晶闡管及單相整流電路

第1章功率二極管、晶闡管及單相整流電路電力電子技術(shù)功率二極管、晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、參數(shù)不同負(fù)載時(shí)，單相整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系用于單相整流電路的簡(jiǎn)易觸發(fā)電路電力電子器件的命名、選擇原則本章要點(diǎn)1.1功率二極管功率二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理1、功率二極管的結(jié)構(gòu)

功率二極管又稱電力二極管，常作為整流元件，屬于不可控器件(不能用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通與關(guān)斷，只能由加在元件上電壓的極性控制其通斷）。

螺栓型（200A以下）平板型（200A以上）2、功率二極管的工作原理由于PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，所以二極管是一個(gè)正方向單向?qū)щ?、反向阻斷的電力電子器件。功率二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理功率二極管的伏安特性1、功率二極管的伏安特性2、功率二極管的開(kāi)關(guān)特性反映通態(tài)和斷態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程延遲時(shí)間：

1.額定正向平均電流（額定電流）是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，管子允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大工頻半波電流的平均值。元件標(biāo)稱的額定電流就是這個(gè)電流。2.正向壓降（管壓降）是指在規(guī)定溫度下，流過(guò)某一穩(wěn)定正向電流時(shí)所對(duì)應(yīng)的正向壓降。3.反向重復(fù)峰值電壓（額定電壓）反向重復(fù)峰值電壓是功率二極管能重復(fù)施加的反向最高電壓。一般在選用功率二極管時(shí)，以其在電路中可能承受的反向峰值電壓的兩倍來(lái)選擇反向重復(fù)峰值電壓。4.反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間是指功率二極管從正向電流降至零起到恢復(fù)反向阻斷能力為止的時(shí)間（td+tf)。功率二極管的主要參數(shù)1.2晶閘管晶閘管晶閘管是一種能夠通過(guò)控制信號(hào)控制其導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷的半控型器件。其導(dǎo)通時(shí)刻可控，滿足了調(diào)壓要求。它具有體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作方便和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。晶閘管也有許多派生器件，如快速晶閘管（FST）、雙向晶閘管（TRIAC）、逆導(dǎo)晶閘管（RCT）和光控晶閘管（LATT）等。晶閘管的結(jié)構(gòu)具有四層PNPN結(jié)構(gòu)、三端引出線(A、K、G)的器件。常見(jiàn)的外形有兩種：螺栓型和平板型。平板型（200A以上）結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)

晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的工作原理1、晶閘管工作原理的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明由電源、晶閘管的陽(yáng)極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路；由電源、開(kāi)關(guān)S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路（觸發(fā)電路）。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:

（1）晶閘管主電路加正向電壓。

（2）晶閘管控制電路加合適的正向電壓。

晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件。為使晶閘管關(guān)斷，必須使其陽(yáng)極電流減小到一定數(shù)值以下，這只有通過(guò)使陽(yáng)極電壓減小到零或反向的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。晶閘管的工作原理晶閘管的工作原理2、晶閘管工作原理的等效電路說(shuō)明當(dāng)晶閘管陽(yáng)極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時(shí)，形成了強(qiáng)烈的正反饋，正反饋過(guò)程如下：IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑

晶閘管的工作原理

晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕?lái)維持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。要想關(guān)斷晶閘管可采用的方法有:將陽(yáng)極電源斷開(kāi)；改變晶閘管的陽(yáng)極電壓的方向，即在陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。

晶閘管的伏安特性1.

晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性是晶閘管陽(yáng)極與陰極間電壓UAK和晶閘管陽(yáng)極電流IA之間的關(guān)系特性。維持電流正向轉(zhuǎn)折電壓反向擊穿電壓（1）正向特性在門極電流IG=0情況下，晶閘管處于斷態(tài)，只有很小的正向漏電流；隨著正向陽(yáng)極電壓的增加，達(dá)到正向轉(zhuǎn)折電壓UBO時(shí)，漏電流突然劇增，特性從正向阻斷狀態(tài)突變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài)。正常工作時(shí)，不允許把正向電壓加到轉(zhuǎn)折值UBO，而是從門極輸入觸發(fā)電流IG，使晶閘管導(dǎo)通。門極電流愈大陽(yáng)極電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)愈低。晶閘管正向?qū)ê?，要使晶閘管恢復(fù)阻斷，只有逐步減少陽(yáng)極電流。當(dāng)IA小到等于維持電流IH時(shí)，晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄唷＃?）反向特性是指晶閘管的反向陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極漏電流的伏安特性。晶閘管的反向特性與一般二極管的反向特性相似。當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，晶閘管總是處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向漏電流增加較快。再繼續(xù)增大反向陽(yáng)極電壓，會(huì)導(dǎo)致晶閘管反向擊穿，造成晶閘管的損壞。晶閘管的伏安特性2.晶閘管的開(kāi)關(guān)特性晶閘管的開(kāi)關(guān)特性開(kāi)通時(shí)間ton關(guān)斷時(shí)間toff從正向電流降為零起到能重新施加正向電壓為止定義為器件的電路換向關(guān)斷時(shí)間toff晶閘管開(kāi)關(guān)特性的說(shuō)明第一段延遲時(shí)間td。陽(yáng)極電流上升到10％所需時(shí)間，此時(shí)J2結(jié)仍為反偏，晶閘管的電流不大。第二段上升時(shí)間tr，陽(yáng)極電流由0.1上升到0.9所需時(shí)間，這時(shí)靠近門極的局部區(qū)域已經(jīng)導(dǎo)通，相應(yīng)的J2結(jié)已由反偏轉(zhuǎn)為正偏，電流迅速增加。通常定義器件的開(kāi)通時(shí)間ton為延遲時(shí)間td與上升時(shí)間tr之和。即ton=td+tr電源電壓反向后，從正向電流降為零起到能重新施加正向電壓為止定義為器件的電路換向關(guān)斷時(shí)間toff。反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr與正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr之和。toff=trr+tgr

晶閘管的開(kāi)關(guān)特性晶閘管的主要參數(shù)1、額定電壓UTn（1）正向重復(fù)峰值電壓UDRM在控制極斷路和正向阻斷條件下，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。規(guī)定此電壓為正向不重復(fù)峰值電壓UDSM的80%。（2）反向重復(fù)峰值電壓URRM在控制極斷路時(shí)，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。此電壓取反向不重復(fù)峰值電壓URSM的80%。晶閘管的額定電壓則取UDRM和URRM的較小值且靠近標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)（表1-3）所對(duì)應(yīng)的電壓值。選擇管子的額定電壓UTn應(yīng)為晶閘管在電路中可能承受的最大峰值電壓的2~3倍。2、額定電流IT(AV)是指：在環(huán)境溫度為+140度和規(guī)定的散熱條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載時(shí)的單相、工頻（50Hz）、正弦半波（導(dǎo)通角不小于170度）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125度時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。注意：晶閘管是以電流的平均值而非有效值作為它的電流定額，這是因?yàn)榫чl管較多用于可控整流電路，而整流電路往往按直流平均值來(lái)計(jì)算。晶閘管的主要參數(shù)它的通態(tài)平均電流IT(AV)和正弦電流最大值Im之間的關(guān)系表示為：

正弦半波電流的有效值為：

式中Kf―為波形系數(shù)

流過(guò)晶閘管的電流波形不同，其波形系數(shù)也不同，實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電流有效值相同的原則進(jìn)行換算，通常選用晶閘管時(shí)，電流選擇應(yīng)取(1.5～2)倍的安全裕量。晶閘管的主要參數(shù)3、維持電流IH

在室溫和門極斷路時(shí)，晶閘管已經(jīng)處于通態(tài)后，從較大的通態(tài)電流降至維持通態(tài)所必須的最小陽(yáng)極電流。

4、擎住電流IL

晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)時(shí)移去觸發(fā)信號(hào)之后，要器件維持通態(tài)所需要的最小陽(yáng)極電流。對(duì)于同一個(gè)晶閘管來(lái)說(shuō)，通常擎住電流IL約為維持電流IH的(2～4)倍。晶閘管的主要參數(shù)5、門極觸發(fā)電流IGT在室溫且陽(yáng)極電壓為6V直流電壓時(shí)，使晶閘管從阻斷到完全開(kāi)通所必需的最小門極直流電流。6、門極觸發(fā)電壓UGT

對(duì)應(yīng)于門極觸發(fā)電流時(shí)的門極觸發(fā)電壓。觸發(fā)電路給門極的電壓和電流應(yīng)適當(dāng)?shù)卮笥谒?guī)定的UGT和IGT上限，但不應(yīng)超過(guò)其峰值IGFM

和UGFM。晶閘管的主要參數(shù)7、斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，不導(dǎo)致器件從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大電壓上升率。過(guò)大的斷態(tài)電壓上升率會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。

8、通態(tài)電流臨界上升率di/dt

在規(guī)定條件下，由門極觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通時(shí)，晶閘管能夠承受而不導(dǎo)致?lián)p壞的通態(tài)電流的最大上升率。在晶閘管開(kāi)通時(shí)，如果電流上升過(guò)快，會(huì)使門極電流密度過(guò)大，從而造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。晶閘管的主要參數(shù)1.3晶閘管的其它派生元件雙向晶閘管雙向晶閘管從結(jié)構(gòu)和特性來(lái)說(shuō)，都可以看成是一對(duì)反向并聯(lián)的普通晶閘管。在主電極的正、反兩個(gè)方向均可用交流或直流電流觸發(fā)導(dǎo)通。雙向晶閘管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有對(duì)稱的伏安特性。雙向晶閘管1.4晶閘管單相可控整流電路單相半波可控整流電路(電阻性負(fù)載)一、單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）

1、電路結(jié)構(gòu)和工作原理

電路特點(diǎn):變壓器Tr起變換電壓和隔離的作用。在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在ωt=α處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓u2。在ωt=π時(shí)刻，電源電壓過(guò)零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。在電源電壓負(fù)半波，uAK＜0，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒(méi)有輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期。直流輸出電壓ud和負(fù)載電流id的波形相位相同。通過(guò)改變觸發(fā)角α的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然α=180o時(shí)，Ud=0。由于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，故稱“半波”整流。單相半波可控整流電路(電阻性負(fù)載)幾個(gè)名詞：（1）觸發(fā)角α與導(dǎo)通角θ觸發(fā)角α:也稱觸發(fā)延遲角或控制角，是指晶閘管從承受正向電壓開(kāi)始到導(dǎo)通時(shí)止之間的電角度。導(dǎo)通角θ:是指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。（2）移相與移相范圍移相:是指改變觸發(fā)脈沖ug出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角α的大小。移相范圍:是指觸發(fā)脈沖ug的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。單相半波可控整流電路(電阻性負(fù)載)2、基本數(shù)量關(guān)系（1）直流輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id直流輸出電壓平均值Ud:輸出電流平均值Id:單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）（2）輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I輸出電壓有效值U:輸出電流有效值I:單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）（3）晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電流有效值單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過(guò)相同的電流，故其有效值相等，即：?jiǎn)蜗喟氩煽卣麟娐罚娮栊载?fù)載）（4）功率因數(shù)cosφ整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值式中P—變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2RS—變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2

（5）晶閘管承受的最大正反向電壓Um晶閘管承受的最大正反向電壓Um是相電壓峰值。單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）1、電路的結(jié)構(gòu)阻感性負(fù)載的等效電路可用一個(gè)電感和電阻的串聯(lián)電路來(lái)表示。

2、工作原理（1）在ωt=0~α期間：晶閘管陽(yáng)-陰極間的電壓uAK大于零，此時(shí)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。（2）在ωt=α?xí)r刻，門極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓u2加到負(fù)載上，輸出電壓ud=u2

。由于電感的存在，負(fù)載電流id只能從零按指數(shù)規(guī)律逐漸上升。（3）在ωt=ωt1~ωt2期間：輸出電流id

從零增至最大值。在id的增長(zhǎng)過(guò)程中，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)力圖限制電流增大，電源提供的能量一部分供給負(fù)載電阻，一部分為電感的儲(chǔ)能。

單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）（4）在ωt=ωt2~ωt3期間：負(fù)載電流從最大值開(kāi)始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。（5）在ωt=π時(shí)，交流電壓u2過(guò)零，由于感應(yīng)電壓的存在，晶閘管陽(yáng)極、陰極間的電壓uAK仍大于零，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)電感儲(chǔ)存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網(wǎng)，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周，即ωt=2π+α?xí)r，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如此循環(huán)不已。單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）

3、數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值Ud為

從Ud的波形可以看出，由于電感的存在，電源電壓由正到負(fù)過(guò)零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減??；當(dāng)大電感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，則id也很小。所以，實(shí)際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）單相半波可控整流電路

（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）1、電路結(jié)構(gòu)2、工作原理在電源電壓正半波，電壓u2＞0，晶閘管uAK＞0。在ωt=α處觸發(fā)晶閘管，使其導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流，此間續(xù)流二極管VD承受反向陽(yáng)極電壓而關(guān)斷。在電源電壓負(fù)半波，電感感應(yīng)電壓使續(xù)流二極管VD導(dǎo)通續(xù)流，此時(shí)電壓u2＜0，u2通過(guò)續(xù)流二極管VD使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)，且id波形近似為一條直線。單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）以上分析可看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過(guò)晶閘管的電流波形和流過(guò)續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載相同，為0～180o，且有α+θ=180o。3、基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id

輸出電壓平均值Ud

輸出電流平均值Id單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）（2）晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管的電流有效值IT

晶閘管的電流平均值IdT晶閘管的電流有效值IT單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）（3）續(xù)流二極管的電流平均值IdDR與續(xù)流二極管的電流有效值IDR（4）晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓均為電源電壓的峰值。

單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）小結(jié):單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)一次。變壓器二次側(cè)流過(guò)單方向的電流，存在直流磁化、利用率低的問(wèn)題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。

單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）1、電路結(jié)構(gòu)用四個(gè)晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽(yáng)極，每一只晶閘管是一個(gè)橋臂。

2、工作原理（1）在u2正半波的（0~α）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖。四個(gè)晶閘管都不通。假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則uT1.4=uT2.3=1/2u2。（2）在u2正半波的ωt=α?xí)r刻：觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次繞組→a流通，負(fù)載上有電壓（ud=u2）和電流輸出，兩者波形相位相同且uT1.4=0。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，則uT2.3=1/2u2。晶閘管VT1、VT4一直導(dǎo)通到ωt=π為止，此時(shí)因電源電壓過(guò)零，晶閘管陽(yáng)極電流下降為零而關(guān)斷。單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）

（3）在u2負(fù)半波的（π~π+α）區(qū)間：晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無(wú)觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，uT2.3=uT1.4=

1/2u2。（4）在u2負(fù)半波的ωt=π+α?xí)r刻：觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)通，電流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次繞組→b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向加到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到ωt=2π為止，此時(shí)電源電壓再次過(guò)零，晶閘管陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）小結(jié)：

單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。α=0o時(shí)，輸出電壓最高；α=180o時(shí)，輸出電壓最小。晶閘管承受最大正反向電壓Um是相電壓峰值。負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電流流過(guò)，從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相半波得到了改善。變壓器二次繞組在正、負(fù)半周內(nèi)均有大小相等、方向相反的電流流過(guò)，從而改善了變壓器的工作狀態(tài)，并提高了變壓器的有效利用率。

單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）2.基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id輸出電壓平均值Ud為

輸出電流平均值Id為（2）輸出電壓有效值U（3）輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2相同為

單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）（4）晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管電流有效值IT

（5）功率因數(shù)cosφ顯然功率因數(shù)與α相關(guān)，α=0o時(shí)，cosφ=1。

單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）1.電路結(jié)構(gòu)電感的感應(yīng)電勢(shì)使輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)波。輸出電流是近似平直的，晶閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。

單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）2、工作原理（1）在u2正半波的（0~α）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在0～α區(qū)間由于電感釋放能量，晶閘管VT2、VT3維持導(dǎo)通。（2）在u2正半波的ωt=α?xí)r刻及以后：在ωt=α處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次繞組→a流通，此時(shí)負(fù)載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）（3）在u2負(fù)半波的（π~π+α）區(qū)間：當(dāng)ωt=π時(shí)，電源電壓自然過(guò)零，感應(yīng)電勢(shì)使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通。在電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無(wú)觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。（4）在u2負(fù)半波的ωt=π+α?xí)r刻及以后：在ωt=π+α處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導(dǎo)通，電流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr的二次繞組→b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到VT1、VT4上，使其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到下一周期ωt=2π+α處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）從波形可以看出α＞90o輸出電壓波形正負(fù)面積相同，平均值為零，所以移相范圍是0～90o?？刂平铅猎?～90o之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角θ≡π，導(dǎo)通角θ與控制角α無(wú)關(guān)。晶閘管承受的最大正、反向電壓

Um=

單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）3、基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud（2）輸出電流平均值Id和變壓器副邊電流I2單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載）（1）反電勢(shì)電阻負(fù)載的特點(diǎn)是：當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值ud小于反電勢(shì)E時(shí)，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=u2，

晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載相比晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，δ稱作停止導(dǎo)電角。

單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載）若α<δ時(shí)，觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開(kāi)始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即α=δ。單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載）（2）反電勢(shì)電感性負(fù)載的情況若負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，此時(shí)負(fù)載性質(zhì)為反電動(dòng)勢(shì)電感性負(fù)載，電感不足夠大，輸出電流波形仍然斷續(xù)。在負(fù)載回路串接平波電抗器可以減小電流脈動(dòng)，如果電感足夠大，電流就能連續(xù)，在這種條件下其工作情況與電感性負(fù)載相同。單相全控橋式整流器主要適用于4kW左右的應(yīng)用場(chǎng)合，與單相半波可控整流器相比，整流電壓脈動(dòng)減小，每周期脈動(dòng)兩次。變壓器二次側(cè)流過(guò)正反兩個(gè)方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。

單相橋式半控整流電路1、電路結(jié)構(gòu)將單相橋式全控整流電路中的兩個(gè)晶閘管用大功率整流二極管代替單相橋式半控整流電路

2、工作原理若是感性負(fù)載，當(dāng)u2在正半周時(shí)，在ωt＝α處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，VT1導(dǎo)通后，電流從u2正端→VT1→L→R→VD4→u2負(fù)端向負(fù)載供電。u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，因電感L的作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)，使電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD2，VD4關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是經(jīng)VT1和VD2續(xù)流，則ud=0。在u2負(fù)半周ωt＝π+α?xí)r刻觸發(fā)VT3使其導(dǎo)通，則向VT1加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)VT3→L→R→VD2→u2端向負(fù)載供電。u2過(guò)零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。此后重復(fù)以上過(guò)程。單相橋式半控整流電路上述電路具有自續(xù)流能力，但實(shí)用中還需要加設(shè)續(xù)流二極管VD，以避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。單相橋式半控整流電路的另一種接法如下圖，這樣可省去續(xù)流二極管晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)及簡(jiǎn)易觸發(fā)電路晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路：提供觸發(fā)電壓的電路稱為晶闡管的門極驅(qū)動(dòng)電路，它決定每個(gè)晶闡管的導(dǎo)通時(shí)刻，是晶闡管變流裝置中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。觸發(fā)類型：移相觸發(fā)、過(guò)零觸發(fā)、脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。一、對(duì)觸發(fā)電路的要求觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿應(yīng)盡可能陡觸發(fā)