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第 5 章 现代电力电子电路,第5章 晶闸管电路 第 1 节 功率电子器件 第 2 节 可控桥式整流电路,第5章 重点,晶闸管工作原理 单相可控整流电路,别名： 可控硅（SCR) （Silicon Controlled Rectifier） 是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电 领域 。,体积小、重量轻、无噪声、寿命长、 容 量大（正向平均电流达千安、正向耐压 达数千伏）。,第1节 功率电子器件,应用领域：,逆变,整流 （交流,直流）,斩波,（直流,交流）,变频,（交流,交流）,（直流,直流）,此外还可作无触点开关等,一、基本结构,A（阳极）,P1,P2,N1,N2,K（阴极）,G（控制极）,第1节 晶闸管,符号,二、工作原理,结构示意图,工作原理分析,A,1、UGK=0时，UAK0或UAK0，均不能导通。,J1,J2,J3,工作原理分析,工作原理分析,2、UGK0且UAK0时（正向电压）， V1导通V2导通V1进一步导通，形成正反馈晶闸管迅速导通。,维持电流 IC2=IG,A,3、UGK0或UAK0，均不能导通。,工作原理分析,导通条件（导通状态）： 1、阳极与阴极间加正向电压； 2、控制极与阴极间加正向触发电压； 3、阳极电流不小于维持电流。,截止条件（阻断状态）： 1、晶闸管开始工作时 ，UAK加反向电压，或不加触发信号（即UGK = 0 ）； 2、晶闸管正向导通后，令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。,晶闸管具有单向导电性（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。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。,三、 特性与参数,1、特性,IG1=0A,IG2,IG3,正向,反向,IF：,额定通态平均电流。（环境温度为40OC时,在 电阻性负载、单相工频 正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管IF为1A1000A。）,2、主要参数,UD: 额定电压。 URRM 与UFRM中较小的一个。,IF含义说明,IH：维持电流。(在室温下，控制极开路、晶闸管 被触发导通后，维持导通状态所必须的最 小电流。一般为几十到一百多毫安。）,UG、IG：控制极触发电压和电流。（在室温下， 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,通态平均电压（UF）,额定电压级别（UD）,额定通态平均电流 （IF）,晶闸管类型 P-普通晶闸管 K-快速晶闸管 S -双向晶闸管,晶闸管,KP 100-3,第2节 可控整流电路,一、单相半波可控整流电路,1、,电阻性负载,电路及工作原理,设u1为 正弦波,u2 0 时，加上触发电压 uG ，晶闸管导通 。且 uL 的大小随 uG 加入的迟早而变化； u2 0 时，晶闸管不通，uL = 0 。故称可控整流。,（1）,工作波形,（2）,：控制角,：导通角,输出电压及电流的平均值,Uo =,Io =,（3）,晶闸管的选择,器件的损坏，取决于电流的热效应，而热 效应与电流的有效值相关。因此电路设计中，晶闸管电流的选择，必须依据电流的有 效值，而不能依据平均值（IF）。,电流波形为正弦半波的情况下，有效值与 平均值的区别计算如下：,（4）,电流的选择,平均值：,有效值：,不同 下有效值和平均值之比,二、单相桥式半控整流电路,1、,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：,u2 (A),V1,RL,V4,u2 (B),V2,RL,V3,