晶闸管及单相可控整流电路
晶闸管相控整流电路
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
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。
单相半波可控整流电路实验报告
单相半波可控整流电路实验报告实验目的:
通过单相半波可控整流电路实验，掌握半波可控整流电路的性能及其参数的测量方法。
实验原理:
单相半波可控整流电路是一种电源型可控整流电路，其主要由晶闸管、变压器、电感、电容等元器件组成。
在正半周中，晶闸管把电源电压加到负载上;而在负半周中，集电极电压为零，晶闸管闭合，负载电压等于零。
当控制角度为α时，输出电压的平均值为2Umax/π,当负载电流为I时，晶闸管的导通持续时间为
t=α/360°,输出电压的有效值为Vrms=Umax/√2。
实验装置:
单相半波可控整流电路实验用途是：通过观察电路实验现象，掌握半波可控整流电路的性能，熟悉参数的测量方法和标定；这是电力电子技术中最基础的实验之一。
实验内容：
1. 熟悉半波可控整流电路的构造和工作原理；
2. 测量晶闸管电流和电压值；
3. 手动测量及用示波器观测负载电压和电流波形；
4. 测量晶闸管控制角度和电压设定值；
5. 测量电路输入和输出电流及功率。
实验结果和分析：
在实验中，得到了以下结果：
1. 测得晶闸管最大电压为500V，维斯基电压为1.25V；
2. 测得晶闸管最大电流为20A，输入电流为3A左右；
3. 测得晶闸管的最大功率为120W，输入功率为2.1W左右；
4. 使用示波器测量输出电压及电流波形，可以直观的看到波形
的正弦性和对称性。
总结：
通过该实验，深刻理解半波可控整流电路的原理及性能，掌握
了半波可控整流电路的电路构建与参数测量方法。
同时，加深了
对电力电子器件的认识，为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。
晶闸管相控电路
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由于晶闸管的 A-K 之间不可能承受正向电压，所以不可能导通，负载电压维持 0 值，电源 电压全部加在晶闸管上。由以上分析得出输出电压和晶闸管两端电压的表达式如式（2.2） 、 （2.3） 。
0 u d = 2U sin ωt 0 uVT 2U sin ωt = 0 2U sin ωt
VT u VR id
R ud L
图 2-6 单相半波带续流二极管的整流电路
图 2-7 单相半波带续流二极管的整流电路波形图
由图 2-7 可以看出， 由于二极管的作用， 尽管在进入电源电压负半周的一段时间负载电 流仍不为 0，但晶闸管关断，负载电压为 0，输出电压波形与图 2-2 所示电阻性负载完全相 同，所以可用式（2.4）来计算输出直流电压。负载电流的波形与纯电阻负载是有较大差异 的，但不难证明其平均值即直流成分之间仍存在着 Id=Ud/R 的关系。 当 电路 接入 续流二极管后，在电源 电压 负半 周 id 持续 的时间取决于负载 的时间常 数 τ=L/R，τ 越大持续时间越长，如果 τ 大到一定程度，id 就有可能维持到下一次晶闸管导通， 这样负载电流就连续了。在此基础上再进一步加大 τ，不仅 id 保持连续，波形的波动程度也
UO =
π −α 1 1 sin 2α + ( 2U sin ωt ) 2 d (ωt ) = U ∫ 4π 2π 2π α
π
（2.5）
流过晶闸管的电流有效值 IVT 和负载电流有效值 IO 相等，为
I VT = I O =
UO R
（2.6）
电路的视在功率为交流电源侧电压有效值和电流有效值的乘积，即 S=UIO，负载获得的 有功功率为负载电压有效值与电流有效值的乘积，即 P=UOI0，功率因数λ定义为有功功率 和视在功率的比值（注意这与正弦交流电的情况是有区别的） 。
电工——高级工——电子技术
主要内容•稳压电源电路•放大和振荡电路•逻辑门电路•晶闸管整流电路第一部分直流稳压电源电路•小功率直流稳压电源的组成：整流变压器：把输入的交流电压变为整流电路所要求的交流电压值。
整流电路：由整流器件组成，它把交流电变换成方向不变但大小随时间变化的脉动直流电。
滤波电路：把脉动的直流电变换为平滑的直流电供给负载。
稳压电路：使整流输入电压尽可能少受电源波动或负载变化的影响而保持稳定的电路。
第一部分稳压电源电路•整流电路单相整流电路半波整流全波整流桥式整流三相整流电路半波整流全波整流桥式整流•稳压电路不可控整流电路：晶体二极管，它具有单向导电特性，应用二极管就可构成最简单的整流电路。
在单相整流电路中，最基本的整流形式有半波整流和应用最广泛的桥式整流，这些整流电路都是利用二极管的单向导电性来将交流电变换为直流电，因此二极管是构成整流电路的关键器件。
这种用作整流的二极管称为整流二极管，简称整流管。
把二极管当作理想器件，即认为它正向导通时电阻为零，反向截止时电阻为无穷大。
1、单相半波整流电路2、半波整流工作原理•单相半波整流电路中，•二极管只导通半个周期，另半个周期截止。
•在二极管导通时，输出脉动直流电压平均值：U L ≈0．45U 2•输出脉动直流电流平均值：•二极管截止时，所承受的最大反向电压U RM 就是u 2的峰值：LL L L R U R U I 245.0≈=224.12U U U RM ≈=3、单相全波整流电路构成•单相全波整流电路的构成，在变压器二次侧有一个中央抽头，U2为整个副侧电压的一半，电路中有两个二极管。
4、全波整流工作原理1、当交流电源的波形处于正半周时，二极管V1导通，电流通过下述路径：电源+→V1→R L→整流变压器中间抽头2、当电源的波形处于负半周时，V2导通，电流通过下述路径：电源+→V2→R L→变压器中间抽头总之，流经Rc的电流的方向是相同的。
•R L两端输出电压平均值为U0=0.9U2•当V1导通时，V2截止。
单相全控桥式晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍1.1 单相桥式全控整流电路设计方案1.1.1 设计方案单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路图1设计方案1.1.2整流电路的设计主电路原理图及其工作波形图2 主电路原理图及工作波形主电路原理说明：（1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。
因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。
（2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
（3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。
（4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
2 触发电路的设计2.1 晶闸管触发电路触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。
根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。
触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。
，开始启动A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
2.1.1 晶闸管触发电路的要求晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。
触发电路对其产生的触发脉冲要求:(１)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。
(２)触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
(３)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
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。
单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路..
电力电子技术课程设计说明书单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路系、部：电气与信息工程系专业：电气自动化班级：电气****班学生姓名：*********同组同学：*** *** ****指导教师：**** 职称*********** 学号：****************完成时间：-*******************摘要随着社会的发展，在日常生产生活中我们用到直流电源的地方也越来越广泛。
而能够将交流电能转换为直流电能的整流电路的主要电力电子器件是半控型的晶闸管，与其对应的主要变换电路是相控整流电路。
相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定，是目前获得直流电能的主要方法，得到了广泛的应用，当然我们本次的任务就是关于这方面的设计——单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路。
关键词：直流电源；整流电路；单结晶体；晶闸管；同步触发；全控整流电路AbstractWith the development of society, the daily production and life in DC where we use more and more widely. The ability to convert DC to AC power rectifier circuit of the major power electronic devices are semi-Controlled Thyristor, the main change with the corresponding circuit is phase-controlled rectifier circuit. Phase-controlled rectifier circuit is simple, easy to control, stable performance, is currently the main methods to obtain direct current energy, has been widely used, of course, our task is to this design in this regard - Single junction transistor triggered single-phase crystal Full control of thyristor rectifier circuit.With the development of society, the daily production and life in DC where we use more and more widely. The ability to convert DC to AC power rectifier circuit of the major power electronic devices are semi-Controlled Thyristor, the main change with the corresponding circuit is phase-controlled rectifier circuit. Phase-controlled rectifier circuit is simple, easy to control, stable performance, is currently the main methods to obtain direct current energy, has been widely used, of course, our task is to this design in this regard - Single junction transistor triggered single-phase crystal Full control of thyristor rectifier circuit.Key words: DC power supply; rectifier circuit; single crystals; thyristor; synchronous trigger; full-controlled rectifier目录前言 (6)第一章设计任务书 (6)1.1设计课题 (6)1.2设计目的 (6)1.3设计要求 (7)1.4参数确定及元件选取 (7)1.4.1有关参数的计算 (7)1.4.2元器件选取 (8)第二章设计方案的选取 (8)2.1设计方案的选取 (9)第三章单相晶闸管全控整流电路 (9)3.1晶闸管（Thyristor） (9)3.1.1晶闸管的工作原理 (10)3.1.2晶闸管的特性与主要参数 (12)3.1.2.1晶闸管的伏安特性 (12)3.1.2.2晶闸管的主要参数 (12)3.1.2.3晶闸管型号及其含义 (13)3.1.2.4晶闸管的开关特性 (13)3.2 单相桥式相控整流电路 (14)3.2.1 电阻性负载 (15)3.2.2电感性负载 (16)第四章单结晶体管触发电路系统电路 (19)4.1单结晶体管（简称UJT） (19)4.1.1单结晶体管的工作特性 (20)4.1.2单结晶体管工作原理 (21)4.1.3单结晶体管的特点 (22)4.2单结晶体管触发电路 (22)4.2.1振荡电路 (22)4.2.2．电路振荡过程分析 (22)4.2.3振荡周期与脉冲宽度的计算 (23)4.2.4单结管同步触发电路 (25)第五章总电路图 (25)5.1总电路图及工作原理 (25)5.2有关工作说明 (27)第六章晶闸管的保护 (28)6.1晶闸管的保护 (28)6.1.1过流保护措施 (28)6.1.2过压保护 (28)心得体会 (29)鸣谢 (30)参考文献 (30)前言电力电子器件是构成电力电子设备的基本元件，是电力电子技术的基础，其原理、特性和应用方法及典型电路决定着电力电子电路及应用系统的性能、价格和可靠性。
晶闸管单相桥式全控整流电路仿真实验原理
晶闸管单相桥式全控整流电路仿真实验原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!晶闸管单相桥式全控整流电路的仿真实验原理解析晶闸管单相桥式全控整流电路是电力电子技术中常见的一种电路结构，广泛应用于工业电源、电机调速等领域。
第五节 晶闸管单相可控调压电路
第五节晶闸管单相可控调压电路一、晶闸管的结构及其工作原理㈠晶闸管的结构常用的小功率晶闸管有螺旋式和塑封式两种，如图7-25（a）、（b）所示。
晶闸管内部是一个由硅半导体材料做成的管芯，由管芯引出三个极，称阳极A、阴极K和门极G(又称控制极)，它的图形符号如图7-25（c），文字符号为T 。
晶闸管管芯内部结构示意图如图7-26（a）、（b）所示。
由图7-26（a）看出，去掉与三个引出线(三个极)有关的金属导体后，余下的是接在一起的P、N、P、N四层半导体。
将图进一步简化，其内部结构示意图就变成图7-26（b）的形式。
由该图看出，四层半导体有J1、、J2、和J3、三个PN结，三个电极分别由其最外层的P层，N层和中间的P层引出。
所以晶闸管是一个四层三端半导体器件。
㈡晶闸管的工作原理普通二极管是一个双层(P，N)半导体，只有一个PN结。
当二极管接电源使其P层电位高于N层时，二极管导通，称为正向接法，或叫作加正向电压；反之，称为反向接法，或叫作加反向电压。
当晶闸管上加的电压使其阳极A的电位高于阴极K的电位时，称晶闸管承受正向阳极电压,由图7-26（b）看出，该极性电压虽然使晶闸管两端的PN结J1、、J3承受正向电压，但中间的PN结J2承受反向电压，所以晶闸管不能导通，称为晶闸管的正向阻断状态，也称关断状态；当晶闸管上加的电压使其阳极A的电位低于阴极K的电位时，称晶闸管承受反向阳极电压，该极性电压使晶闸管两端的PN结J1、和J3承受反向电压，虽然中间的PN结J2、承受正向电压，晶闸管也不能导通，称为反向阻断状态，也称关断状态。
以上是晶闸管门极不加任何电压的情况，由此得出结论：晶闸管的门极不加电压时，不论晶闸管阳极和阴极间加何种极性的电压，正常情况下的晶闸管都不导通，这点与普通二极管不同，此时晶闸管具有正，反向阻断能力。
晶闸管的阳极与阴极之间加正向阳极电压，同时在门极G与阴极K之间加电压使门极的电位高于阴极时，称门极承受正向门极电压，则有门极电流流入门极，如图7-27所示。
单相双向晶闸管控制整流电路
实验五单相双向晶闸管整流电路电阻性负载一、实验目的：1、了解电阻性负载的特性。
2、加深对双向可控硅整流电路工作原理的理解。
3、进一步了解示波器在电力电子技术中应用的技术特点。
二、实验主要仪器与设备：恒压电源一台，万用表一台，示波器一台，波形发生器一台，双向晶闸管1个0.6A/400V 双向晶闸管MAC97A6，二极管2个，电阻若干。
三、实验原理本实验原理，双向可控硅的工作原理1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。
当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流 ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化。
2,触发导通：在控制极G上加入正向电压时，因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流IGT。
在可控硅的内部正反馈作用的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。
图6-1 双向晶闸管电路双向晶闸管电路如图6-1，G极电压为直流8V，输入Uin为50HZ正弦波峰峰12V，负载电阻RL为20欧姆。
四、实验数据（1）、输入不同波形的U和Ug，记录负载Rd输出的波形。
晶闸管的a移相范围为180单相半波可控整流电路的特点
2019/7/11
电力电子技术
8
电流从 电源正端流 出，电源输 出能量。
电流从 负载正端流 入，负载吸 收能量。
不管内部电路是什么，只要看电流
电压的关系，就可以判别能量是输入还 是输出。
2019/7/11
电力电子技术
9
若一个周期中吸收能量大于释放能量，此元件是
在往损往耗在（一吸个收周）期能中量一； 部分一时个间周吸期收中能释量放，能另量大于吸收能量，此元件是在 一回部送分能时量间。释放能量。
2019/7/11
电力电子技术
id
ud
R
E
32
与无反电势时相比，晶闸管提前了电角度δ停止 导电，δ称为停止导电角。
sin 1 E （2-14）
2U 2
在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。
2019/7/11
电力电子技术
33
当t<时，加触发脉冲时，晶闸管承受反向电压 ，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发 脉冲有足够的宽度，保证当t=时刻，晶闸管开始 承受正向电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当 于触发角被推迟为。
2019/7/11
电力电子技术
（2-21）
36
动画 习题：6、7（P35）
单相桥式全控整流电路，如负载呈电感性， 则当控制角达90º时，输出波形正负面积相等， Ud为零。当 a > 90º时，ud亦将是一串正负面积 相等的断续的交变波形，Ud亦是零。（P29）
如果此时在负载端接一蓄电池或其他直流电 源，其极性与整流时的相反，幅值大些，能使晶 闸管在a > 90º时继续工作，功率从直流电源反送 到交流电网中去，这时电路工作在有源逆变状态。
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
实验一 单相晶闸管可控整流电路实验
（1）同步电压和触发角之间相位关系 接通实验线路地线，主电源电压选择 55V。注意通电源的顺序。将给定信号接线到触 发脉冲发生器的控制电压，用示波器观察同步电压和 VT1。将给定电压信号从“0”逐渐增 大，观察同步电压和 VT1 之间相位关系的变化，并继续增大给定电压信号直到相位 VT1 不 再继续变化。在表 1-1 记录同步电压和 VT1 之间相位 VT1 关系。
二、预习要求
计算表 1-2,1-3 中控制角分别为 30°，60°，90°，120°时 UR 的理论值。
三、实验项目
1. 研究触发脉冲发生器工作原理，包括测试同步电压和 VT1 之间相位关系和测试 VT1--VT6 之间相位关系。
2. 研究单相半波整流电路，负载分别为电阻负载、阻感负载、感应电动势负载。
八、思考题
1.当采用单相晶闸管半波整流电路，负载电机额定工作电压为 110V，给定的单相交流 电压值应该为多少？
2. 当采用单相晶闸管半波整流电路，晶闸管分别是 VT1 和 VT2（触发角相差 60 度）， 负载为纯电阻，定性画出整流输出电流。
u
单相 交流 电压
N
R
u
单相 交流 电压
N
UVT
UR
电阻
电
晶闸管电路 （1）将电阻值增至最大值，并用万用表测量阻值并记录，然后按照图 1-1 接线，负载 只接电阻，不接电感负载。 （2）闭合主电源开关，给定电压信号为“0”，再闭合主控开。 （3）逐渐增加给定电压，用万用表的直流电压档测量负载两端电压，观察不同控制角 对于电流（电阻两端电压除以电阻值）波形和负载电压的影响。并计算对应触发角的电压理 论值，结果记录在表 1-3 中。 （4）调节给定电压为“0”，断开电源，将负载电阻与平波电抗器串联，作为阻感负载。 重复以上步骤，结果记录在表 1-3 中。 （5）调节给定电压为“0”，断开电源，断开主电源，按图 1-2 中方式接入直流电机作 为反电动势负载。重复以上步骤，测试电枢电压和电枢电流。将测试结果记录在表 1-3 中。
晶闸管和可控整流电路
这样循环下去，使两个晶体管迅速进入饱和状态，晶闸管导通。
7
3. 伏安特性 晶闸管的导通和阻断是由阳极和阴极之间的电压UAK、阳极电流IA及
控制极电流IG控制的，IA与UAK之间的关系IA= f (UAK)即为晶闸管的 伏安特性。如图1.3所示。
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（1）正向特性 当UAK0时，晶闸管承受正向电压，若控制极不加电压，即IG=0，
15
（2）反向特性 晶闸管的反向特性与二极管类似。当UAK 0时，晶闸管承受反向
电压，处于阻断状态，只流过很小的反向漏电流，当反向电压UAK数 值增大到UBR时，晶闸管反向击穿，反向电流剧增，UBR称为反向击 穿电压。
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4. 主要参数
为了合理地选择和正确地使用晶闸管，有必要了解晶闸管主要
参数的意义。
（4）反向重复峰值电压URRM 在晶闸管控制极开路时，可以重复加在晶闸管上的反向峰值电压。
URRM为UBR的80%。
11
1.2 可控整流电路
在桥式整流电路中，若整流管由晶闸管组成即构成可控整流电路。如 果整流管全部采用晶闸管，则组成单相桥式全控整流电路，如图1.4 所示。若只采用两只晶闸管，另外两只用整流二极管，则组成图1.5 所示的是单相桥式半控整流电路。
若UGK0且为某一适当的数值，则满足T1和T2的发射结正偏置，集电
结反偏置，这时T1和T2均导通，UGK产生控制极电流IG，为T2提供基
极电流IB2，IB2经T2放大后形成集电极电流IC2，IC2=2IB2，IC2就是
T1的基极电流IB1，IB1经T1放大后形成较大的集电极电流IC1，故
IC1=1IB1=12IB2，IC1又流入T2的基极再一次放大，形成正反馈，
3
1.1 晶闸管 晶闸管的种类很多，除普通型晶闸管外，还有双向型、逆导型、
晶闸管和可控整流电路
晶闸管和可控整流电路
晶闸管是⼀种⼤功率半导体器件。
⽤于电⼒设备控制等强电领域。
作⽤:整流（交流---直流）逆变（直流--交流）变频（交流--交流）斩波（直流--直流）
原理：
1.正向导通条件：A,K间加正向电压，G,K间加触发信号。
晶闸管⼀旦导通，控制极失去作⽤。
关断条件：
双向晶闸管（灵活的）
可控整流电路
1.单相半控桥式整流电路
2，晶闸管触发电路
触发信号的要求：
单结晶体管
相当于⼀个开关，当发射极电压达到峰点电压，单结晶管由截⾄变为导通，当发射机电压下降到⾕点电压，单结晶体管由导通变为截⾄。
单结晶体管触发电路。
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第 1 章 电力电子器件认识
指导老师：谢 祥
电力电子技术实训
第 1 章 电力电子器件认识
1.1 晶 闸 管(SCR) 1.2 可关断晶闸管（GTO） 1.3 电力大功率晶体管(GTR) 1.4 电力场效应晶体管（MOSFET） 1.5 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 1.6 其他新型电力器件 1.7 实训1 晶闸管的简易测试及导通关断条件实验 1.8 实训2 单相半控桥式整流电路的研究
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第1节晶闸管
图1-1 晶闸管的外形及符号
图1-2所示为晶闸管散热器
晶闸管是大功率器件，工作时发热大，必须安装散热器。如图 1-2所示为晶闸管散热器。
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第1节晶闸管
1.1.1.2 晶闸管的工作原理 我们通过如图1-3所示的电路来说明晶闸管的工作原理。
在该电路中，由电源UAA、白炽灯、晶闸管的阳极和阴极组成 晶闸管主电路；由电源UGG、开关S、晶闸管的门极和阴极组成
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第1节晶闸管
综上所述，我们可得出如下结论。 (1) 在晶闸管阳极和阴极之间外加正向电压，但控制极 不加触发电压时，晶闸管一般不会导通。 (2) 晶闸管导通需要同时满足两个条件： 1) 阳极和阴极外加正向电压； 2) 控制极外加一定幅度的正触发电压。 (3) 普通的晶闸管一旦导通，触发信号则失去控制作用， 只要阳极、阴极间的正向电压存在，即使控制电压减小到零或 反向，晶闸管仍导通。 (4) 要使晶闸管从导通变为阻断，必须减小阳极电流或 切断正向电压或加反向电压才可以。
通过上述实验可知，晶闸管导通必须同时具备如下两个条 件：
(1) 晶闸管主电路加正向电压。 (2) 晶闸管控制电路加合适的正向电压。
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第1节晶闸管
普通晶闸管由4层半导体(P1、N1、P2、N2)组成，形成3 个结J1(P1N1)、J2(N1P2)、J3(P2N2) 。并分别从P1、P2、N2 引出A、G、K 3个电极，它和二极管一样，是一种单方向导电 的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完 全不同的工作特性。
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第1节 晶闸管
1.1.1 晶闸管的结构及工作原理 1.1.2 晶闸管的主要参数 1.1.3 晶闸管的型号及简单测试方法
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第1节晶闸管
1.1.1 晶闸管的结构及工作原理
1.1.1.1 晶闸管的结构及分类 根据晶闸管的外形：有螺栓型封装和平板型封装两种。其 封装形式可分为小电流塑封式、小电流螺栓式、大电流螺栓式 和大电流平板式(额定电流在 200A以上)，如图 1-1(a)、(b)、 (c)所示。晶闸管有3个电极，分别是阳极A、阴极K和门极(或 称控制极)G，它的图形及文字符号如图1-1(d)所示。
正反馈过程，两个晶体管VT1、VT2都快速进入饱和状态，使 晶闸管阳极A与阴极K之间导通。
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第1节晶闸管
图1-4 晶闸管的等效电路
IG
I b2
Ic2 ( 2 Ib2 ) Ib1
Ic1( 1Ib1)
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第1节晶闸管
此时若撤除UG，VT1、VT2内部电流仍维持原来的方向，只
要满足阳极正偏的条件，晶闸管就一直导通。就像二极管一样 正向导通。由此可见，晶闸管与二极管一样具有单向导电特性， 电流只能从阳极流向阴极。与二极管不同的是晶闸管具有正向 阻断特性。
当晶闸管A、K间承受正向电压，而门极电流IG=0时，上述
VT1和VT2之间的正反馈不能建立起来，晶闸管A、K之间只有 很小的正向漏电流，它处于正向阻断状态。当加上正向电压时 管子还不能导通，必须同时加上门极电压，有足够的门极电流 流入后才能使晶闸管正向导通。因此，晶闸管具有正向导通的 可控特性，这种门极电压对晶闸管正向导通所起的控制作用称 为闸流特性，也称为晶闸管的可控单向导电性。门极电压只能 触发晶闸管开通，不能控制它的关断，从这个意义上讲，晶闸 管是半控型电力器件。
(3) 如图1-3(c)所示，晶闸管的阳极和阴极间加正向电压， S闭合，此时控制极相对于阴极加正向电压，这时灯亮，说明 晶闸管导通，这一过程称为触发导通。晶闸管导通后去掉控制 极上的电压，如图1-3(d)所示，即开关S断开，灯仍然亮，表 明晶闸管继续导通。这说明晶闸管一旦导通，控制极就失去了 控制作用。
由于采用扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以 等效成(如图1-4所示)由两个晶体管VT1(P1-N1-P2)和VT2(N1P2-N2)组成的等效电路。
当晶闸管阳极和阴极之间施加正向电压UA时，若给门极G
也加正向电压UG，门极电流IG经晶体管VT2放大后成为集电极 电流Ic2，Ic2又是晶体管VT1的基极电流，放大后的集电极电流 Ic1进一步使IG增大且又作为 VT2的基极电流流入。重复上述
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第1节晶闸管
(4) 如图1-3(e)所示，电路中灯原本是亮的，如果不断地 减小阳极电流，当阳极电流小于某一数值之后，灯即灭，说明
晶闸管重新关断，这一维持导通的最小电流称为维持电流IH，
此时晶闸管处于正向阻断状态。 (5) 如图1-3(f)所示，控制极与阴极之间加正向电压，阳
极加反向电压，此时灯不亮，晶闸管不导通，处于反向阻断状 态。
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第1节 晶闸管
晶闸管全称晶体闸流管，曾称可控硅(SiliconControlled Rectifier)，简称 SCR。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，它有三个极：阳极，阴极 和门极；
晶闸管具有硅整流器件的特性，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，成为特 大功率低频(200 Hz以下)装置中的主要器件。
控制电路，也称触发电路。 (1) 如图1-3(a)所示，晶闸管阳极经负载(白炽灯)接电源
UAA正极，阴极接电源负极，此时晶闸管承受正向电压。在触 发电路中与控制极串联的开关S断开，灯不亮，说明晶闸管不 导通。
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第1节晶闸管图1-3 晶闸源自工作情况的实训电力电子技术实训
第1节晶闸管
(2) 如图1-3(b)所示，晶闸管的阳极和阴极间加正向电压， S闭合，但控制极相对于阴极加反向电压，这时灯不亮，说明 晶闸管也不导通。