晶闸管及其工作原理-课件

第六章晶闸管及其应用电路§6-1晶闸管§6-2晶闸管整流电路§6-4晶闸管的选择和保护§6-5晶闸管的触发电路§6-3负载对晶闸管整流的影响1第六章晶闸管及其应用电路§6-1晶闸管§6-2§6-1晶闸管一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳极K阴极G门极AKG晶闸管的结构晶闸管的符号2§6-1晶闸管一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳精品资料3精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”44晶闸管的导电特点：

（1）晶闸管具有单向导电特性（2）晶闸管的导通是通过门极控制的晶闸管导通的条件：（1）阳极与阴极间加正向电压（2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。（以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通）导通后的晶闸管关断的条件：（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）将阳极与阴极间加反向电压（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断）二、晶闸管的工作特性5晶闸管的导电特点：（1）晶闸管具有单向导电特性（2）晶闸管（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用。要使导通的晶闸管关断，必须减小阳极电流到维持电流IH以下。小结：（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单向可控硅。“可控”有两层含义：一是晶闸管的导通是受门极控制的；二是导通的晶闸管关断是受阳极与阴极间电压控制的。由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安），而阳极A与阴极K可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。6（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的正向峰值电压反向重复峰值电压URRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的反向峰值电压通态平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，允许通过的工频正弦半波电流的平均值通态平均电压UT（AV）结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电流，晶闸管导通时，A与K间的电压平均值，习惯上称为导通时的管压降维持电流IH在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸管导通所必须的最小电流晶闸管由通到断的临界电流7三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试8四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试8§6-2晶闸管整流电路一、单相可控整流电路二、三相可控整流电路

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。9§6-2晶闸管整流电路一、单相可控整流电路二、三相可一、单相可控整流电路1、单相半波可控整流电路ＶRL单相半波可控整流电路单相半波整流电路0ug0uLπ2πt1t2u2+u2+--uL+-iL（1）电路组成及工作原理t1t1t2t2u1u210一、单相可控整流电路1、单相半波可控整流电路ＶRL单相半波可0ug0uLπ2πt1t2t1t1t2t2αα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。θθ导通角θ——晶闸管实际导通的角度。α+θ=π改变α的大小，即可改变输出电压uL的波形。α

越大，θ越小。把控制角α的变化范围称为移相范围。单相半波可控整流电路的移相范围为：0～π110ug0uLπ2πt1t2t1t1t2t2αα控制角α——从（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（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12（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的例6-1单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=120V，当控制角分别为0o、90o、120o、180o时，负载上的平均电压分别是多少？解：α=0o时α=90o时α=120o时α=180o时改变控制角α的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o～180o13例6-1单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=12、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理to23u2to23uLto23ugV3V4V2V1RLu2正半周单相整流电路单相可控整流电路αααθθωt<α时V1、V4正向阻断，V2、V3反向阻断uL=0ωt=α时V1、V4导通，V2、V3反向阻断uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0+-+-uL+-iL负半周ωt<α时V2、V3反向阻断，V1、V4正向阻断uL=0ωt=α时V2、V3反向阻断，V1、V4导通uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0单相桥式可控整流电路的移相范围为：0～π142、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理to2（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：输出电压脉动小，设备利用率高缺点：元件多15（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的例6-2一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，RL=5Ω，要求输出电压的范围为0～150V，试求输出的最大电流ILM和晶闸管的导通角范围？解：输出最大平均电流当输出电压为150V时查表得α≈60o晶闸管的导通角的范围为16例6-2一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路V5在电路中不承受反向电压，只要给晶闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，作用相当于接在负载电路中的一只开关。注意：1、整流电路之后不能接滤波电容2、晶闸管应选维持电流较大的管子特点：17V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电uL二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路（1）电路组成及工作原理TRLL1L2L3UV1V2V3VW三相半波整流电路三相半波可控整流电路uLiLωt0ugαααθθθ各晶闸管控制角的起点均为各自的自然换相点当控制角为α时+-VUW18uL二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路（1）电路组uLωt0ugΘ=1200Θ=1200Θ=1200α=0°时,工作波形θ

=120°VUW输出波形连续19uLωt0ugΘ=1200Θ=1200Θ=1200α=0°时uLωt0ug600θθθα=60°时,工作波形600600θ

=90°θ

＜120°VUW输出波形不连续20uLωt0ug600θθθα=60°时,工作波形600600uLωt0ug900θθα=90°时,工作波形900900θθ＜120°θ

=60°VUW21uLωt0ug900θθα=90°时,工作波形900900θ小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的大小：当α＝0°时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，α增大，输出电压减小，α＝150°时，uL=0。（2）当α≤30°时，uL波形连续，（3）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的线电压。晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时；当α＞30°时，uL波形断续，晶闸管关断点均在各自相电压过θ=120°零处，θ<120°移相范围是α＝0°～150°22小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电，铁芯易发生直流磁化，使变压器效率降低。23（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的2、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLV1V2V3UVWV4V5V6三相半控桥式整流电路iL-ug0ωt（1）电路组成及工作原理自然换相点为各晶闸管控制角的起点当控制角为α时αααuL+242、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLVug0ωtα=0°时,工作波形输出波形同三相桥式整流电路θθθθ=120°25ug0ωtα=0°时,工作波形输出波形同三相桥式整流电路θθug0ωt600α=60°时,工作波形600600θ=120°θθθ0°<α≤60°输出波形连续26ug0ωt600α=60°时,工作波形600600θ=120ug0ωtα=90°时,工作波形900900900θθθθθ<120°θ=90°60°<α<180°输出波形不连续27ug0ωtα=90°时,工作波形900900900θθθθθ小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的大小：当α＝0°时，输出波形同三相桥式整流电路，输出电压最大；α增大，输出电压减小，α＝180°时，uL=0。α＞60°时，波形断续，（3）任一相对应晶闸管和二极管导通期间，其他晶闸管和二极管（2）当α≤60°时，波形连续，θ=120°θ<120°承受相应的线电压。移相范围为：α＝0°～180°28小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL思考：如果触发脉冲在自然换相之前加入，输出波形会发生什么现象？29思考：如果触发脉冲在自然换相之前加入，29（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：输出电压较高，脉动性较小，输出电压连续可调范围宽。缺点：需用三只晶闸管，需三套触发电路.30（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的§6-3负载类型对晶闸管整流的影响一、电感性负载的影响电感性负载：电动机的励磁绕组，各种电感线圈。V3V4V2V1RLu2L0ug0uLV1V4V1V3V2V3V2V4当电源过零时,晶闸管不能及时关断，使晶闸管导通时间延长。当控制角突然增大或触发信号突然丢失时，整流整流续流续流V2V3整流正常工作失控现象电感性负载单相桥式可控整流电路1、正常工作2、失控现象使电路失控。晶闸管连续导通，而整流二极管交替导通31§6-3负载类型对晶闸管整流的影响一、电感性负载的影3、加续流二极管后的工作V3V4V2V1RLu2LV5加续流二极管后的电路0ug0uLV1V4V5V2V3V5整流整流续流续流在生产实际中,一旦发生失控,导通的晶闸管将因过热而损坏,为了防止失控现象的发生，必须采取预防措施——在负载两端并联一只续流二极管。ααθθ整流续流+-uL-+323、加续流二极管后的工作V3V4V2V1RLu2LV5加续流当整流元件工作时，负载电流经电源构成回路，当整流元件不工作时，负载中电流经续流二极管构成回路。由以上分析可知：晶闸管的导通角为θ时，续流二极管的导通角为2π-2θ流过晶闸管和整流二极管的平均电流为：流过续流二极管的平均电流为：33当整流元件工作时，负载电流经电源构成回路，当例6-3有一单相半控桥式整流电路，负载为直流电阻为5Ω的感性负载，输入电压U2=220V，试求控制角α=300时的输出电压，晶闸管中的电流平均值，续流二极管中的电流平均值。解：负载的平均电压：负载的平均电流：流过晶闸管的平均电流：流过续流二极管的平均电流：34例6-3有一单相半控桥式整流电路，负载为直流电阻为5Ω的二、反电动势负载的影响V3V4V2V1u2E0uL0ugEαθ0iL当电源电压u2>E时，加触发信号，晶闸管才能导通反电动势负载单相半控桥式整流电路当电源电压等于E时，晶闸管关断晶闸管导通角θ变小了，输出电流幅值增大反电动势负载的影响：采取的措施：在负载回路上串联平波电感器，然后在其两端再并一个续流二极管35二、反电动势负载的影响V3V4V2V1u2E0uL0ugEα§6-4晶闸管的选择和保护一、晶闸管的选择二、晶闸管的保护36§6-4晶闸管的选择和保护一、晶闸管的选择二、晶闸管一、晶闸管的选择1、电压等级的选择2、电流等级的选择37一、晶闸管的选择1、电压等级的选择2、电流等级的选择37例6-4负载为纯电阻性的单相半控桥式整流电路，输出直流电流电压为UL=0~60V，直流电流为0~10A，试计算晶闸管反向峰值电压URM与It（AV），并选择合适的晶闸管。解：由设输出电压最大（60V）时的控制角则考虑到整流器件上压降等因素，U2取值比计算值高10%，故取晶闸管承受的反向峰值电压晶闸管应取的反向峰值电压38例6-4负载为纯电阻性的单相半控桥式整流电路，输出直流通过晶闸管的最大平均电流晶闸管应取的通态平均电流可选用通态平均电流为10A，额定电压为200V的KP10—2晶闸管。39通过晶闸管的最大平均电流晶闸管应取的通态平均电流可选用通态平例6-5一只接有续流二极管的单相半控桥式整流电路，RL=5Ω，输入电压U2=220V，晶闸管控制角α=60°。试计算（1）晶闸管承受的反向峰值电压；（2）通过晶闸管的实际工作电流，并选择合适的管型。解：（1）晶闸管承受的反向峰值电压晶闸管应取的反向峰值电压40例6-5一只接有续流二极管的单相半控桥式整流电路，RL（2）通过晶闸管的实际工作电流输出的直流电压通过负载的平均电流导通角通过晶闸管的实际平均电流晶闸管应取的通态平均电流应选取通态平均电流为20A、额定电压为600V的KP20—6晶闸管两只。41（2）通过晶闸管的实际工作电流输出的直流电压通过负载的平均电二、晶闸管的保护

普通晶闸管承受过压过流的能力很差，在使用中，除了需有充分的的余地外，还要采取一定的保护措施。1、过电压保护由于晶闸管电路中含有电感元件（如变压器、电抗线圈等）变压器一次侧拉闸整流装置直流侧切断开关晶闸管由导通转变为阻断等电感线圈上都会产生很高的电动势，使晶闸管承受很高的电压（过电压）。（1）产生过电压的原因及后果原因：后果：过电压即使作用时间很短，也可使晶闸管误导通，甚至被击穿损坏。42二、晶闸管的保护普通晶闸管承受过压过流的能（2）过压保护的方法1）阻容吸收电路RLRLRL交流侧保护直流侧保护直接保护43（2）过压保护的方法1）阻容吸收电路RLRLRL交流侧保护直2）压敏电阻保护RUL1L2L3RURUL1L2L3单相电路中的接法三相电路中的Y形接法三相电路中的△形接法压敏感电阻是一种非线性电阻,它具有正反向相同的很陡的电压电流特性。正常工作时，压敏电阻没有击穿，通过很小的电流；当有电压超过其额定电压时，可通过高达数千安的放电电流，之后又恢复正常。442）压敏电阻保护RUL1L2L3RURUL1L2L3单相电路2、过电流保护（1）过流产生的原因及后果原因：负载过载短路其他晶闸管击穿触发电路使晶闸管误触发后果：晶闸管的热容量较小，当发生过电流时，温度升高，若超过允许值，晶闸管会损坏。（2）过流保护的作用一旦有过电流产生威胁晶闸管时，能在允许时间内快速地将过电流切断，以防晶闸管损坏。452、过电流保护（1）过流产生的原因及后果原因：负载过载短路其（3）保护方法FUFUFUFURLFURLFURLFU交流侧保护直流侧保护直接保护采用快速熔断器进行保护熔断速度很快46（3）保护方法FUFUFUFURLFURLFURLFU交流侧§6-5晶闸管的触发电路触发电路：为晶闸管提供触发信号的电路对触发电路的要求：与主电路同步能平稳移相，且有足够的移相范围脉冲前沿陡，且有足够的幅值与脉宽稳定性与抗扰性能好触发电路的分类：单结晶体管触发电路和集成触发电路47§6-5晶闸管的触发电路触发电路：为晶闸管提供触发信一、单结晶体管触发电路1、单结晶体管（1）单结晶体管的结构、符号EB1B2V一个PN结三个电极：单结晶体管一个发射极，两个基极双基极二极管结构符号EB2B1ARB2RB1VD等效电路48一、单结晶体管触发电路1、单结晶体管（1）单结晶体管的结构、（2）单结晶体管的伏安特性曲线EB2B1ARB2RB1VDUEUBB++--VPIVIPUVUP截止区负阻区饱和区uEiE0η—分压比，其值一般为0.3~0.9当UE<UA时，PN结反向截止，单结晶体管截止当UE≥UA时，PN结正向导通，IE显著增加，RB1迅速减小，UE下降——负阻特性管子由截止区进入负阻区的临界点——峰点，用P表示峰点电压：峰点电流：IP当UE下降至谷点时，谷点电压为UV，谷点电流为IV过了V点后，管子又恢复正向特性。随IE增大，UE略有增大——饱和区UP是管子由截止转导通的临界点工作区UV是维持管子导通的临界点最小发射极电压49（2）单结晶体管的伏安特性曲线EB2B1ARB2RB1VDU单结晶体管的工作特点：当发射极电压等于峰点电压UP时，单结晶体管导通。导通后，发射极电压UE减小，当发射极电压减小到谷点电压UV时，管子又由导通转变为截止。单结晶体管的型号：BT31、BT33、BT35等。其中，B——半导体，T——特种管，3——3个电极，第四个数字——耗散功率，分别为100mW、300mW、500mW。（3）单结晶体管管脚的辨别50单结晶体管的工作特点：当发射极电压等于峰点电2、单结晶体管振荡电路UBBCRERPR2R1EB2B1V单结晶体管振荡电路tuR10充电充电充电放电放电放电tuE0UPUV+-接通电源后，UBB经RP、RE给电容C充电，uC按指数规律增大，当uC=UP时，单结晶体管导通，RB1迅速减小，电容通过RB1、R1迅速放电，在R1上形成脉冲波形。当uC=UV时，单结晶体管截止，放电结束，输出电压降为0值，完成一次振荡。电源再次对电容充电，并重复上述过程。充电放电uR1+-512、单结晶体管振荡电路UBBCRERPR2R1EB2B1V单改变RP的阻值（或电容C的大小），可改变电容充电的快慢，使输出脉冲提前或移后，从而控制晶闸管触发导通的时刻。越大，触发脉冲后移，控制角增大，反之控制角减小。利用单结晶体管的负阻特性和RC的充放电特性，组成频率可调的振荡电路。52改变RP的阻值（或电容C的大小），可改变电容3、单结晶体管触发电路u1V7V8V9V10RLuL+-EB1B2R4R1RERPCV5V1V2V3V4R3u2OAB

单结晶体管触发电路t0uAt0uBt0uEUPUVt0uG533、单结晶体管触发电路u1V7V8V9V10RLuL+-EB

由于每半个周期内，第一个脉冲可使晶闸管触发导通，后面的脉冲信号均不起作用。改变电容的充放电时间常数，可实现脉冲的移相。如：增大RP或C，使τ=（RP+RE）C增大，充电时间变长，即达到UP的时间就慢，第一脉冲输出的时间越晚；反之，第一脉冲输出时间越提前。在实际工作中，通过改变RP的大小，可改变控制角的大小。54由于每半个周期内，第一个脉冲可使晶闸管触发第六章晶闸管及其应用电路§6-1晶闸管§6-2晶闸管整流电路§6-4晶闸管的选择和保护§6-5晶闸管的触发电路§6-3负载对晶闸管整流的影响55第六章晶闸管及其应用电路§6-1晶闸管§6-2§6-1晶闸管一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳极K阴极G门极AKG晶闸管的结构晶闸管的符号56§6-1晶闸管一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳精品资料57精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”584晶闸管的导电特点：

（1）晶闸管具有单向导电特性（2）晶闸管的导通是通过门极控制的晶闸管导通的条件：（1）阳极与阴极间加正向电压（2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。（以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通）导通后的晶闸管关断的条件：（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）将阳极与阴极间加反向电压（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断）二、晶闸管的工作特性59晶闸管的导电特点：（1）晶闸管具有单向导电特性（2）晶闸管（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用。要使导通的晶闸管关断，必须减小阳极电流到维持电流IH以下。小结：（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单向可控硅。“可控”有两层含义：一是晶闸管的导通是受门极控制的；二是导通的晶闸管关断是受阳极与阴极间电压控制的。由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安），而阳极A与阴极K可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。60（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的正向峰值电压反向重复峰值电压URRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的反向峰值电压通态平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，允许通过的工频正弦半波电流的平均值通态平均电压UT（AV）结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电流，晶闸管导通时，A与K间的电压平均值，习惯上称为导通时的管压降维持电流IH在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸管导通所必须的最小电流晶闸管由通到断的临界电流61三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试62四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试8§6-2晶闸管整流电路一、单相可控整流电路二、三相可控整流电路

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。63§6-2晶闸管整流电路一、单相可控整流电路二、三相可一、单相可控整流电路1、单相半波可控整流电路ＶRL单相半波可控整流电路单相半波整流电路0ug0uLπ2πt1t2u2+u2+--uL+-iL（1）电路组成及工作原理t1t1t2t2u1u264一、单相可控整流电路1、单相半波可控整流电路ＶRL单相半波可0ug0uLπ2πt1t2t1t1t2t2αα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。θθ导通角θ——晶闸管实际导通的角度。α+θ=π改变α的大小，即可改变输出电压uL的波形。α

越大，θ越小。把控制角α的变化范围称为移相范围。单相半波可控整流电路的移相范围为：0～π650ug0uLπ2πt1t2t1t1t2t2αα控制角α——从（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（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66（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的例6-1单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=120V，当控制角分别为0o、90o、120o、180o时，负载上的平均电压分别是多少？解：α=0o时α=90o时α=120o时α=180o时改变控制角α的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o～180o67例6-1单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=12、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理to23u2to23uLto23ugV3V4V2V1RLu2正半周单相整流电路单相可控整流电路αααθθωt<α时V1、V4正向阻断，V2、V3反向阻断uL=0ωt=α时V1、V4导通，V2、V3反向阻断uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0+-+-uL+-iL负半周ωt<α时V2、V3反向阻断，V1、V4正向阻断uL=0ωt=α时V2、V3反向阻断，V1、V4导通uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0单相桥式可控整流电路的移相范围为：0～π682、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理to2（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：输出电压脉动小，设备利用率高缺点：元件多69（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的例6-2一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，RL=5Ω，要求输出电压的范围为0～150V，试求输出的最大电流ILM和晶闸管的导通角范围？解：输出最大平均电流当输出电压为150V时查表得α≈60o晶闸管的导通角的范围为70例6-2一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路V5在电路中不承受反向电压，只要给晶闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，作用相当于接在负载电路中的一只开关。注意：1、整流电路之后不能接滤波电容2、晶闸管应选维持电流较大的管子特点：71V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电uL二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路（1）电路组成及工作原理TRLL1L2L3UV1V2V3VW三相半波整流电路三相半波可控整流电路uLiLωt0ugαααθθθ各晶闸管控制角的起点均为各自的自然换相点当控制角为α时+-VUW72uL二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路（1）电路组uLωt0ugΘ=1200Θ=1200Θ=1200α=0°时,工作波形θ

=120°VUW输出波形连续73uLωt0ugΘ=1200Θ=1200Θ=1200α=0°时uLωt0ug600θθθα=60°时,工作波形600600θ

=90°θ

＜120°VUW输出波形不连续74uLωt0ug600θθθα=60°时,工作波形600600uLωt0ug900θθα=90°时,工作波形900900θθ＜120°θ

=60°VUW75uLωt0ug900θθα=90°时,工作波形900900θ小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的大小：当α＝0°时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，α增大，输出电压减小，α＝150°时，uL=0。（2）当α≤30°时，uL波形连续，（3）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的线电压。晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时；当α＞30°时，uL波形断续，晶闸管关断点均在各自相电压过θ=120°零处，θ<120°移相范围是α＝0°～150°76小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电，铁芯易发生直流磁化，使变压器效率降低。77（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的2、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLV1V2V3UVWV4V5V6三相半控桥式整流电路iL-ug0ωt（1）电路组成及工作原理自然换相点为各晶闸管控制角的起点当控制角为α时αααuL+782、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLVug0ωtα=0°时,工作波形输出波形同三相桥式整流电路θθθθ=120°79ug0ωtα=0°时,工作波形输出波形同三相桥式整流电路θθug0ωt600α=60°时,工作波形600600θ=120°θθθ0°<α≤60°输出波形连续80ug0ωt600α=60°时,工作波形600600θ=120ug0ωtα=90°时,工作波形900900900θθθθθ<120°θ=90°60°<α<180°输出波形不连续81ug0ωtα=90°时,工作波形900900900θθθθθ小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的大小：当α＝0°时，输出波形同三相桥式整流电路，输出电压最大；α增大，输出电压减小，α＝180°时，uL=0。α＞60°时，波形断续，（3）任一相对应晶闸管和二极管导通期间，其他晶闸管和二极管（2）当α≤60°时，波形连续，θ=120°θ<120°承受相应的线电压。移相范围为：α＝0°～180°82小结:（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL思考：如果触发脉冲在自然换相之前加入，输出波形会发生什么现象？83思考：如果触发脉冲在自然换相之前加入，29（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压（3）电路特点优点：输出电压较高，脉动性较小，输出电压连续可调范围宽。缺点：需用三只晶闸管，需三套触发电路.84（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的§6-3负载类型对晶闸管整流的影响一、电感性负载的影响电感性负载：电动机的励磁绕组，各种电感线圈。V3V4V2V1RLu2L0ug0uLV1V4V1V3V2V3V2V4当电源过零时,晶闸管不能及时关断，使晶闸管导通时间延长。当控制角突然增大或触发信号突然丢失时，整流整流续流续流V2V3整流正常工作失控现象电感性负载单相桥式可控整流电路1、正常工作2、失控现象使电路失控。晶闸管连续导通，而整流二极管交替导通85§6-3负载类型对晶闸管整流的影响一、电感性负载的影3、加续流二极管后的工作V3V4V2V1RLu2LV5加续流二极管后的电路0ug0uLV1V4V5V2V3V5整流整流续流续流在生产实际中,一旦发生失控,导通的晶闸管将因过热而损坏,为了防止失控现象的发生，必须采取预防措施——在负载两端并联一只续流二极管。ααθθ整流续流+-uL-+863、加续流二极管后的工作V3V4V2V1RLu2LV5加续流当整流元件工作时，负载电流经电源构成回路，当整流元件不工作时，负载中电流经续流二极管构成回路。由以上分析可知：晶闸管的导通角为θ时，续流二极管的导通角为2π-2θ流过晶闸管和整流二极管的平均电流为：流过续流二极管的平均电流为：87当整流元件工作时，负载电流经电源构成回路，当例6-3有一单相半控桥式整流电路，负载为直流电阻为5Ω的感性负载，输入电压U2=220V，试求控制角α=300时的输出电压，晶闸管中的电流平均值，续流二极管中的电流平均值。解：负载的平均电压：负载的平均电流：流过晶闸管的平均电流：流过续流二极管的平均电流：88例6-3有一单相半控桥式整流电路，负载为直流电阻为5Ω的二、反电动势负载的影响V3V4V2V1u2E0uL0ugEαθ0iL当电源电压u2>E时，加触发信号，晶闸管才能导通反电动势负载单相半控桥式整流电路当电源电压等于E时，晶闸管关断晶闸管导通角θ变小了，输出电流幅值增大反电动势负载的影响：采取的措施：在负载回路上串联平波电感器，然后在其两端再并一个续流二极管89二、反电动势负载的影响V3V4V2V1u2E0uL0ugEα§6-4晶闸管的选择和保护一、晶闸管的选择二、晶闸管的保护90§6-4晶闸管的选择和保护一、晶闸管的选择二、晶闸管一、晶闸管的选择1、电压等级的选择2、电流等级的选择91一、晶闸管的选择1、电压等级的选择2、电流等级的选择37例6-4负载为纯电阻性的单相半控桥式整流电路，输出直流电流电压为UL=0~60V，直流电流为0~10A，试计算晶闸管反向峰值电压URM与It（AV），并选择合适的晶闸管。解：由设输出电压最大（60V）时的控制角则考虑到整流器件上压降等因素，U2取值比计算值高10%，故取晶闸管承受的反向峰值电压晶闸管应取的反向峰值电压92例6-4负载为纯电阻性的单相半控桥式整流电路，输出直流通过晶闸管的最大平均电流晶闸管应取的通态平均电流可选用通态平均电流为10A，额定电压为200V的KP10—2晶闸管。93通过晶闸管的最大平均电流晶闸管应取的通态平均电流可选用通态平例6-5一只接有续流二极管的单相半控桥式整流电路，RL=5Ω，输入电压U2=220V，晶闸管控制角α=60°。试计算（1）晶闸管承受的反向峰值电压；（2）通过晶闸管的实际工作电流，并选择合适的管型。解：（1）晶闸管承受的反向峰值电压晶闸管应取的反向峰值电压94例6-5一只接有续流二极管的单相半控桥式整流电路，RL（2）通过晶闸管的实际工作电流输出的直流电压通过负载的平均电流导通角通过晶闸管的实际平均电流晶闸管应取的通态平均电流应选取通态平均电流为20A、额定电压为600V的KP20—6晶闸管两只。95（2）通过晶闸管的实际工作电流输出的直流电压通过负载的平均电二、晶闸管的保护

普通晶闸管承受过压过流的能力很差，在使用中，除了需有充分的的余地外，还要采取一定的保护措施。1、过电压保护由于晶闸管电路中含有电感元件（如变压器、电抗线圈等）变压器一次侧拉闸整流装置直流侧切断开关晶闸管由导通转变为阻断等电感线圈上都会产生很高的电动势，使晶闸管承受很高的电压（过电压）。（1）产生过电压的原因及后果原因：后果：过电压即使作用时间很短，也可使晶闸管误导通，甚至被击穿损坏。96二、晶闸管的保护普通晶闸管承受过压过流的能（2）过压保护的方法1）阻容吸收电路RLRLRL交流侧保护直流侧保护直接保护97（2）过压保护的方法1）阻容吸收电路RLRLRL交流侧保护直2）压敏电阻保护RUL1L2L3RURUL1L2L3单相电路中的接法三相电路中的Y形接法三相电路中的△形接法压敏感电阻是一种非线性电阻,它具有正反向相同的很陡的电压电流特性。正常工作时，压敏电阻没有击穿，通过很小的电流；当有电压超过其额定电压时，可通过高达数千安的放电电流，之后又恢复正常。982）压敏电阻保护RUL1L2L3RURUL1L2L3单相电路2、过电流保护（1）过流产生的原因及后果原因：负载过载短路其他晶闸管击穿触发电路使晶闸管误触发后果：晶闸管的热容量较小，当发生过电流时，温度升高，若超过允许值，晶闸管会损坏。（2）过流保护的作用一旦有过电流产生威胁晶闸管时，能在允许时间内快速地将过电流切断，以防晶闸管损坏。992、过电流保护（1）过流产生的原因及后果原因：负载过载短路其（3）保护方法FUFUFUFURLFURLFURLFU交流侧保护直流侧保护直接保护采用快速熔断器进行保护熔断