第13講晶閘管及可控整流電路

海南風(fēng)光此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！晶閘管及其應(yīng)用17.1晶閘管工作原理17.2晶閘管特性與參數(shù)17.3可控整流電路17.4觸發(fā)電路17.5單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路17.6晶閘管的其它應(yīng)用17.7晶閘管的保護(hù)及其它類型目錄別名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。

特點(diǎn)：體積小、重量輕、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。應(yīng)用領(lǐng)域：整流（交流直流）逆變（直流交流）變頻（交流交流）斬波（直流直流）此外還可作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)等。晶閘管（Thyristor）圖1-6晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)1.3.1

晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個(gè)聯(lián)接端。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽(yáng)極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。1.3.1

晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)17.1工作原理1.結(jié)構(gòu)P1P2N1N2四層半導(dǎo)體K（陰極）G（控制極）A（陽(yáng)極）PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)三個(gè)

PN結(jié)符號(hào)AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2.工作原理陽(yáng)極陰極控制極APPNNNPGKig?ig??igKAGT1T2等效為由二個(gè)三極管組成UGKUAKT1、T2都導(dǎo)通后，即使去掉UGK，T1、T2仍然導(dǎo)通RL(1)陽(yáng)極A加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)（即UGK=0）?？煽毓鑼?dǎo)通的條件：（1）陽(yáng)極A加正電壓（2）控制極G加正的觸發(fā)電壓可控硅截止的條件：(2)可控硅正向?qū)ê?，若令其關(guān)斷，必須減小UAK（或使UAK反向），使可控硅中電流小于某一最小電流IH（IH稱為維持電流）Aig?ig??igKGT1T2UAKRLUGKAKG（1）晶閘管具有單向?qū)щ娦?。若使其關(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽(yáng)極電流減小到維持電流以下。正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加正的觸發(fā)信號(hào)。晶閘管的工作原理小結(jié)（2）晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極便失去作用。（3）承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通17.2晶閘管的基本特性（1）正向特性IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。正向電壓超過(guò)正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1）靜態(tài)特性圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG17.2晶閘管的基本特性反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的反相漏電流流過(guò)。當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性正向特性：控制極開路時(shí)，隨UAK的加大，陽(yáng)極電流逐漸增加。當(dāng)U=UDSM（正向轉(zhuǎn)折電壓）時(shí)，晶閘管自動(dòng)導(dǎo)通。正常工作時(shí)，UAK應(yīng)小于UDSM

。反向特性：隨反向電壓的增加，反向漏電流稍有增加，當(dāng)U=URSM

（反向擊穿電壓）時(shí)，反向擊穿。正常工作時(shí)，反向電壓必須小于URSM。17.3

晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。晶閘管耐壓值。一般取UDRM=80%UDSM

（正向轉(zhuǎn)折電壓）。普通晶閘管UDRM

為100V---3000V反向重復(fù)峰值電壓URRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓UT——晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。使用注意：1）電壓定額(1)UDRM：正向阻斷電壓2.主要參數(shù)UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRM控制極斷路時(shí)，可以重復(fù)作用在晶閘管上的反向重復(fù)電壓。一般取URRM=80%URSM（反向擊穿電壓）。普通晶閘管URRM為100V--3000V）(2)URRM：反向峰值電壓UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRMURRM1.3.3

晶閘管的主要參數(shù)通態(tài)平均電流

IT(AV）——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)?！褂脮r(shí)應(yīng)按有效值相等的原則來(lái)選取晶閘管。維持電流IH

——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。擎住電流

IL

——晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常IL約為IH的2~4倍。浪涌電流ITSM——指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流。2）電流定額1.3.3

晶閘管的主要參數(shù)

除開通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間tq外，還有：斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

——指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。

——電壓上升率過(guò)大，使充電電流足夠大，就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。

通態(tài)電流臨界上升率di/dt

——指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的最大通態(tài)電流上升率。

——如果電流上升太快，可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。3）動(dòng)態(tài)參數(shù)(3)IF：額定正向平均電流：通用系列為：1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14種規(guī)格。UIIHIF額定正向平均電流UDSM正向轉(zhuǎn)折電壓URSM反向擊穿電壓UDRMURRM§17.5場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:二、MOS管的工作原理以N溝道增強(qiáng)型為例PNNGSDUDSUGSUGS=0時(shí)D-S間相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)ID=0對(duì)應(yīng)截止區(qū)PNNGSDUDSUGSUGS>0時(shí)UGS足夠大時(shí)（UGS>VT）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子VT稱為閾值電壓UGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來(lái)，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGSPNNGSDUDSUGS當(dāng)UDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。當(dāng)UDS較大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。三、增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGSVT輸出特性曲線IDUDS0UGS>0四、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGSVT輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>017.3可控整流電路1.單相半波可控整流電路(1)電路及工作原理u1u2uTuLAGKRLuG(2)工作波形(設(shè)u1為正弦波)tu2tuGtuLtuT：控制角：導(dǎo)通角u2>0時(shí)，加上觸發(fā)電壓uG

，晶閘管導(dǎo)通。且uL的大小隨uG加入的早晚而變化；u2<0時(shí)，晶閘管不通，uL=0。故稱可控整流。u1u2uTuLAGKRLuG2.1.1單相半波可控整流電路

VT的a移相范圍為180通過(guò)控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。

首先，引入兩個(gè)重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示?；緮?shù)量關(guān)系(3)輸出電壓及電流的平均值pò=awptduULL21ò=pawwpttdUsin2212LLLRUI=tuL2UDRM=22U承受的最高反向電壓:tuT電感性負(fù)載（如直流電動(dòng)機(jī)的激磁線圈）電路及工作原理D由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一定時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。解決辦法：加續(xù)流二極管D,加入D的目的就是消除反電動(dòng)勢(shì)的影響，使晶閘管在u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷GAuLu1u2uTRKL+–u2正半周時(shí)晶閘管導(dǎo)通，u2過(guò)零后，電感產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。17.4單相半波可控整流電路2)帶阻感負(fù)載的工作情況圖2-2帶阻感負(fù)載的單相半波電路及其波形阻感負(fù)載的特點(diǎn)：電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。討論負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++17.5單相半波可控整流電路續(xù)流二極管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形當(dāng)u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過(guò)程通常稱為續(xù)流。

數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）17.5單相半波可控整流電路VT的a移相范圍為180。簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路。分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。單相半波可控整流電路的特點(diǎn)2.單相全波可控整流電路一、電阻性負(fù)載橋式可控整流電路(1)電路及工作原理

u2>0的導(dǎo)通路徑：u2

(A)T1RLD2u2

(B)T1、T2--晶閘管D1、D2--二極管T1T2D1D2RLuLu2AB+-T1、D2導(dǎo)通，T2、D1截止uGT2RLD1u2(A)u2(B)

u2<0的導(dǎo)通路徑：T1、T2--晶閘管D1、D2--晶體管T1T2D1D2RLuLu2AB+-uGT2、D1導(dǎo)通，T1、D2截止(2)工作波形tu2tuGtuLtuT1T1T2D1D2RLuLu2AB+-(3)輸出電壓及電流的平均值ò=pawp)(1LtduULò=pawwp)(sin212ttdULLLRUI=tuL2例：橋式可控整流電路中，U2=220V，RL=3,可控硅控制角=15~180，求輸出電壓平均值Uo的調(diào)節(jié)范圍，以及可控硅（包括二極管）的電流平均值的最大值和承受的最大反向電壓。T1T2D1D2RLuLu2AB+-UL=191V，=15=0V，=180LLLRUI==191/3=64AUDRM=22U承受的最高反向電壓:=311V二、電感性負(fù)載橋式可控整流電路該電路加續(xù)流二極管后電路工作情況以及負(fù)載上的電流、電壓和電阻性負(fù)載類似。u2T1T2D1D2DuLRL兩種常用可控整流電路的特點(diǎn)電路特點(diǎn)1.該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。電路一：u2TD2D1D4uLRLD3T1T2D1D2u2uLRL電路特點(diǎn)1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2便起續(xù)流二極管作用。2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。電路二：17.5觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管工作原理結(jié)構(gòu)等效電路E（發(fā)射極）B2（第二基極）B1（第一基極）NPEB2B1RB2RB1管內(nèi)基極體電阻PN結(jié)工作原理：當(dāng)uE<UP=UA+UF時(shí)PN結(jié)反偏，iE很小；當(dāng)uE

UP時(shí)PN結(jié)正向?qū)?iE迅速增加。--分壓比(0.35~0.75)UP--峰點(diǎn)電壓UF--PN結(jié)正向?qū)▔航礏2ERB1RB2B1AUBBiEuE2.單結(jié)晶體管的特性和參數(shù)iEuEUVUPIVUV、IV--谷點(diǎn)電壓、電流（維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。）UP--峰點(diǎn)電壓（單結(jié)管由截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。）B2ERB1RB2B1AUBBiEuE

uE<UV時(shí)單結(jié)管截止uE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通EB2B1NP單結(jié)晶體管符號(hào)單結(jié)晶體管符號(hào)3.單結(jié)晶體管振蕩電路uCttuouvuP振蕩波形RR2R1CUuCuOEB1B2(1)電路組成(a)uE=uC<UP

時(shí)，單結(jié)管不導(dǎo)通，uo

0。(2)振蕩過(guò)程分析IR1R1、R2是外加的，不同于內(nèi)部的RB1、RB2。前者一般取幾十歐~幾百歐；RB1+RB2一般為2~15千歐。此時(shí)R1上的電流很小，其值為：RR2R1CUuCuOEB1B2(b)隨電容的充電，uC逐漸升高。當(dāng)

uC

UP

時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通。然后電容放電，R1上便得到一個(gè)脈沖電壓。R2起溫度補(bǔ)償作用UPUVUP、UV--

峰點(diǎn)、谷點(diǎn)電壓ER2R1RCUuCuOuCtuot(c)電容放電至uc

uv時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使

uo0。17.5單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路一、電路u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu3觸發(fā)電路主電路二、波形關(guān)系u2uabUZucb削波整流UZau2RbcDZUZ整流穩(wěn)壓電路部分UZ削波ucbudbUPUVueb電容充、放電UP-UD觸發(fā)脈沖UZR1R2RPCuccdeDZb單結(jié)晶體管電路部分u3uL輸出電壓ueb觸發(fā)脈沖可控硅橋式整流電路部分u3T1T2D1D2uLRLbeueb1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個(gè)變壓器上？問(wèn)題討論u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu32.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu33.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？其移相范圍（即控制角的變化范圍）有多大？ueb觸發(fā)脈沖24.輸出電壓如何調(diào)節(jié)，其大小如何計(jì)算？u1R2R1aRPCucu2RbcdeDZT1T2D1D2uLRLu31.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個(gè)變壓器上？保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時(shí)過(guò)零（即兩者同步），使電容在每半個(gè)周期均從零開始充電，從而保證每半個(gè)周期的第一個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻相同（即角一樣），以使輸出平均電壓不變。u2uab整流ucb削波UZudbu3uebuL2.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？穩(wěn)壓管的作用是：將整流后的電壓變成梯形（即削波），使單結(jié)管兩端電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值上，從而保證單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖幅度和每半個(gè)周期產(chǎn)生第一脈沖的時(shí)間，不受交流電源電壓變化的影響。UZR1R2RPCuccdeDZbudbUPUVueb3.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？其移相范圍（即控制角的變化范圍）有多大？根據(jù)單結(jié)管的特性，它一旦觸發(fā)導(dǎo)通，在陽(yáng)極電壓足夠大的條件下，即使去掉觸發(fā)信號(hào)，仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)。因此，每半個(gè)周期中只有一個(gè)觸發(fā)脈沖起作用。觸發(fā)脈沖移相范圍的計(jì)算f—電源電壓的頻率R2R1aRPCucu2RbcdeDZudet4.輸出電壓如何調(diào)節(jié)，其大小如何計(jì)算？RP

電容充電速度變慢uL電壓的調(diào)節(jié)電壓的計(jì)算UL17.6晶閘管的其他應(yīng)用撥盤式密碼鎖控制電路123456789101112撥盤開鎖繼電器按鈕UCCJT3T2T1SD1D2R工作原理根據(jù)晶閘管的特性分析可知，開鎖時(shí)三個(gè)晶閘管的工作順序應(yīng)該是：T1–T2–T3。否則T3或T2將因陽(yáng)極和陰極間加不上電壓而不導(dǎo)通，繼電器線圈不通電，鎖打不開。1.開鎖時(shí)晶閘管工作情況UCCT3T2T1JD1D2T1導(dǎo)通時(shí)的路徑T1導(dǎo)通時(shí)的路徑如圖中虛線，此時(shí)發(fā)光管D2導(dǎo)通，給出指示信號(hào)。鎖打開2.開鎖過(guò)程根據(jù)開鎖時(shí)三只晶閘管導(dǎo)通順序的要求以及圖中連線，可知開鎖過(guò)程如下：撥盤撥至10T2導(dǎo)通按下ST3導(dǎo)通撥盤撥至2按下S撥盤撥至7按下ST1導(dǎo)通123456789101112UCCJT3T2T1SD1D2R此密碼鎖的開鎖密碼是：7--10--2結(jié)論改換密碼號(hào)的辦法：變更撥盤和晶閘管控制極的連線。防止長(zhǎng)期按下按鈕以撥動(dòng)撥盤而自動(dòng)開鎖的辦法：將撥盤中的某幾個(gè)點(diǎn)接地。使撥盤轉(zhuǎn)到該點(diǎn)時(shí)，按鈕按下后通過(guò)電阻（R）支路產(chǎn)生較大分流，使晶閘管中的電流降低到最小維持電流以下，迫使其關(guān)斷。從而防止瑣被打開。123456789101112UCCJT3T2T1SD1D2R17.7晶閘管的保護(hù)及其它類型1.晶閘管的保護(hù)晶閘管承受過(guò)電壓的能力極差，電壓超過(guò)其反向擊穿電壓時(shí)，即使時(shí)間極短，也容易損壞。正向電壓超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。晶閘管的主要缺點(diǎn)：過(guò)流、過(guò)壓能力很差。晶閘管的熱容量很小，一旦過(guò)流，溫度急劇上升，器件被燒壞。例如：一只100A的晶閘管過(guò)電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)0.02秒，否則將被燒壞；一、過(guò)流保護(hù)措施快速熔斷器：電路中加快速熔斷器。過(guò)流繼電器：在輸出端裝直流過(guò)電流繼電器。過(guò)流截止電路：利用電流反饋減小晶閘管的導(dǎo)通角或停止觸發(fā)，從而切斷過(guò)流電路。接在輸出端接在輸入端和晶閘管串聯(lián)~阻容吸收硒整流堆二、過(guò)壓保護(hù)：利用電容吸收過(guò)壓。即將過(guò)電壓的能量變成電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存到電容中，然后由電阻消耗掉。：硒堆為非線性元件，過(guò)壓后迅速擊穿，其電阻減小，抑制過(guò)壓沖擊。硒堆~RCRRCC17.7三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路2.2.2三相橋式全控整流電路17.7三相可控整流電路·引言交流測(cè)由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐罚鄻蚴饺卣麟娐窇?yīng)用最廣

。17.2.1三相半波可控整流電路電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起——共陰極接法。圖2-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0時(shí)的波形

1)電阻負(fù)載自然換相點(diǎn)：二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a=0。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)動(dòng)畫演示17.2.1三相半波可控整流電路a=0時(shí)的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖2-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0時(shí)的波形

a=30的波形（圖2-13）特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a>30的情況（圖2-14

）特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120

。b)c)d)e)f)u2uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R動(dòng)畫演示17.2.1三相半波可控整流電路（2-18）當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為。(2-19)整流電壓平均值的計(jì)算a≤30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：a>30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：17.2.1三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。圖2-15三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載17.2.1三相半波可控整流電路負(fù)載電流平均值為晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽(yáng)極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即（2-20）（2-21）（2-22）由上面的分析，可以歸納如下幾點(diǎn)：1、任何瞬間共陰極和共陽(yáng)極組各有一個(gè)管子導(dǎo)通，每個(gè)管子在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通角為θ=2π/3，各相觸法脈沖的間隔亦為θ=2π/3。2、每隔π/3就有一個(gè)管子換流到另一個(gè)管子，共陽(yáng)極組在相電壓負(fù)半周的交點(diǎn)處ωt2、ωt4、ωt6處換流。共陰極組在相電壓正半周的交點(diǎn)處ωt1、ωt3、ωt5。這個(gè)交點(diǎn)稱自然換相點(diǎn)?？刂平菫?.3、輸出電壓為線電壓在正半周的包絡(luò)線上，所以輸出電壓的平均值大為提高，脈動(dòng)也大為減小。綜上分析，三相橋式半控電路中晶閘管的最大導(dǎo)通角為θ=2π/3，移相范圍為π，調(diào)節(jié)控制角的大小，就可以達(dá)到改變輸出直流電壓的目的。17.2.1三相半波可控整流電路2）阻感負(fù)載圖2-16三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a=60時(shí)的波形特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a≤30時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。a>30時(shí)（如a=60時(shí)的波形如圖2-16所示）。u2過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來(lái)，才換流，——ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt動(dòng)畫演示17.2.1三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系由于負(fù)載電流連續(xù)，

Ud可由式（2-18）求出，即Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個(gè)例子。圖2-15三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載17.2.1三相半波可控整流電路變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。（2-23）（2-24）（2-25）17.2.2三相橋式全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路共陰極組——陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組——陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）圖2-17三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序：

VT1－VT2－VT3－

VT4－VT5－VT617.2.2三相橋式全控整流電路1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況當(dāng)a≤60時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形圖：a=0（圖2－18）

a=30（圖2－19）

a=60（圖2－20）當(dāng)a>60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值波形圖：a=90（圖2－21）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是12017.2.2三相橋式全控整流電路晶閘管及輸出整流電壓的情況如表2－1所示時(shí)段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb請(qǐng)參照?qǐng)D2－1817.2.2三相橋式全控整流電路（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1，且不能為同1相器件。17.2.2三相橋式全控整流電路（3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）

(5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)a≤60時(shí)（a=0

圖2－22；a=30圖2－23）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。各晶閘管的通斷情況輸出整流電壓ud波形晶閘管承受的電壓波形17.2.2三相橋式全控整流電路2)阻感負(fù)載時(shí)的工作情況主要包括a>60時(shí)（a=90圖2－24）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。

電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90

。區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同。

當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，id的波形可近似為一條水平線。17.2.2三相橋式全控整流電路3)定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載a≤60時(shí)）的平均值為：帶電阻負(fù)載且a>60時(shí)，整流電壓平均值為：