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晶闸管单相可控整流
第6章 可控整流电路
6.1 学习要求
（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。
6.2 学习指导
本章重点：
（1）晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）单结晶体管及触发电路的工作原理。
本章难点：
（1）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
（2）单相可控整流电路接电感性负载输出电压与电流的分析。
（3）单结晶体管触发电路的工作原理。
本章考点：
（1）单相可控整流电路输出直流电压的计算。
（2）单相可控整流电路接电阻性负载输出电压的分析。
（3）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
6.2.1 晶闸管
晶闸管又称可控硅，是一种可控的单向导通元件，有阳极A、阴极K和控制极G三个电极。晶闸管的导通条件为：
（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压UAK。
（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压UGK。
晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用而维持阳极与阴极之间的导通，管压降约为1V左右。
晶闸管由导通变截止称为关断，关断条件为：
（1）晶闸管阳极电流小于维持电流IH。
（2）或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。
晶闸管的主要参数有：额定正向平均电流IF，维持电流IH，正向重复峰值电压UFRM，反向重复峰值电压URRM。
若晶闸管工作时通过的电流为IVSO，承受的最高正向电压为UFM，最高反向电压为URM，则应按照下列各式选取晶闸管：
IF≥IVSO
UFRM≥
URRM≥
6.2.2 单相可控整流电路
1．单相可控半波整流电路
（1）电阻性负载：电路及其电压与电流波形如图6.1所示，导通角，控制角α的调整范围为0~180°。
图6.1 接电阻性负载的单相可控半波整流电路及其电压与电流波形
输出电压的平均值为：
输出电流的平均值为：
晶闸管承受的最高正向电压为：
晶闸管承受的最高反向电压为：
晶闸管中电流的平均值为：
变压器副边电流的有效值为：
（2）电感性负载：电路及其电压与电流波形如图6.2所示。
图6.2 接电感性负载的单相可控半波整流电路及其电压与电流波形
没有接续流二极管VD时，导通角，输出电压的平均值为：
接上续流二极管VD时，导通角，输出电压的平均值为：
输出电流的平均值为：
晶闸管中电流的平均值为：
2．单相半控桥式整流电路
单相半控桥式整流电路及其电压与电流波形如图6.3所示。
输出电压的平均值为：
输出电流的平均值为：
晶闸管承受的最高正向电压为：
晶闸管承受的最高反向电压为：
晶闸管中电流的平均值为：
变压器副边电流的有效值为：
图6.3 接电阻性负载的单相半控桥式整流电路及其电压与电流波形
6.2.3 单结晶体管触发电路
1．单结晶体管的结构及特性
单结晶体管两个基极B1、B2和一个发射极E，两基极间的电阻，当发射极不加电压，两个基极之间加电压UBB时，RB1上的电压为：
式中η称为分压比，一般约在0.3～0.9之间。
单结晶体管的伏安特性曲线如图6.4所示。
（1）当时，单结晶体管截止，P点称为峰点，UP为峰点电压，IP为峰点电流。
（2）当时，单结晶体管导通，IE迅速增大，UE减小，进入负阻区。
（3）当时，单结晶体管由导通恢复到截止状态，V点称为谷点，UV为谷点电压，IV为谷点电流。
峰点P和谷点V是单结晶体管的特殊点，时导通，时截止。
6.4 单结晶体管的伏安特性
3．单结晶体管触发电路
电路如图6.5所示，波形如图6.6所示。
6.5 单结晶体管触发电路
（1）触发电路由单结晶体管脉冲发生电路组成，输出触发脉冲电压ug。同时供给两个晶闸管，但每半周只对一个晶闸管起触发作用。
（2）变压器原边绕组与主电路接在同一交流电源，主电路交流电压u1过零时，触发电路电源电压u2也过零，保证了两者同步，从而获得有规律的输出电压波形。
（3）u2经桥式电路整流后得到全波整流电压uo1，再转换为梯形波uZ作为触发电路的同步电源。
（4）在每个半周期内，第一次电容C由0开始充电，当（单结晶体管峰点电压）时单结晶体管导通，随后电容迅速向小电阻R1放电，在R1上形成一个尖脉冲电压。当放电到（单结晶体管谷点电压）时单结晶体管截止。然后又由UV开始充电，…，如此反复，直到电源电压减小到0，结束半个周期，，从而获得一系列的尖脉冲电压ug，但只有第一个脉冲起到触发晶闸管的作用，一旦晶闸管被触发导通，后面的脉冲不再起作用。
图6.6 单结晶体管触发电路的波形
6.2.4 晶闸管的保护
1．过电流保护
晶闸管过电流保护措施有以下几种：
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