工作原理 符号
阳极
A P1
N1
A P G
N P N P N K
A
控制极
G
K 阴极
R
U E
C uC
振荡波形
(2)振荡过程分析
(a) uE = uC <UP 时，单结管不导通，uo 0。
此时R1上的电流很小，其值为：
U I R1 = R1 RB1 RB 2 R2
R1、R2是外加的，不同于内 部的RB1、RB2。前者一般取 几十欧~几百欧； RB1+RB2 一般为2~15千欧。 U
拨盘式密码锁控制电路
拨盘
2 3 4 5 6
1
12 11 10 9
J T3 D1
UCC
T2 T1
D2
开锁 继电器
7
8
R S
按钮
工作原理
1. 开锁时晶闸管工作情况 根据晶闸管的特性分析可知， T3 开锁时三个晶闸管的工作顺 T2 序应该是：T1–T2–T3。否则 T3或T2将因阳极和阴极间加 T1 不上电压而不导通，继电器 线圈不通电，锁打不开。 T1导通时的路径如图中 虚线，此时发光管D2导 通，给出指示信号。 J D1
电路及工作原理 A uT G K – D + R uL
u1
u2
L
u2正半周时晶闸管导通，u2过零后，电感产生 反电动势。 由于电感反电动势的存在，晶闸管在一定时间内 仍维持导通，失去单向导电作用。
解决办法：加续流二极管D,加入D的目的就是消 除反电动势的影响，使晶闸管在u2过零时关断
2. 单相全波可控整流电路
ucb UZ udb
削
波
d
e
uc C R1
UP UV ueb
电容充、放电
UP-UD
触发脉冲
可控硅桥式整流电路部分 u3 ueb b e ueb 触发脉冲 uL uL 输出电压
u3
T1
D1
T2
RL
D2
问题讨论
1. 单结管触发的可控整流电路中，主电路和触 发电路为什么接在同一个变压器上？ a u2 u1 u3 T1 T2 D2 RL uL
R
E
C uC R1
R2 B2 B1 IR1 uO
(b) 随电容的 充电，uC逐渐升高。当 uC UP 时，单结 管导通。然后电容放电，R1上便得到一个脉冲电压。 uC
UP UV
t U t uC C
R
R2 E
uo
R1
uO
UP、UV-- 峰点、谷点电压 (c) 电容放电至 uc uv时， 单结管重新关断，使 uo0。 R2起温度补偿作用
R
c
R2 d e
RP u2 DZ b
ude t
uc C R1
360 1 = RP C 1 1 f
f—电源电压的频率
4. 输出电压如何调节，其大小如何计算？ 电压的调节 RP 电容充电速度变慢 uL 电压的计算
1 cos UL = 0.9U 2 2
17.6 晶闸管的其他应用
反向击穿电压 额定 正向 平均 电流
I I
F
URSM
IH
UDRM
U U
正向转折 DSM 电压
(2) URRM：反向峰值电压 控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反 向重复电压。一般取URRM = 80% URSM（反向击 穿电压）。普通晶闸管URRM为100V--3000V）
反向击穿电压
URSM
1. 该电路只用一只晶闸管，且其 上无反向电压。
2. 晶闸管和负载上的电流相同。
电路二：
T1 D1 R
L T2 D2
u2
uL
电路 特点
1. 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便 起续流二极管作用。 2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控 制极必须加独立的触发信号。
17.4 触发电路
1. 单结晶体管工作原理
p
u
L
d (w t )
uL
p 2p
wt
2 U2 sin w td (w t )
IL
UL = RL
A 例：桥式可控整流电路中， uL + U2=220V，RL=3,可控硅控制 T2 T1 RL 角=15~180，求输出电压平 u2 均值Uo的调节范围，以及可 D1 D2 B 控硅（包括二极管）的电流平 均值的最大值和承受的最大反 向电压。 =191V， =15 1 cos UL = 0.9U 2 2 =0V， =180
U U
正向转折 DSM 电压
URRM
17.3 可控整流电路
1. 单相半波可控整流电路
(1) 电路及工作原理 uG
A u1 uT
G K
RL uL
u2
uG
(2) 工作波形(设u1为正弦波)
A u1 u2
G
u2
uT
K RL uL
t
uG uL uT
u2 > 0 时，加上触 发电压 uG ，晶闸 t 管导通 。且 uL 的大小随 uG 加入 的早晚而变化； t u2 < 0 时，晶闸 管不通，uL = 0 。 故称可控整流。
u2
uab ucb
UZ udb ueb
整 削
流 波
u3 uL
2. 触发电路中，整流后为什么加稳压管？ 稳压管的作用是：将整流 后的电压变成梯形 （即削波），使单结 c
R2
UZ RP DZ d e
管两端电压稳定在稳
压管的稳压值上，从
而保证单结管产生的
脉冲幅度和每半个周 期产生第一脉冲的时 间，不受交流电源电 压变化的影响。
uG
uL
RL
u2 (A) D1
u2 + B
T1
T2 RL
D1
D2
T2 、D1导通， T1 、D2截止
T1、T2 --晶闸管
D1、D2 --晶体管
(2) 工作波形
u2
A + u2 B -
uL
T1
D1
T2
RL
t
D2
uG
uL
uT1
t
t
t
(3) 输出电压及电流的平均值
U
L
= =
1
p
p
1
p
1 cos = 0.9U 2 2
一、电阻性负载桥式可控整流电路
(1) 电路及工作原理
• u2 > 0的导通路径： A + u2 (A) T1 RL u2 B T1 T2 RL D2 uG
uL
u2 (B)
D2
D1
T1 、D2导通， T2 、D1截止
T1、T2 --晶闸管
D1、D2 --二极管
• u2 < 0的导通路径：
u2 (B) T2 A -
G
P2 N2 K
A P G N P N P N
ß ß ig
等效为由二个三极 管组成
A
RL
T2
UAK
G
UGK
T1
ig
ig ß
K
K
T1、T2都导通后，即使去掉UGK， T1、T2仍然导通
A
ß ß ig
RL
T
2
可控硅导通的条件： （1）阳极A加正电压 （2）控制极G加正的触发电压 UAK 可控硅截止的条件：
RB1 U A = U BB RB1 RB 2 = U BB
-- 分压比 (0.35 ~ 0.75)
UP -- 峰点电压 UF -- PN结正向 导通压降
2. 单结晶体管的特性和参数
iE uE E iE
B2
IV
B1
RB2 UBB A RB1
UV
UV、IV --谷点电压、电流
UP
uE
R b
DZ
c RP uc
R2
d e C R1
D1
2. 触发电路中，整流后为什么加稳压管？
a
R b T1 D1 DZ
c RP
uc T2
R2 d e C R1
u2 u1
u3
RL
uL
D2
3. 一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起 作用？其移相范围（即控制角 的变化范 围）有多大？
ueb
触发脉冲
额定 正向 平均 电流
I I
F
IH
UDRM
U U
正向转折 DSM 电压
URRM
(3) IF：额定正向平均电流： 通用系列为：
1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400 500、600、800、1000A 等14种规格。
额定 正向 平均 电流
反向击穿电压
Hale Waihona Puke I IFURSM
IH
UDRM
t
：控制角 ：导通角
(3) 输出电压及电流的平均值
uL
UL
1 = 2p
u
p
p
p
2p
wt
L
dw t
1 cos = 0.45U 2 2
1 = 2p
2 U2 sin w td w t
IL