晶闸管相控整流电路PPT
合集下载
晶闸管相控整流电路
整流电路中二极管损坏、电容 器漏电或电阻器阻值异常，导 致输出电压异常。
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
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
《晶闸管及其应用》课件
感谢观看
《晶闸管及其应用》PPT课件
目 录
• 晶闸管简介 • 晶闸管类型与参数 • 晶闸管应用 • 晶闸管电路设计 • 晶闸管使用注意事项
01
晶闸管简介
晶闸管定义
总结词
晶闸管是一种大功率半导体器件，具有单向导电性。
详细描述
晶闸管是一种由半导体材料制成的电子器件，其工作原理基于半导体的PN结。 它具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上流动，而在另一个方向上则截 止。
详细描述
晶闸管作为电力电子器件，在电力系统、工业自动化、新能源等领域发挥着重要作用。通过整流技术，可以将交 流电转换为直流电，满足各种电子设备和电器的需求。逆变技术则将直流电转换为交流电，用于驱动电机、照明 等设备。此外，晶闸管还可以用于开关电路，实现电源的通断控制。
电机控制应用
总结词
晶闸管在电机控制领域应用广泛，可以实现电机的调速和正反转控制。
斩波电路设计
总结词
斩波电路是利用晶闸管快速导通和关断特性 ，将直流电转换为脉冲信号的电路。
详细描述
斩波电路设计主要考虑晶闸管的触发角、关 断角和脉冲宽度等因素，以实现斩波效果。 斩波电路常用于调节电源的输出电压或电流 ，以达到节能或调节系统性能的目的。
05
晶闸管使用注意事项
安全操作注意事项
01 操作前应穿戴好防护用具，确保工作区域 安全。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管由P1、N1、P2、N2四个层构成，利用内部电荷的移 动实现电流的控制。
详细描述
晶闸管由P型半导体和N型半导体交错排列形成P1、N1、P2 、N2四个层。当晶闸管两端加上正向电压时，空穴和电子分 别在P1层和N1层中形成，并形成电流。当晶闸管两端加上反 向电压时，空穴和电子在P2层和N2层中形成，但由于内部电 荷的移动被阻止，电流无法通过。
《晶闸管及其应用》PPT课件
目 录
• 晶闸管简介 • 晶闸管类型与参数 • 晶闸管应用 • 晶闸管电路设计 • 晶闸管使用注意事项
01
晶闸管简介
晶闸管定义
总结词
晶闸管是一种大功率半导体器件，具有单向导电性。
详细描述
晶闸管是一种由半导体材料制成的电子器件，其工作原理基于半导体的PN结。 它具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上流动，而在另一个方向上则截 止。
详细描述
晶闸管作为电力电子器件，在电力系统、工业自动化、新能源等领域发挥着重要作用。通过整流技术，可以将交 流电转换为直流电，满足各种电子设备和电器的需求。逆变技术则将直流电转换为交流电，用于驱动电机、照明 等设备。此外，晶闸管还可以用于开关电路，实现电源的通断控制。
电机控制应用
总结词
晶闸管在电机控制领域应用广泛，可以实现电机的调速和正反转控制。
斩波电路设计
总结词
斩波电路是利用晶闸管快速导通和关断特性 ，将直流电转换为脉冲信号的电路。
详细描述
斩波电路设计主要考虑晶闸管的触发角、关 断角和脉冲宽度等因素，以实现斩波效果。 斩波电路常用于调节电源的输出电压或电流 ，以达到节能或调节系统性能的目的。
05
晶闸管使用注意事项
安全操作注意事项
01 操作前应穿戴好防护用具，确保工作区域 安全。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管由P1、N1、P2、N2四个层构成，利用内部电荷的移 动实现电流的控制。
详细描述
晶闸管由P型半导体和N型半导体交错排列形成P1、N1、P2 、N2四个层。当晶闸管两端加上正向电压时，空穴和电子分 别在P1层和N1层中形成，并形成电流。当晶闸管两端加上反 向电压时，空穴和电子在P2层和N2层中形成，但由于内部电 荷的移动被阻止，电流无法通过。
电力电子技术课件 第1章 整流电路
电气工程系
1.1.2功率二极管的特性与参数
❖5) 最高允许结温TJm 结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。
T高JM平是均指温在度PN。结不致损坏的前提下所能承受的最
TJM通常在125~175C范围之内。 ❖6) 正向浪涌电流IFSM
指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个 工频周期的过电流。
输出有效电流为 I=U/Rd=139.5/10A=13.95A
晶闸管承受的最大正反向电压为
考虑到取2倍裕量，则晶闸管正反向重复峰值电压 UDRM ≥2×311V=622V，故选700V的晶闸管。
电气工程系
1.3.1单相半波可控整流电路
晶闸管的额定电流为IT（AV）（正弦半波电流平均值），它 的额定电流有效值为IT =1.57 IT（AV）。选择晶闸管电流的原 则是，它的额定电流有效值必须大于或等于实际流过晶闸管 的最大电流有效值（还要考虑2倍裕量），即
❖ 数量关系：
整流输出电压平均值
U d
1
2
a
2U2 sin td (t)
2 1 cosa U2 2
0.45U
2
1
cos 2
a
整流输出电压的有效值
U
1
2
(
a
2U2 sin t)2 d (t) U2
sin 2a a 4 2
电气工程系
1.3.1单相半波可控整流电路
❖ 数量关系：
整流输出电流的平均值Id和有效值I
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接 且安装方便。 平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电气工程系
1.2.1晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
《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。
第2章 晶闸管相控整流电路
2. 基本数量关系
(1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id
直流输出电压平均值Ud :
1 p 2U 2 1 cos a 1 cos a Ud 2U 2 sin wtdwt 0.45U 2 2π a π 2 2
输出电流平均值Id :
Ud U 2 1 cos a Id 0.45 R R 2
载的电流可以突变。
e)
0
wt
图2-1 单相半波可控整流电路 （电阻性负载）及波形
T
VT
u
1
u 2
uVT
i d u d R
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
b)
u 2 0 u g
0
c)
wt
1
p
2p
wt wt
d)
u d
e)
0 a
uVT
q
wt
0
wt
在分析电路工作过程之前先假设以下几点：
开关元件是理想的，即开关元件（晶闸管）导通时，通态 压降为零，关断时电阻为无穷大。 变压器是理想的，即变压器漏电抗为零，绕组的电阻为零， 励磁电流为零。 触发角α ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加 导通角θ ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度 称为导通角，用θ表示 。两者关系为 α＋θ=π。 移相与移相范围 （1）移相:是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控制 角的大小。 （2）移相范围:是指改变触发脉冲ug的移相范围，它决定 了输出电压大小的变化范围。
第一节
一、电阻性负载
单相半波相控整流电路
T α) u u VT u
1 2
id
VT
u
d
第二章晶闸管可控整流电路
2.2
单相全波和全控桥可控整流电路
• 流过晶闸管和二极管的电流宽度都是1800 的方波与控制角无关。交流测电流为正 负对称的交变方波。 • 但是，当突然把控制角增大到1800以上或 突然切断触发电路时，会发生正在导通 的晶闸管一直导通，两个二极管轮流导 通的现象，此时触发信号对输出电压失 去了控制作用，这种现象称为失控。为 了消除失控现象，带大电感负载的半控 桥整流电路还必须加续流二极管。加续 流二极管后，Ud=0.9U2(1+cosα )/2 • 整流输出电压的有效值为： U=U2[sin2α /2π +(π -α )/π ]1/2 • IdT=(π -α )Id/2π • IT=[(π -α )/2π ]1/2Id • IdD=α Id/π ID=(α /π )1/2Id
2.2
单相全波和全控桥可控整流电路
• 下降到零并开始变负时，由于电 感的作用，T1将继续导通，但D1正 偏导通，而D2反偏截止，负载电流 id经D1、T1流通。此时整流桥输出 电压为T1、D1的正向压降，接近零， 故整流输出电压ud没有负半波，这 种现象叫自然续流。u2负半周情况 与此相同。 • 综述：晶闸管在触发时刻换流， 二极管则在电源电压过零时换流， 整流输出电压ud波形与全控桥带电 阻负载相同，移相范围00－1800， Ud、Id的计算公式与全桥电阻负载 相同。
2.2 单相全波和全控桥可控整流 电路
• • • • • • • • 2.当α ＝0时，id的波形系数为： Kf=[π sin2α +2π (π -α )]1/2/2(1+cosα )=(2π 2)1/2/4=1.11 所以负载电流有效值为：I=KfId=1.11×25＝27.75A 所选导线截面积为：S>I/J=27.75/6=4.6mm2，选BU-70铜线。 3．考虑到IT=Id/21/2，则晶闸管的额定电流为: IT(AV)>IT/1.57=27.75/21/2×1.57=12.5A 考虑2倍裕量，取30A。 晶闸管承受最大电压为：UTm=21/2U2=157V，取400V. 选KP30-4的 晶闸管。 • 4.S=U2I2=U2I=111*×27.75=3.08kVA • 5.PR=U22/Rd=27.752×4=3.08kVA • 6．cosψ =P/S=[ sin2α /2π +(π -α )/π ]1/2＝1（当α ＝00时）
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。
第2章 晶闸管三相整流电路
当α=90º时输出电压为零，三相半波整流电路阻感性负载 （电流连续）的移相范围是0º～90º。
3、数量关系
（1）输出电压平均值 由于ud波形连续，所以计算输出电压Ud时只需一个计算公 式
Ud
1
2 /
3
5 6
6
2U2 sin td (t) 1.17U2 cos
（2）输出电流平均值
Id
1 R
1.17U
α=60º是输出电压波形连续和断续的分界点，输出电压平均 值应分两种情况计算：
（1）α≤60º
Ud
1
/3
2 3
3
2
3U2 sintd (t) 2.34U2 cos 1.35U2L cos
（2）α＞60º
Ud
1
/3
3
3
2U2 sin td (t) 2.34U2[1 cos( / 3 )]
三相桥式全控整流电路带电感性负载α =0度时的波形
三相桥式整流电路带电感性负载， α =90度时的波形
2、参数计算
（1） 输出电压平均值
由于 ud波形是连续的，
Ud
1
/3
2 3
3
6U2 sintd(t)
2.34U2 cos 1.35U 2L cos
（2）输出电流平均值
Id
1 R
2.34U 2
三相桥式全控整流电路带电阻负载α=0度时的波形
三相桥式全控整流电路带电阻负载α =60度时的波形
三相桥式全控整流电路带电阻负载α =90度时的波形
三相全控桥式整流电路的工作特点：
（1）任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成 电流通路。
（2）共阴极组晶闸管VT1、VT3、VT5，按相序依次触发导通， 相位互差120º，共阳极组VT2、VT4、VT6，相位相差120º， 同一相的晶闸管相位相差180º。每个晶闸管导通角120º；
3、数量关系
（1）输出电压平均值 由于ud波形连续，所以计算输出电压Ud时只需一个计算公 式
Ud
1
2 /
3
5 6
6
2U2 sin td (t) 1.17U2 cos
（2）输出电流平均值
Id
1 R
1.17U
α=60º是输出电压波形连续和断续的分界点，输出电压平均 值应分两种情况计算：
（1）α≤60º
Ud
1
/3
2 3
3
2
3U2 sintd (t) 2.34U2 cos 1.35U2L cos
（2）α＞60º
Ud
1
/3
3
3
2U2 sin td (t) 2.34U2[1 cos( / 3 )]
三相桥式全控整流电路带电感性负载α =0度时的波形
三相桥式整流电路带电感性负载， α =90度时的波形
2、参数计算
（1） 输出电压平均值
由于 ud波形是连续的，
Ud
1
/3
2 3
3
6U2 sintd(t)
2.34U2 cos 1.35U 2L cos
（2）输出电流平均值
Id
1 R
2.34U 2
三相桥式全控整流电路带电阻负载α=0度时的波形
三相桥式全控整流电路带电阻负载α =60度时的波形
三相桥式全控整流电路带电阻负载α =90度时的波形
三相全控桥式整流电路的工作特点：
（1）任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成 电流通路。
（2）共阴极组晶闸管VT1、VT3、VT5，按相序依次触发导通， 相位互差120º，共阳极组VT2、VT4、VT6，相位相差120º， 同一相的晶闸管相位相差180º。每个晶闸管导通角120º；
晶闸管单相桥式可控整流电路
单相桥式全控整流电路（电阻-电感性负载）
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
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
电工与电子技术基础课件第七章晶闸管电路
约，最后稳定值为IA=（UA-UT）/R。
结论 2.晶闸管的导通与关断条件
（1）导通条件
1）阳极加适当的正向电压，即UA＞0。 2）门极加适当的正向触发电压，即U G＞0。 3）电路参数必须保证晶闸管阳极工作电流大于维 持电流，即IA＞IH，维持电流IH是维持晶闸管导通的最 小阳极电流。
（2）关断条件
特点
单相半波可控整流电路具有线路简单，只需要一个晶闸管， 调整也很方便。整流输出的直流电压脉动大、设备利用率不 高等缺点。故只适用于要求不高的小功率整流设备上。
【例7-1】在图7-5a所示电路中，变压器二次电压U2=100V，
当控制角α分别为0º、90º、120º、180º时，负载上的平均电 压是多少？
晶闸管
例如KP10-20表示额定通态平均电流为10A，正反向重复峰值电压为 2000V的普通反向阻断型晶闸管。
五、晶闸管使用注意事项
晶闸管特点：具有体积小、损耗小、无声、控制灵 敏度高等许多优点的半导体变流器件，但它对过流 和过压承受能力比其他电器产品要小得多。
使用时应注意以下几点：
1）在选择晶闸管额定电压、电流时，应留有足够的安 全余量。
1）撤除阳极电压，即UA≤ 0。 2）阳极电流减小到无法维持导通的程度，即IA＜IH。 常采用的方法有：降低阳极电压，切断电流或给阳极 加反向电压。
想一想
1）根据晶闸管的结构图7-2a所示，可将其看成是 （ ）型和（ ）型两个晶体三极管的互连。
2）有人说：“晶闸管只要加上正向电压就导通， 加上反向电压就关断，所以晶闸管具有单向导电性 能。”这句话对吗？
第二节 晶闸管可控整流电路
晶闸管可控整流与二极管整流有所不同，它不仅能将 交流电变成直流电，且改变的直流电的大小是可调的、可控的。
结论 2.晶闸管的导通与关断条件
（1）导通条件
1）阳极加适当的正向电压，即UA＞0。 2）门极加适当的正向触发电压，即U G＞0。 3）电路参数必须保证晶闸管阳极工作电流大于维 持电流，即IA＞IH，维持电流IH是维持晶闸管导通的最 小阳极电流。
（2）关断条件
特点
单相半波可控整流电路具有线路简单，只需要一个晶闸管， 调整也很方便。整流输出的直流电压脉动大、设备利用率不 高等缺点。故只适用于要求不高的小功率整流设备上。
【例7-1】在图7-5a所示电路中，变压器二次电压U2=100V，
当控制角α分别为0º、90º、120º、180º时，负载上的平均电 压是多少？
晶闸管
例如KP10-20表示额定通态平均电流为10A，正反向重复峰值电压为 2000V的普通反向阻断型晶闸管。
五、晶闸管使用注意事项
晶闸管特点：具有体积小、损耗小、无声、控制灵 敏度高等许多优点的半导体变流器件，但它对过流 和过压承受能力比其他电器产品要小得多。
使用时应注意以下几点：
1）在选择晶闸管额定电压、电流时，应留有足够的安 全余量。
1）撤除阳极电压，即UA≤ 0。 2）阳极电流减小到无法维持导通的程度，即IA＜IH。 常采用的方法有：降低阳极电压，切断电流或给阳极 加反向电压。
想一想
1）根据晶闸管的结构图7-2a所示，可将其看成是 （ ）型和（ ）型两个晶体三极管的互连。
2）有人说：“晶闸管只要加上正向电压就导通， 加上反向电压就关断，所以晶闸管具有单向导电性 能。”这句话对吗？
第二节 晶闸管可控整流电路
晶闸管可控整流与二极管整流有所不同，它不仅能将 交流电变成直流电，且改变的直流电的大小是可调的、可控的。
晶闸管三相桥可控整流电路
晶闸管三相桥可控整流电路单位晶闸管三相桥可控整流电路是一种由桥式可控rectifier（又叫桥式整流器）和共阴极晶闸管构成的整流网络。
它是一种三相调压整流电路，能够根据需求，独立调节输出电压。
晶闸管三相桥可控整流电路由三相可控晶闸管导通角组成，每相由一个可控硅晶闸管，L型和T型桥连接构成。
它以宽输入范围及精确的输出电压调节为特点，用于大功率负载，并形成通用的光电控制系统，广泛用于开关电源、电动机控制及车辆动力系统等电力电子技术领域。
晶闸管三相桥可控整流电路由三路可控硅晶闸管组成，分别为U型桥、V型桥和W型桥，每路桥电路输入两个交流提供电压，输出一个相同的直流电压。
三路晶闸管同时导通时可获得一个三相整流输出，即可根据需求把输入电压转变两个相位相互180°反相出来。
由于桥式构成，三路晶闸管在一定导通角度控制下，输入的三相交流电压便可转换成两个相位相互180°的反相交流输出电压。
此类电路具有输入电压宽幅、稳定调节输出电压等优点，使其在开关电源、电动机控制及车辆动力系统等领域得到了广泛的应用。
晶闸管三相桥可控整流电路的典型应用包括：一是在高功率开关电源中，采用可控硅晶闸管和L-T型桥把输入电压转变为中性点以外的可调直流电压输出，从而形成常用的单相开关电源、双相开关电源和三相开关电源。
二是针对大功率电机，提出控制输出电流的驱动方案，以及电机振荡抑制系统来保证驱动电机的稳定运行。
三是常用于空调和电冰箱的复杂启动电路、变频的一二三极点控制、变频电控等，以获得最佳的效率和响应。
综上所述，晶闸管三相桥可控整流电路是一种应用广泛、操作方便、调节稳定和具有高转换效率的电力电子技术，因其在对晶闸管桥式可控整流器的控制和精确调节方面具有突出的优势，已被广泛的应用于电动机及车辆动力系统等领域，在它们的发展和进步中发挥着重要的作用。
第六章晶闸管及其应用ppt课件
应用领域：
• 整流〔交流 直流） • 逆变〔直流 交流）
• 变频〔交流 交流） • 斩波〔直流 直流）
此外还可作无触点开关. 等。
一、晶闸管的结构、符号
构造
A〔阳极）
三
P1
四
个
层
N1
PN
半
结
导
P2
体
G〔控制极）
符号
N2
. K〔阴极）
A
A
+
A
P1
P
IA
P1 N1
N1
NN
P2 T1
G
P2 G
G
PP
IG
0.45U21c2oαs
由公式可知：ILU RL L0.4U 5 R2 L1c 2o αs
改变控制角 ，可改变输出电压Uo。
.
2、 单相半控桥式整流电路
1. 电路 2. 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为
a T1 RL D2
.
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
电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反
馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件： 1. 降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的
电流小于维持电流IH 2. 阳极与阴极间的电压减小为零 3.将阳极和阴极间加反相电压
.
§6.2 晶闸管整流电路
一、 单相可控整流电路
1、单相半波可控整流电路
（1〕电路及工作原理uG
A
• 整流〔交流 直流） • 逆变〔直流 交流）
• 变频〔交流 交流） • 斩波〔直流 直流）
此外还可作无触点开关. 等。
一、晶闸管的结构、符号
构造
A〔阳极）
三
P1
四
个
层
N1
PN
半
结
导
P2
体
G〔控制极）
符号
N2
. K〔阴极）
A
A
+
A
P1
P
IA
P1 N1
N1
NN
P2 T1
G
P2 G
G
PP
IG
0.45U21c2oαs
由公式可知：ILU RL L0.4U 5 R2 L1c 2o αs
改变控制角 ，可改变输出电压Uo。
.
2、 单相半控桥式整流电路
1. 电路 2. 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为
a T1 RL D2
.
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
电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反
馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件： 1. 降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的
电流小于维持电流IH 2. 阳极与阴极间的电压减小为零 3.将阳极和阴极间加反相电压
.
§6.2 晶闸管整流电路
一、 单相可控整流电路
1、单相半波可控整流电路
（1〕电路及工作原理uG
A
- 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)。
第14页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
基本数量关系
① 整流输出电压平均值Ud
p ww p a a U d 1a p2 U 2sitd n (t) 22 U 21 c 2o 0 s .9 U 21 c 2os
ud ( id)
由上式可知，α角的移相范 围为00～1800。
b)
uidd
0a
pa
wt
转晶闸管电压
第9页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（uVT1，4）
转u2负半周
第10页
电动机作 电源时用。
➢ 实际上属于单纯的某一种性质的负载是很少的。 确定负载性质必须根据实际情况作具体分析。
第3页
2.2 单相可控整流电路
2.2.1 单相桥式全控整流电路（p45）
1. 电阻负载
电路结构及其工作原理
u2 > 0
T i2 a
D1
D3
id
u2 (a) D1
u1
u2
ud R
R
b
D4
D2
u2 (b) D4
第二章 晶闸管相控整流电路
❖ 本章所要讲述的内容
1) 单相可控整流电路 2) 三相可控整流电路 3) 变压器漏感对整流电路的影响 4) 整流电路的谐波分析 5) 电力公害及其抑制措施
❖ 本章重点
单相桥式全控整流电路和三相桥式全控整流电路组 成和工作原理、不同性质的负载下一些重要物理量的波 形分析和数值计算。
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ i2 ）
第13页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
基本概念
① 控制角α——从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加
② 输出电流的平均值Id
uVT1,4
IdU R d 0.9U R21c2oas
c)
0 i2
wt
d)
0
wt
第15页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
③ 流过晶闸管的电流平均值IdT
IdT1 2Id0.4U 5R 21c2oas
④ 流过晶闸管的电流有效值IT
IT2 1 pa p 2 R U 2siw n t 2dwt1 2U R 2 2 1 psi2 n app aud ( id)
a）、b）、f） c）、d）、e）、g）
第2页
2.1 概述
➢ 不同性质的负载对于整流电路输出的电压电流波形有很大影 响。
➢ 负载的性质大致分为以下几种（p42）
a) 电阻性负载——如电阻加热炉、电解、电镀和电焊等。 b) 电感性负载——各种电机的励磁绕组，经电抗器滤波
的负载。 c) 电容性负载——整流输出端接大电容滤波的情况。 d) 反电势负载——整流装置输出供蓄电池充电或供直流
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ uVT1，4 ）
转i2波形
第11页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
VT3
VT1
u2 > 0
u2 (a)
VT1 R u1
u2 (b) VT4
T i2 a
u2 b
id ud R
VT4
VT2
图2.3 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（全控）
第6页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
VT3
VT1
u2 < 0
u2 (b)
VT3 R u1
u2 (a) VT2
T i2 a
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ud、id）
转u2负半周
第8页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ ud、id ）
触发脉冲止的电角度。 ② 导通角θ——晶闸管在一个周期中处于通态的电角度。
③ 移相——改变α的大小，即改变触发脉冲出现的时刻。 ④ 移相范围——输出电压平均值大于0所对应的α变化
范围。 ⑤ 换流（换相）——电流从一对桥臂转换到另外一对桥臂。 ⑥ 相控变流装置——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，这样的变流装 置简称相控变流装置。
第1页
2.1 概述
图2.1 部分常用的整流电路
不 可 控 整 流
c）
按
组
成
器
件
可
控
整
流
半
全
控 控
整 整
流 流
单 相
整 流 电 路
按
电
源
相
数
三
六
相 相
按
电
路
结
构
零
桥
式 式
按
变
压
器
绕
组
电流
半 波
全
波
d） 除c）、d）外 a）～e） f）、g）
b）、f） c）、d）、e）、g）
图2.2 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（不可控）
第4页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
u2 < 0 u2 (b) D3
R u1
u2 (a) D2
T i2 a
u2 b
D1
D3
id ud R
D4
D2
图2.2 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（不可控）
第5页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ i2 ） 转u2负半周
第12页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
u2 b
id ud R
VT4
VT2
图2.3 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（全控）
第7页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
⑤ 晶闸管承受的最大正向电压UFM b)
uidd 0a
pa
UFM
2 2
U2
uVT1,4
⑥ 晶闸管承受的最大反向电压URM c) 0
2.2.1 单相桥式全控整流电路
基本数量关系
① 整流输出电压平均值Ud
p ww p a a U d 1a p2 U 2sitd n (t) 22 U 21 c 2o 0 s .9 U 21 c 2os
ud ( id)
由上式可知，α角的移相范 围为00～1800。
b)
uidd
0a
pa
wt
转晶闸管电压
第9页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（uVT1，4）
转u2负半周
第10页
电动机作 电源时用。
➢ 实际上属于单纯的某一种性质的负载是很少的。 确定负载性质必须根据实际情况作具体分析。
第3页
2.2 单相可控整流电路
2.2.1 单相桥式全控整流电路（p45）
1. 电阻负载
电路结构及其工作原理
u2 > 0
T i2 a
D1
D3
id
u2 (a) D1
u1
u2
ud R
R
b
D4
D2
u2 (b) D4
第二章 晶闸管相控整流电路
❖ 本章所要讲述的内容
1) 单相可控整流电路 2) 三相可控整流电路 3) 变压器漏感对整流电路的影响 4) 整流电路的谐波分析 5) 电力公害及其抑制措施
❖ 本章重点
单相桥式全控整流电路和三相桥式全控整流电路组 成和工作原理、不同性质的负载下一些重要物理量的波 形分析和数值计算。
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ i2 ）
第13页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
基本概念
① 控制角α——从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加
② 输出电流的平均值Id
uVT1,4
IdU R d 0.9U R21c2oas
c)
0 i2
wt
d)
0
wt
第15页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
③ 流过晶闸管的电流平均值IdT
IdT1 2Id0.4U 5R 21c2oas
④ 流过晶闸管的电流有效值IT
IT2 1 pa p 2 R U 2siw n t 2dwt1 2U R 2 2 1 psi2 n app aud ( id)
a）、b）、f） c）、d）、e）、g）
第2页
2.1 概述
➢ 不同性质的负载对于整流电路输出的电压电流波形有很大影 响。
➢ 负载的性质大致分为以下几种（p42）
a) 电阻性负载——如电阻加热炉、电解、电镀和电焊等。 b) 电感性负载——各种电机的励磁绕组，经电抗器滤波
的负载。 c) 电容性负载——整流输出端接大电容滤波的情况。 d) 反电势负载——整流装置输出供蓄电池充电或供直流
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ uVT1，4 ）
转i2波形
第11页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
VT3
VT1
u2 > 0
u2 (a)
VT1 R u1
u2 (b) VT4
T i2 a
u2 b
id ud R
VT4
VT2
图2.3 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（全控）
第6页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
VT3
VT1
u2 < 0
u2 (b)
VT3 R u1
u2 (a) VT2
T i2 a
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ud、id）
转u2负半周
第8页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 < 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ ud、id ）
触发脉冲止的电角度。 ② 导通角θ——晶闸管在一个周期中处于通态的电角度。
③ 移相——改变α的大小，即改变触发脉冲出现的时刻。 ④ 移相范围——输出电压平均值大于0所对应的α变化
范围。 ⑤ 换流（换相）——电流从一对桥臂转换到另外一对桥臂。 ⑥ 相控变流装置——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，这样的变流装 置简称相控变流装置。
第1页
2.1 概述
图2.1 部分常用的整流电路
不 可 控 整 流
c）
按
组
成
器
件
可
控
整
流
半
全
控 控
整 整
流 流
单 相
整 流 电 路
按
电
源
相
数
三
六
相 相
按
电
路
结
构
零
桥
式 式
按
变
压
器
绕
组
电流
半 波
全
波
d） 除c）、d）外 a）～e） f）、g）
b）、f） c）、d）、e）、g）
图2.2 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（不可控）
第4页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
u2 < 0 u2 (b) D3
R u1
u2 (a) D2
T i2 a
u2 b
D1
D3
id ud R
D4
D2
图2.2 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（不可控）
第5页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
图2.4 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形（ i2 ） 转u2负半周
第12页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
u2 b
id ud R
VT4
VT2
图2.3 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及工作原理（全控）
第7页
2.2.1 单相桥式全控整流电路
波形分析
ud ( id )
▪u2 > 0
uidd
VT3
VT1
T i2 a
id b)
0a
pa
uVT1,4
wt
u1
u2
ud R c)
b
0
wt
i2
VT4
VT2
a)
d)
0
wt
⑤ 晶闸管承受的最大正向电压UFM b)
uidd 0a
pa
UFM
2 2
U2
uVT1,4
⑥ 晶闸管承受的最大反向电压URM c) 0