晶闸管可控整流电路课件

13.1 电力电子器件电力电子器件13.2 晶闸管可控整流电路晶闸管可控整流电路（AC-DC）13.3 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路利用利用电力电子器件电力电子器件实现工业规模的实现工业规模的电能变换电能变换，它是将一，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用流电源中断时，用逆变器逆变器将蓄电池的直流电能变换成工将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能非电能与电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。而不是作为信息传感的载体。电力电子器件以电力电子器件以半导体半导体为基本材料，最常用的材料为单为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学。晶硅；它的理论基础为半导体物理学。作用作用(1)优化电能使用。优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、工最佳化。例如，风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等行业，都有业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等行业，都有很大的潜在节电，所以推广应用电力电子技术是节能很大的潜在节电，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施。的一项战略措施。(2)改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。保证和基础。(3)电力电子技术高频化和变频技术的发展，电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小，响应速度达到高速化。体积减小，响应速度达到高速化。(4)电力电子智能化的进展，使微电子技术与电力电子智能化的进展，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。子技术的重大改革。应用领域应用领域一般工业：一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交直流电机、电化学工业、冶金工业 交通运输：交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电气化铁道、电动汽车、航空、航海 电力系统：电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿 电子装置电源：电子装置电源：为信息电子装置提供动力为信息电子装置提供动力 家用电器：家用电器：“节能灯节能灯”、变频空调、变频空调 其他：其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置航天飞行器、新能源、发电装置 一、一、电力电子器件的分类电力电子器件的分类 1.1.不控器件，如整流二极管。不控器件，如整流二极管。2.2.半控器件，如普通晶闸管。半控器件，如普通晶闸管。3.3.全控器件，如可关断全控器件，如可关断晶闸管、功率晶闸晶闸管、功率晶闸管等。管等。电压、电流、工作频率电压、电流、工作频率电压、电流、工作频率电压、电流、工作频率 电力电子器件的主要性能指标：电力电子器件的主要性能指标：13.1 电力电子器件电力电子器件二、二、晶闸管（可控硅）晶闸管（可控硅）-半控型器件半控型器件 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半大功率半大功率半大功率半导体器件。它的出现使半导体器件导体器件。它的出现使半导体器件导体器件。它的出现使半导体器件导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到由弱电领域扩展到由弱电领域扩展到由弱电领域扩展到强电领域强电领域强电领域强电领域。晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有单向导电性，单向导电性，单向导电性，单向导电性，但它的但它的但它的但它的导通时间是可控的导通时间是可控的导通时间是可控的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、，主要用于整流、逆变、，主要用于整流、逆变、，主要用于整流、逆变、调调调调压及开关等方面。压及开关等方面。压及开关等方面。压及开关等方面。体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、操作方便、寿命长、操作方便、寿命长、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、容量大（正向平均电流达千安、容量大（正向平均电流达千安、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。正向耐压达数千伏）。正向耐压达数千伏）。正向耐压达数千伏）。优点：优点：优点：优点：GG控制极控制极控制极控制极1.基本结构基本结构K K 阴极阴极阴极阴极G阳极阳极阳极阳极 A AP1P2N1N2四四四四 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体 晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个PNPN结的四层结构结的四层结构结的四层结构结的四层结构,其外其外其外其外形、结构及符号如图。形、结构及符号如图。形、结构及符号如图。形、结构及符号如图。(c)(c)结构结构结构结构K K GGA A(b)(b)符号符号符号符号(a)(a)外形外形外形外形晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号三三三三 个个个个PN PN 结结结结晶闸管实验晶闸管实验S S +L L-+-E EA A E EG GKPE EA A 加正压，加正压，S断开断开E EA A 加正压，加正压，S闭合闭合KP导通后，导通后，S再断开再断开L不亮不亮 L亮亮 L仍亮仍亮KP截止截止KP导通导通KP仍导通仍导通 E EA A 加反压加反压（S闭合或断开）闭合或断开）如如如如E EGG 加反压加反压 无论无论E EA A 是正或负是正或负 L不亮不亮 L不亮不亮 KP截止截止 KP截止截止2.工作原理工作原理晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：1.1.晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间)施加正向电压。施加正向电压。施加正向电压。施加正向电压。2.2.晶闸管控制电路晶闸管控制电路晶闸管控制电路晶闸管控制电路(控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间)加正向电压加正向电压加正向电压加正向电压 或正向脉冲或正向脉冲或正向脉冲或正向脉冲(正向触发电压正向触发电压正向触发电压正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反依靠正反依靠正反依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：1.1.必须使可控硅阳极电流减小必须使可控硅阳极电流减小,直到直到正反馈正反馈效应不能维持。效应不能维持。2.2.将阳极电源断开或者在晶闸管的将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相电压。电压。电压。电压。P1P2N1N2K GA晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于PNPPNPPNPPNP和和和和NPNNPNNPNNPN型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK2.工作原理分析工作原理分析 T1T22.工作原理分析工作原理分析A A依靠正反馈，依靠正反馈，依靠正反馈，依靠正反馈，在极短时间在极短时间内使两个三极管均饱和导内使两个三极管均饱和导通，此过程称通，此过程称触发导通。触发导通。形成正反馈过程形成正反馈过程KKGGE EA A 0 0、E EG G 0 0EGEA+_RT T2 2正偏正偏 T2 进一步导通进一步导通依靠正反馈，依靠正反馈，依靠正反馈，依靠正反馈，晶闸管导晶闸管导晶闸管导晶闸管导通后，去掉通后，去掉通后，去掉通后，去掉E EGG ，仍可维仍可维仍可维仍可维持导通状态。持导通状态。持导通状态。持导通状态。2.工作原理分析工作原理分析GE EA A 0 0、E EG G 0 0KKEA+_R T1T2EGA A形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程由于由于 iB1iC2，iB2iC1，可使，可使 iG=03.伏安特性伏安特性正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向特性反向特性URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBO正向转折电压正向转折电压正向转折电压正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_ _+_ _反向转折电压反向转折电压反向转折电压反向转折电压正向平均电流正向平均电流维持电流维持电流维持电流维持电流U U4.主要参数主要参数UFRM:正向重复峰值电压（正向重复峰值电压（正向重复峰值电压（正向重复峰值电压（晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管耐压值）耐压值）耐压值）耐压值）晶闸管晶闸管控制极开路且正向阻断情况下控制极开路且正向阻断情况下,允允许重复加在许重复加在晶闸管晶闸管两端的正向峰值电压。两端的正向峰值电压。一般取一般取UFRM =80%UB0 。普通普通晶闸管晶闸管 UFRM 为为100V 3000V反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压控制极开路时控制极开路时,允许重复作用在允许重复作用在晶闸管晶闸管元元 件上的反向峰值电压。件上的反向峰值电压。一般取一般取 URRM =80%UBR 普通普通晶闸管晶闸管 URRM为为100V3000VURRM：正向平均电流正向平均电流正向平均电流正向平均电流环境温度为环境温度为4040 C C及及标准散热条件下，标准散热条件下，晶闸晶闸管处于管处于全导通时全导通时可以连续通过的工频正弦可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。半波电流的平均值。I IF F：IF t 2 如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为Im,则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。U UF F:通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）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，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，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。一般为晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V1V左右。左右。左右。左右。I IHH:维持电流维持电流维持电流维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。一般一般一般一般I IHH为几十为几十为几十为几十 一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。U UGG、I IGG：控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流6V6V时，使晶闸管完全时，使晶闸管完全时，使晶闸管完全时，使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流导通所必须的最小控制极直流电压、电流导通所必须的最小控制极直流电压、电流导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般一般一般一般U UGG为为为为1 1到到到到5V5V，I IGG为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义 导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别共九级共九级共九级共九级,用字母用字母用字母用字母AIAI表示表示表示表示0.41.2V0.41.2V额定电压额定电压,用百位或千位数表示用百位或千位数表示取取UFRM或或URRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流(IF)（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）P P-普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管KK-快速晶闸管快速晶闸管快速晶闸管快速晶闸管S S-双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管 晶闸管晶闸管K P普通型普通型如如KP5-7表示表示额定正向平均电流为额定正向平均电流为5A,额定电压为额定电压为700V。*二、双向晶闸管二、双向晶闸管 A2A1GKAG*三、可关断晶闸管三、可关断晶闸管 uA0 时，时，uG0，管子导通；，管子导通；uA0 时，时，uG0，管子截止。，管子截止。相当于两个反向晶闸管并联，相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。两者共用一个控制极。13.2 可控整流电路可控整流电路一、一、单相半波可控整流单相半波可控整流 1.1.电阻性负载电阻性负载电阻性负载电阻性负载(1)电路电路 u u 0 0 时：时：时：时：若若若若u ug g g g=0=0=0=0，晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管不导通，不导通，不导通，不导通，u u 0 0 时时时时:晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管承受反向电压不导通承受反向电压不导通承受反向电压不导通承受反向电压不导通,u uo o o o=0,=0,=0,=0,u uT T T T=u u，故称可控整流。故称可控整流。故称可控整流。故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压承受正向电压承受正向电压承受正向电压导导导导 通，通，通，通，u uu uo oR RL L+u uT T+Ti io o(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理 t1 2 u u 0 0时时时时:tO tO 接电阻负载时接电阻负载时接电阻负载时接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形 控制角控制角 t1 tO tO t22 tO导通角导通角(3)(3)工作波形工作波形工作波形工作波形(4)整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值改变控制角改变控制角改变控制角改变控制角 ，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压U Uo o,移相范围移相范围移相范围移相范围晶闸管平均电流晶闸管平均电流 ID=IO 晶闸管正向阳极电压最大值晶闸管正向阳极电压最大值 负载直流电流负载直流电流 晶闸管反向阳极电压最大值晶闸管反向阳极电压最大值 （5）主要参数主要参数负载直流电压负载直流电压 2.电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管(1)(1)电路电路电路电路 当电压当电压当电压当电压u u过零后，由于电感反电动势的存在，晶过零后，由于电感反电动势的存在，晶过零后，由于电感反电动势的存在，晶过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在一段时间内仍维持导通，失去单向导电作用。闸管在一段时间内仍维持导通，失去单向导电作用。闸管在一段时间内仍维持导通，失去单向导电作用。闸管在一段时间内仍维持导通，失去单向导电作用。在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时，电感当晶闸管刚触发导通时，电感当晶闸管刚触发导通时，电感当晶闸管刚触发导通时，电感元件上产生阻碍电流变化的感应电势元件上产生阻碍电流变化的感应电势元件上产生阻碍电流变化的感应电势元件上产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图极性如图极性如图极性如图)，电，电，电，电流不能跃变，将由零逐渐上升流不能跃变，将由零逐渐上升流不能跃变，将由零逐渐上升流不能跃变，将由零逐渐上升(见波形见波形见波形见波形)。u uu uo oR R+u uT T+TLeL-tO tO tO t1 tO t22 2)工作波形工作波形(未未加加续流二极管续流二极管)u uu uo oR R+u uT T+LTi io oDi io ou u 0 0 0 0时时时时：D D反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。u u 0 0时：时：时：时：D D正向导通正向导通正向导通正向导通,晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管承受反向电压关断承受反向电压关断承受反向电压关断承受反向电压关断,电感元件电感元件电感元件电感元件L L释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经D D构成回路构成回路构成回路构成回路(续流续流续流续流),),),),负载电负载电负载电负载电压压压压u uo o o o波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同(见波形图见波形图见波形图见波形图)。3.电感性负载电感性负载(加加续流二极管续流二极管)+(1)电路电路(3)工作波形工作波形(加续流二极管加续流二极管)iL t tO tO 2 tO 加续流二极管整流输出电压及电流的平均加续流二极管整流输出电压及电流的平均加续流二极管整流输出电压及电流的平均加续流二极管整流输出电压及电流的平均值与值与值与值与电阻性负载相同电阻性负载相同电阻性负载相同电阻性负载相同改变控制角改变控制角改变控制角改变控制角 ，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压U Uo o,移相范围移相范围移相范围移相范围二、二、单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路1.1.电阻负载电阻负载电阻负载电阻负载工作原理工作原理 T T1 1和和和和DTDT4 4承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。加触发电压加触发电压加触发电压加触发电压,则则则则T T1 1和和和和 T T4 4导通，导通，导通，导通，电流的通路为电流的通路为电流的通路为电流的通路为aRLT4T1b(1)电压电压u 为正半周为正半周时时i io o+T1T2RLuoT3T4a a u u+b b此时，此时，此时，此时，T T2 2和和和和T T3 3均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b T T2 2和和和和T T3 3承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压,则则则则T T2 2和和和和T T3 3导通，导通，导通，导通，电流的电流的电流的电流的通路为通路为通路为通路为(2)电压电压u 为负半周为负半周时时bRLT3T2a此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和T T4 4均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。t tO tO3.工作波形工作波形2 tO移相范围移相范围移相范围移相范围4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值（5）主要参数主要参数UO负载直流电压负载直流电压 负载直流电流负载直流电流 =0.9U2 1+cos 2IO=UORL二极管和晶闸管平均电流二极管和晶闸管平均电流 ID=IT=0.5IO 晶闸管反向阳极电压最大值晶闸管反向阳极电压最大值 晶闸管正向阳极电压最大值晶闸管正向阳极电压最大值 4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值（5）主要参数主要参数UO负载直流电压负载直流电压 负载直流电流负载直流电流 =0.9U2 1+cos 2IO=UORL二极管和晶闸管平均电流二极管和晶闸管平均电流 ID=IT=0.5IO 晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值 二极管反向阳极电压最大值二极管反向阳极电压最大值晶闸管反向阳极电压最大值晶闸管反向阳极电压最大值 晶闸管正向阳极电压最大值晶闸管正向阳极电压最大值 2.2.大电感负载大电感负载 P281i io o+T1T2Ruoa a u u+b bLT4T3移相范围移相范围移相范围移相范围:0:0:0:00 0 0 0 90 90 90 900 0 0 0三、三、单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路1.1.电阻负载电阻负载电阻负载电阻负载工作原理工作原理 T T1 1和和和和D D2 2承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。T T1 1加触发电压加触发电压加触发电压加触发电压,则则则则T T1 1和和和和 D D2 2导通，导通，导通，导通，电流的通路为电流的通路为电流的通路为电流的通路为T T1 1、T T2 2 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管D D1 1、D D2 2晶体管晶体管晶体管晶体管aRLD2T1b(1)电压电压u 为正半周为正半周时时i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b此时，此时，此时，此时，T T2 2和和和和D D1 1均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b T T2 2和和和和D D1 1承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。承受正向电压。T T2 2控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压,则则则则T T2 2和和和和D D1 1导通，导通，导通，导通，电流的电流的电流的电流的通路为通路为通路为通路为(2)电压电压u 为负半周为负半周时时bRLD1T2a此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和D D2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。t tO tO3.工作波形工作波形2 tO2.2.大电感负载大电感负载大电感负载大电感负载 P283P283i io o+T1T2RuoD1D2a a u u+b bL思考：思考：如图所示的整流如图所示的整流电路中，增加控制角电路中，增加控制角 时，导通时，导通 增加还是减增加还是减少？负载直流电压如何少？负载直流电压如何变化？变化？【答答】增大时，增大时，减小，减小，负载直流电压负载直流电压 UO 减小。减小。i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b思考思考：如图所示的整流电路：如图所示的整流电路中，中，=60=60和和 120 120 时，负载电压时，负载电压U UO O 的最大值的最大值是否相同是否相同?图图b【答答】负载电压负载电压U UO O 的最的最大值不相同。如图大值不相同。如图b b所示。所示。i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b【例例例例】i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b解：解：解：解：=1800(=00)时，时，U0=180V,I0=6A晶闸管选晶闸管选KP5-7型，型，二极管选二极管选2CZ5/300例例:有一电阻性直流负载，有一电阻性直流负载，RL=10，要求负载的端要求负载的端电压电压 UO 在在 40 120 V 之间可调，若采用单相半控桥之间可调，若采用单相半控桥式整流电路供电，求（式整流电路供电，求（1）U2 （2）控制角）控制角 的变化的变化范围范围（3）画出）画出 60o 时控制极电压时控制极电压 Ug、负载端电、负载端电压压 uo 的波形。的波形。（1）设）设：Uo=120 V时，时，管子全导通，即管子全导通，即 0，则这时则这时 UO=0.9 U2，故故+u2+uoRL解解 电路图电路图（3 3）u2 t0 0 t0 0 t0 0uguo（2）可见可见得变化范围为：得变化范围为：例例：电电阻阻性性负负载载两两端端直直流流电电压压为为50V50V，电电流流为为10A10A，变变压压器器副副 边边电电压压有有效效值值U U2 2=200V=200V，试试计计算算采采用用单单相相半半控控桥桥式式整整流流电电路路时时，晶晶闸闸管管的的导导通通角角以以及及通通过过晶晶闸闸管管中中的的电电流流平平均均值值，并并将将下下列列单单相相半半控控桥桥式式整整流流电电路路连连接完整。接完整。RLu2+-+-u1+两种常用可控整流电路两种常用可控整流电路电路电路特点特点1.该电路只用一只晶闸管，且其上无反该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。向电压。2.晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D D1 1D4u0RLD D3 3+-+-电路电路特点特点 1.该电路接入电感性负载时，该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起续便起续流二极管作用。流二极管作用。(2)2.由于由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两管控制的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-三、三、三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路T T T T1 1 T T2 2T T3 3i io o c cb ba au u+R RL Lu uo o+1 1 1 1.电路电路电路电路ua2 ubuct1t2uo T T1 1正向电压。正向电压。正向电压。正向电压。T T1 1控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压,则则则则T T1 1导通，导通，导通，导通，此时，此时，此时，此时，T T2 2和和和和T T3 3均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。(1)a(1)a相电压相电压相电压相电压 瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间2.工作原理工作原理 T T2 2正向电压。正向电压。正向电压。正向电压。T T2 2控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压,则则则则T T2 2导通，导通，导通，导通，此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和T T3 3均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。(2)b(2)b相电压相电压相电压相电压 瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间 T T3 3正向电压。正向电压。正向电压。正向电压。T T3 3控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压控制极加触发电压,则则则则T T3 3导通，导通，导通，导通，此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和T T2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。(3)c(3)c相电压相电压相电压相电压 瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间瞬时值最高期间3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形动画动画4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值ua2 ubuct1t2uoug4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值ua2 ubuct1t2uoug4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值四、四、三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理1 1 1 1.电路电路电路电路u2a2 u2bu2ct1t2uoT T T T1 1R RL Lu uo oD D3 3 T T2 2T T3 3D D2 2D D1 1i io o c cb ba au u+19.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路一、一、单结晶体管单结晶体管1.1.1.1.结构结构结构结构B B2 2第二基极第二基极第二基极第二基极B B1 1N欧姆接触欧姆接触欧姆接触欧姆接触接触电阻接触电阻接触电阻接触电阻P发射极发射极发射极发射极E E第一基极第一基极第一基极第一基极PN结结N型硅片型硅片(a)(a)示意图示意图示意图示意图单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号(b)(b)符号符号符号符号B B2 2E EB B1 12.工作原理工作原理 U UE E U UP P后，后，后，后，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，致使致使致使致使I IE E增加、增加、增加、增加、U UE E反反反反而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。而下降，出现负阻。P1.1.U UE E U UP P时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，U UE E U UV V时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。单结晶体管的特点单结晶体管的特点:B B2 2E EB B1 12.2.单结晶体单结晶体单结晶体单结晶体管的峰点电压管的峰点电压管的峰点电压管的峰点电压U UP P与与与与 外加固定电压外加固定电压外加固定电压外加固定电压U UBBBB及分压比及分压比及分压比及分压比 有关，有关，有关，有关，外加电压外加电压外加电压外加电压U UBBBB或或或或分压比分压比分压比分压比 不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电 压压压压U UP P不同。不同。不同。不同。3.不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压U UV V和和和和谷点电流谷点电流I IV V都都 不一样。谷点电压大约在不一样。谷点电压大约在2 5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些，U UV V稍小的单结晶体管，以增大输稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。出脉冲幅度和移相范围。二、二、单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路1.1.振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张振荡电单结晶体管弛张振荡电单结晶体管弛张振荡电单结晶体管弛张振荡电路利用单结管的负阻特性路利用单结管的负阻特性路利用单结管的负阻特性路利用单结管的负阻特性及及及及RCRC电路的充放电特性组电路的充放电特性组电路的充放电特性组电路的充放电特性组成频率可调的振荡电路。成频率可调的振荡电路。成频率可调的振荡电路。成频率可调的振荡电路。ug gR R2 2R R1 1R RU Uuc cE E+C C+_ _ _+_ _5050 100k100k 300300 0.470.47 F Fug gR R2 2R R1 1R RU UuC CE E+C C+_ _ _+_ _5050 100k100k 300300 0.470.47 F F2.2.振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析设通电前设通电前设通电前设通电前u uC C=0=0。接通电源接通电源接通电源接通电源U U,电容电容电容电容C C经电阻经电阻经电阻经电阻R R充电。充电。充电。充电。电容电压电容电压电容电压电容电压u uC C C C逐渐升高。逐渐升高。逐渐升高。逐渐升高。当当当当u uC C U UP P时时时时,单结管导通单结管导通单结管导通单结管导通,电电电电容容容容C C放电放电放电放电,R R1 1上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。U Up pUvU Up p-U UD DuC C tug t电容放电至电容放电至电容放电至电容放电至 u uC C U Uv v v v时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使u ug g 0 0 0 0。(a)(a)(b)(b)up puv3.电压波形电压波形uC C t tugOO主电路主电路主电路主电路触发电路触发电路触发电路触发电路u u1 1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+uC+RuL L+ug g+u u+三、三、单结管触发的半控桥式整流电路单结管触发的半控桥式整流电路1.1.电路电路电路电路2.工作原理工作原理(1)(1)整流削波整流削波整流削波整流削波U2M削波削波削波削波U UZ ZRu2+uo+uZ整流整流整流整流U2M t tO2 2 t tO t tO(2)(2)触发电路触发电路触发电路触发电路UP-UDR1R2RPCuc+Rug g+uZ+t t t tU UvUpRLT1D1D2T2uL L+(3)(3)输出电压输出电压输出电压输出电压u uL LOOUZ t tO t tO单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T3T4D1D2DZR 输出脉冲可以直接从电阻输出脉冲可以直接从电阻R1引出引出(如前图如前图)，也可，也可通通过脉冲变压器输出过脉冲变压器输出。由于晶闸管控制极与阴极间允许。由于晶闸管控制极与阴极间允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲变压器的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲变压器副边串联二极管副边串联二极管D1,可将反向电压隔开，而并联可将反向电压隔开，而并联D2，可将反向电压短路。可将反向电压短路。问问 题题 讨讨 论论1.1.单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路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？为什么接在同一个变压器上？为什么接在同一个变压器上？为什么接在同一个变压器上？目的：目的：目的：目的：保证主电路和保证主电路和保证主电路和保证主电路和触发电路的电源电压同触发电路的电源电压同触发电路的电源电压同触发电路的电源电压同时过零时过零时过零时过零(即即即即两者同步两者同步两者同步两者同步)，使电容在每半个周期均使电容在每半个周期均使电容在每半个周期均使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保从零开始充电，从而保从零开始充电，从而保从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个证每半个周期的第一个证每半个周期的第一个证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相触发脉冲出现的时刻相触发脉冲出现的时刻相触发脉冲出现的时刻相同同同同(即即即即 角一样角一样角一样角一样)以使输以使输以使输以使输出平均电压不变。出平均电压不变。出平均电压不变。出平均电压不变。u u1 1+R1R2RPCT1D1D2T2u2+uC+Rug g+u u+2.2.触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：是将整流后的电压变是将整流后的电压变是将整流后的电压变是将整流后的电压变成梯形成梯形成梯形成梯形(即削波即削波即削波即削波)，使，使，使，使单结管两端电压稳定单结管两端电压稳定单结管两端电压稳定单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，在稳压管的稳压值上，在稳压管的稳压值上，在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生从而保证单结管产生从而保证单结管产生从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个的脉冲幅度和每半个的脉冲幅度和每半个的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的周期产生第一脉冲的周期产生第一脉冲的周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源时间，不受交流电源时间，不受交流电源时间，不受交流电源电压变化的影响。电压变化的影响。电压变化的影响。电压变化的影响。Ru2+uo+uZU2M削削削削波波波波U UZ Z整整整整流流流流U2M t tO2 2 t tO t tO3.3.一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角？根据晶闸管的特性，它一根据晶闸管的特性，它一根据晶闸管的特性，它一根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压旦触发导通，在阳极电压旦触发导通，在阳极电压旦触发导通，在阳极电压足够大的条件下，即使去足够大的条件下，即使去足够大的条件下，即使去足够大的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持导掉触发信号，仍能维持导掉触发信号，仍能维持导掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，每半个周通状态。因此，每半个周通状态。因此，每半个周通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉冲期中只有第一个触发脉冲期中只有第一个触发脉冲期中只有第一个触发脉冲起作用。起作用。起作用。起作用。改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角 。控制角控制角控制角控制角 变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。t t t tU UvUpOOUZ t tO t tO4.4.如何调节如何调节如何调节如何调节电压？电压？电压？电压？R Rp 电容充电速度变慢电容充电速度变慢电容充电速度变慢电容充电速度变慢 uL LR1R2RPCuc+Rug g+uZ+t t t tU UvUpOOUZ t tO t tO