晶闸管电路的学习教案

晶闸管电路的学习教案第1页/共34页（Silicon

ControlledRectifier）

晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。

晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。

体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。

优点：晶闸管第2页/共34页G控制极基本结构K阴极阳极

AP1P2N1N2四层半导体晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。(c)结构KGA(b)符号(a)外形晶闸管的外形、结构及符号三个

PN

结第3页/共34页晶闸管导通的条件：

1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。

2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。

晶闸管导通后，控制极便失去作用。

依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：

1.必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。

2.将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。第4页/共34页晶闸管型号及其含义导通时平均电压组别共九级,用字母A~I表示0.4~1.2V额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF)（晶闸管类型）P--普通晶闸管S--双向晶闸管

晶闸管KP普通型如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。第5页/共34页

可控整流电路1.单相半波可控整流电阻性负载(1)

电路

u

>0时：若ug=0，晶闸管不导通，u

<0时:

晶闸管承受反向电压不导通,

uo=0,uT=u，故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，uuoRL+–+uT+––Tio第6页/共34页(2)工作原理t12u

<

0时:

可控硅承受反向电压不导通即：晶闸管反向阻断加触发信号，晶闸管承受正向电压导通tOu

>0时:tO第7页/共34页(3)整流输出电压及电流的平均值由公式可知：改变控制角，可改变输出电压Uo。第8页/共34页2.电感性负载与续流二极管(1)电路

当电压u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。uuoR+–+uT+––T⃝LeL⃝在电感性负载中,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(极性如图)，电流不能跃变，将由零逐渐上升。第9页/共34页tOtOtOt1tOt22

2)工作波形(未加续流二极管)第10页/共34页uuoR+–+uT+––LTioDiou>0时：

D反向截止，不影响整流电路工作。u

<0时：

D正向导通,晶闸管承受反向电压关断,电感元件L释放能量形成的电流经D构成回路(续流),负载电压uo波形与电阻性负载相同(见波形图)。3.电感性负载(加续流二极管)+–(1)电路第11页/共34页(3)工作波形(加续流二极管)iLttOtO2tO第12页/共34页2.单相半控桥式整流电路电路(1).

工作原理

T1和D2承受正向电压。T1控制极加触发电压,则T1和D2导通，电流的通路为T1、T2晶闸管D1、D2晶体管aRLD2T1b(a)电压u

为正半周时io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此时，T2和D1均承受反向电压而截止。第13页/共34页io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b

T2和D1承受正向电压。T2控制极加触发电压,则T2和D1导通，电流的通路为(b)电压u

为负半周时bRLD1T2a此时，T1和D2均承受反向电压而截止。第14页/共34页ttOtO3.工作波形2tO第15页/共34页4.输出电压及电流的平均值第16页/共34页单相整流电路的优、缺点优点：结构简单对触发电路的要求较低缺点：输出直流电压脉动大易造成电网负载不平衡第17页/共34页三相半波可控整流电路（R负载）工作原理波形分析（＝0º）第18页/共34页三相半波可控整流（R）（续）＝30º的工作情况此时负载电流

处于连续和断

续的临界状态。第19页/共34页三相半波可控整流（R）（续）>30º的工作情况移相范围为150º触发失败的原因触发脉冲在自然换

相点之前且很窄角过小解决措施限制

min第20页/共34页三相半波可控整流（R）电量计算0º

30º30º

150º第21页/共34页三相半波可控整流电路（L负载）工作原理波形分析（30º）第22页/共34页三相半波可控整流（L）电量计算整流电压Ud整流电流Id变压器的相电流

I2，SCR的电流有效值

IT第23页/共34页三相半波可控整流电路的优、缺点优点：输出电压脉动小输出功率大三相负载平衡缺点变压器利用率低容易出现直流磁化现象零线上通过较大的负载电流第24页/共34页三相桥式全控整流电路第25页/共34页三相桥式全控整流电路（续）结构：由两个（一个为共阴极，一个为共阳极）

三相半波整流电路组成。优点：变压器绕组无直流磁势；变压器绕组正负半周都工作，效率高。第26页/共34页三相桥式全控整流电路的触发要求本组内晶闸管每隔120换流一次；

共阴极与共阳极组的换流点相隔60。SCR（晶闸管）的导通顺序：(6-1)(1-2)(2-3)(3-4)(4-5)(5-6)自然换相点为相电压（或线电压）的交点。必须使用双窄脉冲或宽脉冲（见下页）。第27页/共34页三相桥式全控整流电路（R）工作原理波形分析（a）=60º（b）60º

120º第28页/共34页三相桥式全控整流（R）电量计算整流电压Ud0º

60º60º

120º第29页/共34页三相桥式全控整流电路（L）工作原理波形分析（=0º）第30页/共34页三相桥式全控整流电路（L）（续）=30º=