第一章晶闸管可控整流电路40页PPT
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晶闸管可控整流电路(3)PPT
u a
u b u c
0
电阻负载 （电流断续）
3.数量关系：
输 出 电 压 瞬 时 值 ： ud 02U 2sin t 6 t a 5 a t T23
6
输 出 电 压 平 均 值 ： U d2 1 a 6
2 U 2sintd(t)3 22U 2 1cos( 6a) 0.675 1cos( 6a)
t
6
u a u b u c 0
t t
a 5 6 到 5 3 V 2 T u ab 0 u cb u b
a 5 到 3
32
u a u b u c 0
a 3 2 到 7 3 V 3 T u acu bc0 u c
a 图 三相半波可控整流电路
共阴极接法电阻负载 a =60时的波形
7 到 1 3 36
通过晶闸管级 ，绕 变组 压电 器流 次I有 VT效 I2值 I3 为：
三相半波可控整流电路—电阻负载
晶 闸 管 承 受 的 正 向 峰 值 电 压 ： U D M 2 U 2 晶 闸 管 承 受 的 反 向 峰 值 电 压 ： U R M 6 U 2
移相范0围 a： 5
6
三相半波可控整流电路
二. 阻感负载
3.3 三相可控整流电路分析
3.3.1 三相半波可控整流电路 3.3.2 三相桥式全控整流电路
三相可控整流电路分析
➢ 为什么要采用三相整流？
对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载， 可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。负载容量较大时，通 常采用三相或多相电源整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三 相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小，控制响应快，在许 多场合得到了广泛应用。
晶闸管课件PPT
A P1 N1 G P2 N2 K G N1 P2 N2 K A P1 N1 P2 G V1 A
V2
K
（1）控制极不加电压 时IG=0，尽管这时晶闸 管的阳极和阴极之间 加有正向电压，由于 V1没有基极电流输入， 因此V1和V2中只有很 小的漏电流，晶闸管 处于阻断状态。
A β1 I G V2 β1 β2 IG + UG － K S G IG V1 RA + UA －
0
π
2π
3π
t 4π ω
输出电压的平均值：
1 Uo = 2π
∫ 2U 2 sin ωtd(ωt )
π α
2U 2 = (1 + cos α ) 2π 1 + cos α = 0.45U 2 2
输出电流的平均值：
Io = Uo U 1 + cos α = 0.45 2 RL RL 2
晶闸管承受的最高正向和反向电压：
VT + u2 － iD VD RL － io + uo
L
2. 单相半控桥式整流电路
uo ，io uo
+ u1 －
+ u2 －
VT 1 a
VT 2 + RL b
io
0 uVT1
io
ωt
uo －
VD 1
VD2
0 uVT2
u2的正半周VT1和VD2承受正 向电压。这时如对晶闸管 VT1引入触发信号，则VT1和 VD2导通，电流通路为： a→VT1→RL→VD2→b 这 时 VT2 和 VD1 都 因 承 受 反 向电压而截止。
10.1.3 晶闸管的工作特性与主要参数
1.正向特性 正向特性 UAK>0，IG=0时，晶 闸管正 向阻断，对应特性曲线的0A 段。此时晶闸管阳极和阴极 之间呈现很大的正向电阻， 只有很小的正向漏电流。当 UAK增加到正向转折电压UBO 时，PN结J2 被击穿，漏电流 突然增大，从A点迅速经B点 跳到C点，晶闸管转入导通 状态。晶闸管正向导通以后 工作在BC段，电流很大而管 压降只有1V左右，此时的伏 安特性和普通二极管的正向 特性相似。
V2
K
（1）控制极不加电压 时IG=0，尽管这时晶闸 管的阳极和阴极之间 加有正向电压，由于 V1没有基极电流输入， 因此V1和V2中只有很 小的漏电流，晶闸管 处于阻断状态。
A β1 I G V2 β1 β2 IG + UG － K S G IG V1 RA + UA －
0
π
2π
3π
t 4π ω
输出电压的平均值：
1 Uo = 2π
∫ 2U 2 sin ωtd(ωt )
π α
2U 2 = (1 + cos α ) 2π 1 + cos α = 0.45U 2 2
输出电流的平均值：
Io = Uo U 1 + cos α = 0.45 2 RL RL 2
晶闸管承受的最高正向和反向电压：
VT + u2 － iD VD RL － io + uo
L
2. 单相半控桥式整流电路
uo ，io uo
+ u1 －
+ u2 －
VT 1 a
VT 2 + RL b
io
0 uVT1
io
ωt
uo －
VD 1
VD2
0 uVT2
u2的正半周VT1和VD2承受正 向电压。这时如对晶闸管 VT1引入触发信号，则VT1和 VD2导通，电流通路为： a→VT1→RL→VD2→b 这 时 VT2 和 VD1 都 因 承 受 反 向电压而截止。
10.1.3 晶闸管的工作特性与主要参数
1.正向特性 正向特性 UAK>0，IG=0时，晶 闸管正 向阻断，对应特性曲线的0A 段。此时晶闸管阳极和阴极 之间呈现很大的正向电阻， 只有很小的正向漏电流。当 UAK增加到正向转折电压UBO 时，PN结J2 被击穿，漏电流 突然增大，从A点迅速经B点 跳到C点，晶闸管转入导通 状态。晶闸管正向导通以后 工作在BC段，电流很大而管 压降只有1V左右，此时的伏 安特性和普通二极管的正向 特性相似。
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。
《晶闸管整流电路》课件
实验设备 晶闸管整流电路实验箱
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
晶闸管整流电路ppt课件
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏安特性。
1.4 晶闸管单相可控整流电路
一、单相半波可控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构和工作原理
u2 2U 2
π 2π
3π
t
0
Tr
u1
uT
VT u2
ug
id
0
ud
ud
id
id
0
ud
uT
0
- 2U2 -
t
Ud
t
t
变压器Tr起变换电压和隔离的作用。
在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在
当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时， 形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下：
IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑
晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的
正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将
处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使 其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想关 断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸 管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。
ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上 的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，
电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断， 负载电流为零。
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
1.2.3 晶闸管的伏安特性
1、晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管 阳极电流IA之间的关系特性。
晶闸管的单相半波可控整流电路实用PPT文档
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
把控把制角控α的制变角化范α围的称变为移化相范范围围。称为移相范围。
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
uL
优点：电路简单，调整方便
单相半波可控整流电路的移相范围为： 0～π
0 t1 π
2π
t2
单相半波可控整流电路
（2）主要参数计算
输出电压的平均值
UL0.4U 521c2os
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
L
把控制角α的变化范围称为移-相+范围。
-
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
uL
单单相相半半波波可整控流整电流路电路
0 t1 π
2π t2
单相半波可控整流电路
控制角α——从晶闸管开始承受正向
导通角电θ—压—晶到闸被管实触际发导通导的通角度所。对应的电角度。
改变α的大小，即可改变输出电压uL的波形。
负载电流平均值
IL
பைடு நூலகம்
UL RL
通过晶闸管的平均电流 IT IL
晶闸管承受的最大电压 URM 2U2
（3）电路特点
优点：电路简单，调整方便 缺点：输出电压脉动大，设备利用率低
（导1通）角电导θ路—通组—成晶角及闸θ工管—作实原际—理导晶通的闸角管度。实际导通的角度。
优点：电路简单，调整方便
导晶通闸角 管θ组—成—的晶整闸流管电实路际可导以通在的交角流度电。压不变的情况下，方便地改变直流输出电压t1 的大小，即可控整流t2。
α+θ=π 改变α的大小，即可改变输出电压uL的波形。
单相半波可控整流电路的移相范围为：0～π
ug
改改把（变变控1）αα制改波电的的角路大大变形α组小小的α。成，，变的及即即化α工可可范大越作改改围小原变变称大理输输为，，出出移即电电相θ压压范可越uu围LL改小。的的波波变。形形输。。 出电压uL的
晶闸管整流电路 ppt课件(共88张PPT)
继续维持导通，直至L中磁场能量释
放完毕， VT承受反向电压而关断；
t
t
t
第二章 第 12 页
图2-2 带电感性负载的 单相半波电路及其波形
a)
u1
VT T
u VT u2
u2
b)
0
t1
ug
ωt2
c) 0
ud
+
d) 0 id
e)
0
u VT
f) 0
ωt2 ωt2
ωt2
id L
ud R
2
+
工作过程和特点： 请同学们思考： （a） L两端的电压何时变为上负 下正，如何简单判断？ （b） id能否抵达2π点？为什么？
阐明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值；
U2为电源电压有效值〔220V）； α ＝ π时，Ud=0，可见可以通过调整α 来调整Ud。
直流输出电压有效值U
（2-2U ）2 1 2 U 2s it2 n d t U 24 1 s2 in 2
第二章 第 8 页
2.1.1 单相半波可控整流电路〔单相半波）
单相半波可控整流电路的特点：
线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电流中含直流 分量，造成变压器铁芯直流磁化； 实际上很少应用此种电路；
第二章 第 17 页
2.1.2 单相桥式全控整流电路〔单相全控桥）
简称为单相全控桥〔教材P24)
1. 电阻负载的工作情况 2. 晶闸 管 V T1 和V T 4组成一 对桥臂 ， VT2和VT3组成。在实际的电路中，一 般都采用这种标注方法，即上面为1、3 ，下面为2、4。请同学们注意。
➢
P=负载的电压有效值×负载的电流有效值
晶闸管及其应用电路PPT课件
晶闸管一旦导通, 控制极就不再起控制作用, 不
管UGG存在与否, 晶闸管仍将导通。 若要导通的管子 关断, 则只有减小UAA, 直至切断阳极电流, 使之不能维 持正反馈过程, 如图11.3(f)所示。 在反向阳极电压作
用下, 两只三极管均处于反向电压, 不能放大输入信号, 所以晶闸管不导通。
第13页/共91页
之为正向阻断， 如图11.3(a)所示。
(2) S断开, UGK=0, UAA为反向, 灯泡不亮, 如
图11.3(b)所示。
(3) S合上, UGK为正向, UAA为反向, 灯泡不亮,
称之为反向阻断, 如图11.3(c)所示。
第5页/共91页
R
＋ UGG
－
S
(a)
R
＋ UGG
－
S
(c)
＋
R
UAA
＋
第18页/共91页
3． 电流定额
1) 额定正向平均电流IF 2) 维持电流IH
4． 控制极定额
1) 控制极触发电压UG和触发电流IG 2) 控制极反向电压UGR
第19页/共91页
11.1.4 晶闸管的型号 国产晶闸管的型号有两种表示方法, 即KP系 列和3CT系列。 额定通态平均电流的系列为1、 5、 10、 20、 30、 50、 100、 200、 300、 400、 500、 600、 900、 1000(A)等14种规格。 额定电压在1000 V以下的, 每100 V为一级; 1000 V到3000 V的每200 V为一级, 用百位数或千 位及百位数组合表示级数。
用晶闸管替代单相半波整流电路中的二极管
就构成了单相半波可控整流电路, 如图11.10（a）
所示。
＋
Tr
管UGG存在与否, 晶闸管仍将导通。 若要导通的管子 关断, 则只有减小UAA, 直至切断阳极电流, 使之不能维 持正反馈过程, 如图11.3(f)所示。 在反向阳极电压作
用下, 两只三极管均处于反向电压, 不能放大输入信号, 所以晶闸管不导通。
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之为正向阻断， 如图11.3(a)所示。
(2) S断开, UGK=0, UAA为反向, 灯泡不亮, 如
图11.3(b)所示。
(3) S合上, UGK为正向, UAA为反向, 灯泡不亮,
称之为反向阻断, 如图11.3(c)所示。
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R
＋ UGG
－
S
(a)
R
＋ UGG
－
S
(c)
＋
R
UAA
＋
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3． 电流定额
1) 额定正向平均电流IF 2) 维持电流IH
4． 控制极定额
1) 控制极触发电压UG和触发电流IG 2) 控制极反向电压UGR
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11.1.4 晶闸管的型号 国产晶闸管的型号有两种表示方法, 即KP系 列和3CT系列。 额定通态平均电流的系列为1、 5、 10、 20、 30、 50、 100、 200、 300、 400、 500、 600、 900、 1000(A)等14种规格。 额定电压在1000 V以下的, 每100 V为一级; 1000 V到3000 V的每200 V为一级, 用百位数或千 位及百位数组合表示级数。
用晶闸管替代单相半波整流电路中的二极管
就构成了单相半波可控整流电路, 如图11.10（a）
所示。
＋
Tr
晶闸管电路经典最新版PPT
正弦半波电流的有效值
触9U发(1电+c或路os和)主反/2电RL路电的电压压波形，管子始终导通。注：此处“反电压”错误。
3）要使晶闸管阻断(截止), 必须切断阳极电源或使阳极
型号及其含义（国产晶闸管）
负载电压平均值为半波时的一倍
3）要使晶闸管阻断(截止), 45U, 晶闸管全导通
u+ T1 RL D2 u–
1) 可在高温下工作；（室温） 2) 加正向导通压降（0.8 ~ 1）V； 3) 反向电压就截止，加正向电压就导通； 4) 额定值可达200A和400V，或更高。
注：它相当于一只开关。
9.2 可控整流电路
半波可控整流电路
半控桥式整流电路
可控
半波可控整流电路
一般为几十mA ~ 一百多mA，其数值与温度成反比，如： 2) 采用交流电源； IC1与IG一起进入T2的基极后再次放大。 2) 当uC=uP, 减小，当IE为0，RB1为几千欧，当IE为20mA左右， 顺向：G “+”,K “-” 当UE=UP时，单结晶体管导通， 2) 在控制极G与阴极K之间加正向电压， 当阳极电压高于转折电压时，元件导通，但这种导通方法 UD为二极管正向压降，约0. 实际上主电路与触发电路只要接在同一电网上可保持同相 晶闸管导通，可以通过很大的电流，而管压降 u– T2 RL D1 u+ 2) 在控制极G与阴极K之间加正向电压， 当 t= t1~ 时(含 t1点)， 因有两个基极，单结晶体管又称 特性与二极管相似，有很小的反 第二基极与发射极之间的电阻为RB2，数值恒定。
较晶闸管（≈1V）小； 3) 基极电流消失或反偏时，晶体管立即截
止（不存在关断问题）； 4) 允许的电流变化率低； 5) 处于导通状态，基极电路功率损耗大； 6) 体积更小，价格更低（比晶闸管）。 达林顿晶体管（200A，500V） 注：复合管，正向导通压降↑，功率损耗↑。
触9U发(1电+c或路os和)主反/2电RL路电的电压压波形，管子始终导通。注：此处“反电压”错误。
3）要使晶闸管阻断(截止), 必须切断阳极电源或使阳极
型号及其含义（国产晶闸管）
负载电压平均值为半波时的一倍
3）要使晶闸管阻断(截止), 45U, 晶闸管全导通
u+ T1 RL D2 u–
1) 可在高温下工作；（室温） 2) 加正向导通压降（0.8 ~ 1）V； 3) 反向电压就截止，加正向电压就导通； 4) 额定值可达200A和400V，或更高。
注：它相当于一只开关。
9.2 可控整流电路
半波可控整流电路
半控桥式整流电路
可控
半波可控整流电路
一般为几十mA ~ 一百多mA，其数值与温度成反比，如： 2) 采用交流电源； IC1与IG一起进入T2的基极后再次放大。 2) 当uC=uP, 减小，当IE为0，RB1为几千欧，当IE为20mA左右， 顺向：G “+”,K “-” 当UE=UP时，单结晶体管导通， 2) 在控制极G与阴极K之间加正向电压， 当阳极电压高于转折电压时，元件导通，但这种导通方法 UD为二极管正向压降，约0. 实际上主电路与触发电路只要接在同一电网上可保持同相 晶闸管导通，可以通过很大的电流，而管压降 u– T2 RL D1 u+ 2) 在控制极G与阴极K之间加正向电压， 当 t= t1~ 时(含 t1点)， 因有两个基极，单结晶体管又称 特性与二极管相似，有很小的反 第二基极与发射极之间的电阻为RB2，数值恒定。
较晶闸管（≈1V）小； 3) 基极电流消失或反偏时，晶体管立即截
止（不存在关断问题）； 4) 允许的电流变化率低； 5) 处于导通状态，基极电路功率损耗大； 6) 体积更小，价格更低（比晶闸管）。 达林顿晶体管（200A，500V） 注：复合管，正向导通压降↑，功率损耗↑。
第一章——晶闸管可控整流电路
(二)电感性负载
图7 带电感性负载的 单相半波可控整流电路及波形
(三)续流二极管
在带有大电感负载时，单相半波相控整流电路正常 工作的关键是使负载端不出现负电压，因此要设法在电 源电压 U2 负半周时，使晶闸管 VT承受反压而关断。解 决的办法是在负载两端并联一个二极管。
加了续流二极管以后，输出直流电压Ud的波形与电 阻负载时一样，而电流波形则完全不同。电源电压正半 周时，电流由电源经导通的晶闸管供给；电源电压负半 周时，晶闸管关断，电流由续流电流维持，因此，负载 电流由两部分合成。
有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失 控的现象。 续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损
耗。
(一)电阻负载
电路的特点：
a)
=0 u a
u u
R
变压器二次侧接成星形得到零线， 而一次侧接成三角形避免3次谐波 b) 流入电网。 三个晶闸管分别接入a、b、c三相 电源，其阴极连接在一起——共 c) 阴极接法 。
d)
u2
b
c
i d
O
t
1
t
2
t
3
t
uG O ud
t
i VT1
O
t
自然换相点：
e) f)
u
O
t t
VT1
O
把晶闸管换成二极管时，二极管换相
时刻为自然换相点，是各相晶闸管能 触发导通的最早时刻，将其作为计算 各晶闸管触发角α的起点，即α=0。
u
ab
u
ac
图17 三相半波可控整流电路共阴极接 法电阻负载时的电路及α =0时的波形
u2过零变负时，因电感作用电流不再流经
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脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或触发延迟角。
导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，
用θ表示 。
直流输出电压平均值为
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2 ( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o
持电流IH 。
关断实现的方式： ⒈ 减小阳极电压 ⒉ 增大负载电阻 ⒊ 加反向阳极电压
2.3 晶闸管的伏安特性(静态特性)
(1)正向特性
1) IG=0时，器件两端施加
正向电压，只有很小的正向
IA 正向 导通
漏电流，为正向阻断状态。
2) 正向电压超过正向转折
电压UBO，则漏电流急剧增
URSMURRM UA
(三)续流二极管
L储存的能量保证了电 流id在Ld-Rd-VD回路中 流通，此过程通常称为 续流。
图8 电感性负载接续流 二极管时的电路及波形
3.2 单相全波可控整流电路
TR
u2
0
u2
单相全波可控整流电 路采用了二次侧带有 中心抽头的变压器， 每个二次绕组一周期 内只工作一半时间， 利用率低。
3.2 单相全波可控整流电路
小的反相漏电流流过。
URSMURRM -
UA
IH O
IG2 IG1 IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
3) 当反向电压达到反向击穿
电压后，可能导致晶闸管发
雪崩 击穿
热损坏。
-IA
图5 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
晶闸管型号 KP□ － □ □
如KP100―12G表示额 定电流为100A,额定电 压为1200V,管压降(通态 平均电压)为1V的普通 型晶闸管.
在工作中器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗） 很大。为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度 过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。
二、晶闸管的结构与工作原理
2.1 晶闸管的结构
晶闸管是一种功率四层半导体器件，有三个引出极，
阳极（A）、阴极（K）、门极（G），常用的有
螺栓式与平板式。
K
VT的α移相范围为 0～180
通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大 小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
(二)电感性负载
整流电路直流负载的感抗ωLd和电阻Rd的大小相 比不可忽略时，这种负载称为电感性负载。
阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得 流过电感的电流不发生突变。延迟了晶闸管的关断时 刻，使Ud波形上出现了负值。
通态平均电压组别 正反向重复峰值电压等级 额定通态平均电流 普通反向阻断型 表示闸流特性
三、可控整流电路
整流电路
单相 三相
单相半波 单相全波 单相桥式
三相半控
三相全控
负载性质： 电阻性 电感性 反电势性
3.1 单相半波可控整流电路
（一）电阻性负载
图6 单相半波可控整流电路及波形
单相变压器二次侧电压U2为50HZ正弦波;变压器起变换 电压和电气隔离的作用。
图4 晶闸管工作原理
晶闸管的工作原理：可控的单向导电性。
晶闸管的导通条件： 1、阳极与阴极之间加上正向电压； 2、门极（控制极）与阴极之间加上适当的正向
电压，有足够的门极电流Ig流入。
晶闸管导通后，控制极便失去作用，晶闸管维持导通 状态。
晶闸管关断的条件： 流过晶闸管的阳极电流Ia小于晶闸管规定的维
第一章 电力电子器件知识
定义:电力电子电路中能实现电能的变换和控制的半 导体电子器件。(Power Electronic Device)
其基本模型：
Ａ
Ｂ
Ｋ
图１电力电子器件的理想开关模型
电力电子器件的基本特性
电力电子器件一般都工作在开关状态。
电力电子器件的开关状态由外电路（驱动电路）来 控制。
按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
(1) 不可控器件—工作原理同普通二极管
电力二极管（Power Diode）
(2) 半控型器件—控制信号可以控制导通而不能控制关断
晶闸管（Thyristor）
(3) 全控型器件—既可控制其导通又可控制其关断 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 电力场效应晶体管（MOSFET） 门极可关断晶闸管（GTO）
A
G
G A
图2 晶闸管的图形符号和内部结构
P J1 N
J2
P N J3
K
常用晶闸管的外形结构
螺栓型晶闸管
大电流螺旋式 大电流平板式
平板型晶闸管外形及结构
晶闸管模块
小电流塑封式
2.2 晶闸管工作原理
晶闸管由四层半导体交替叠成，可等效看成两个 晶体管Ｖ1（Ｐ1—Ｎ1—Ｐ2）与V2（N1—Ｐ2— Ｎ2）的组成。
(二)电感性负载
图7 带电感性负载的 单相半波可控整流电路及波形
(三)续流二极管
在带有大电感负载时，单相半波相控整流电路正常 工作的关键是使负载端不出现负电压，因此要设法在电 源电压U2负半周时，使晶闸管VT承受反压而关断。解 决的办法是在负载两端并联一个二极管。
加了续流二极管以后，输出直流电压Ud的波形与电 阻负载时一样，而电流波形则完全不同。电源电压正半 周时，电流由电源经导通的晶闸管供给；电源电压负半 周时，晶闸管关断，电流由续流电流维持，因此，负载 电流由两部分合成。
电阻性负载 VT1
T
R
u2
Rd
u2
VT2 图9 单相全波可控整流电路
单相全波可控整流与单相桥式全控整流电路输出 的直流电压都是全波相控电压,在后面桥式电路进行 分析。
3.3 单相全控桥式整流电路
(一)电阻性负载
单相全波可控整流与单相全控桥式整流电路不同之 处在于:全波电路只需两个晶闸管，但变压器二次侧需 有中间抽头，晶闸管承受变压器二次侧全部电压；桥式 整流需四只晶闸管，变压器不需抽头，两种电路输出直 流电O +UA UDSM
大，器件开通。
3)随着门极电流幅值的增大，
雪崩 击穿
正向转折电压降低。
4) 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
-IA
图5 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
(2) 反向特性
1) 反向特性类似二极管的反 向特性。
IA 正向 导通
2) 反向阻断状态时，只有极
电路输出电压电流平均值下标均用d表示。 晶 闸 管 V T, 当 在 电 源 正 半 周 内 且 在 门 极 加 触 发 脉 冲 时 导
通.VT导通时，Ud= U2,截止时Ud= 0。 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。
首先，引入两个重要的基本概念： 控制角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发
导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，
用θ表示 。
直流输出电压平均值为
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2 ( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o
持电流IH 。
关断实现的方式： ⒈ 减小阳极电压 ⒉ 增大负载电阻 ⒊ 加反向阳极电压
2.3 晶闸管的伏安特性(静态特性)
(1)正向特性
1) IG=0时，器件两端施加
正向电压，只有很小的正向
IA 正向 导通
漏电流，为正向阻断状态。
2) 正向电压超过正向转折
电压UBO，则漏电流急剧增
URSMURRM UA
(三)续流二极管
L储存的能量保证了电 流id在Ld-Rd-VD回路中 流通，此过程通常称为 续流。
图8 电感性负载接续流 二极管时的电路及波形
3.2 单相全波可控整流电路
TR
u2
0
u2
单相全波可控整流电 路采用了二次侧带有 中心抽头的变压器， 每个二次绕组一周期 内只工作一半时间， 利用率低。
3.2 单相全波可控整流电路
小的反相漏电流流过。
URSMURRM -
UA
IH O
IG2 IG1 IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
3) 当反向电压达到反向击穿
电压后，可能导致晶闸管发
雪崩 击穿
热损坏。
-IA
图5 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
晶闸管型号 KP□ － □ □
如KP100―12G表示额 定电流为100A,额定电 压为1200V,管压降(通态 平均电压)为1V的普通 型晶闸管.
在工作中器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗） 很大。为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度 过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。
二、晶闸管的结构与工作原理
2.1 晶闸管的结构
晶闸管是一种功率四层半导体器件，有三个引出极，
阳极（A）、阴极（K）、门极（G），常用的有
螺栓式与平板式。
K
VT的α移相范围为 0～180
通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大 小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
(二)电感性负载
整流电路直流负载的感抗ωLd和电阻Rd的大小相 比不可忽略时，这种负载称为电感性负载。
阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得 流过电感的电流不发生突变。延迟了晶闸管的关断时 刻，使Ud波形上出现了负值。
通态平均电压组别 正反向重复峰值电压等级 额定通态平均电流 普通反向阻断型 表示闸流特性
三、可控整流电路
整流电路
单相 三相
单相半波 单相全波 单相桥式
三相半控
三相全控
负载性质： 电阻性 电感性 反电势性
3.1 单相半波可控整流电路
（一）电阻性负载
图6 单相半波可控整流电路及波形
单相变压器二次侧电压U2为50HZ正弦波;变压器起变换 电压和电气隔离的作用。
图4 晶闸管工作原理
晶闸管的工作原理：可控的单向导电性。
晶闸管的导通条件： 1、阳极与阴极之间加上正向电压； 2、门极（控制极）与阴极之间加上适当的正向
电压，有足够的门极电流Ig流入。
晶闸管导通后，控制极便失去作用，晶闸管维持导通 状态。
晶闸管关断的条件： 流过晶闸管的阳极电流Ia小于晶闸管规定的维
第一章 电力电子器件知识
定义:电力电子电路中能实现电能的变换和控制的半 导体电子器件。(Power Electronic Device)
其基本模型：
Ａ
Ｂ
Ｋ
图１电力电子器件的理想开关模型
电力电子器件的基本特性
电力电子器件一般都工作在开关状态。
电力电子器件的开关状态由外电路（驱动电路）来 控制。
按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
(1) 不可控器件—工作原理同普通二极管
电力二极管（Power Diode）
(2) 半控型器件—控制信号可以控制导通而不能控制关断
晶闸管（Thyristor）
(3) 全控型器件—既可控制其导通又可控制其关断 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 电力场效应晶体管（MOSFET） 门极可关断晶闸管（GTO）
A
G
G A
图2 晶闸管的图形符号和内部结构
P J1 N
J2
P N J3
K
常用晶闸管的外形结构
螺栓型晶闸管
大电流螺旋式 大电流平板式
平板型晶闸管外形及结构
晶闸管模块
小电流塑封式
2.2 晶闸管工作原理
晶闸管由四层半导体交替叠成，可等效看成两个 晶体管Ｖ1（Ｐ1—Ｎ1—Ｐ2）与V2（N1—Ｐ2— Ｎ2）的组成。
(二)电感性负载
图7 带电感性负载的 单相半波可控整流电路及波形
(三)续流二极管
在带有大电感负载时，单相半波相控整流电路正常 工作的关键是使负载端不出现负电压，因此要设法在电 源电压U2负半周时，使晶闸管VT承受反压而关断。解 决的办法是在负载两端并联一个二极管。
加了续流二极管以后，输出直流电压Ud的波形与电 阻负载时一样，而电流波形则完全不同。电源电压正半 周时，电流由电源经导通的晶闸管供给；电源电压负半 周时，晶闸管关断，电流由续流电流维持，因此，负载 电流由两部分合成。
电阻性负载 VT1
T
R
u2
Rd
u2
VT2 图9 单相全波可控整流电路
单相全波可控整流与单相桥式全控整流电路输出 的直流电压都是全波相控电压,在后面桥式电路进行 分析。
3.3 单相全控桥式整流电路
(一)电阻性负载
单相全波可控整流与单相全控桥式整流电路不同之 处在于:全波电路只需两个晶闸管，但变压器二次侧需 有中间抽头，晶闸管承受变压器二次侧全部电压；桥式 整流需四只晶闸管，变压器不需抽头，两种电路输出直 流电O +UA UDSM
大，器件开通。
3)随着门极电流幅值的增大，
雪崩 击穿
正向转折电压降低。
4) 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
-IA
图5 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
(2) 反向特性
1) 反向特性类似二极管的反 向特性。
IA 正向 导通
2) 反向阻断状态时，只有极
电路输出电压电流平均值下标均用d表示。 晶 闸 管 V T, 当 在 电 源 正 半 周 内 且 在 门 极 加 触 发 脉 冲 时 导
通.VT导通时，Ud= U2,截止时Ud= 0。 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。
首先，引入两个重要的基本概念： 控制角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发