晶闸管额定电流
温柔似野鬼°
548次浏览
2021年01月27日 18:36
最佳经验
本文由作者推荐
qq宝宝-有关安全的资料
电力电子技术学习指导书
西南科技大学网络教育系列指导书
电力电子技术
课程学习指导书
(
配套教材：机械工业出版社《电力电子技术》
)
李丽
编
西南科技大学网络教育学院
二○○五年六月
西南科技大学网络教育学院版权所有
©
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
电
力
电
子
技
术
课
程
学
习
指
导
前言部分
一、课程教学目的和课程性质
电力电子技术是自动化专业的一门应用性较强的专业基 础课，是必修课。本课程的任务
是使学生获得电力电子器件的必要知识，掌握由这些器件组成的各种可控 整流和逆变电路，
以及将其用于电力拖动、变频和逆变等电力控制的技能。通过对若干交变电路的工作原 理、
电磁现象、运行特点的分析与介绍，使学生掌握常用电力电子变流电路的设计、计算、控制
及实验方法，熟悉变流装置的技术指标以及为这些指标所采取的新途径、新方法。
二、课程的基本内容与要求
1
、电力电子器件
掌握不可控、半控、全控电力电子元器件的工作原理及额定电压和额定电流两个重 要参
数。熟悉电力电子器件的驱动、保护以及其串并联使用。
2
、整流电路
掌握可控整流的基本概念和结合各种 负载全面分析整流电路的各种特性、波形的方法，
这是各种可控整流电路的基础。熟练掌握单相半波、单 相桥式以及三相半波、三相桥式全控
整流电路的工作原理、波形分析、基本数量关系等。熟练掌握逆变电 路的工作特点，产生逆
变工作状态的应有条件等物理概念。理解锯齿波同步触发电路的工作原理，移相要 求，同步
信号选择原则等。
3
、交流调压电路和直流斩波电路
掌握交流调压电路和直流斩波电路的基本工作原理，波形分析。
4
、无源逆变电路
掌握各种无源逆变电路的换相方式，工作原理。
5
、
PWM
控制技术
掌握
PWM
型逆变电路工作原理（特别是
SPWM
的含义）
，控制方法。
三、本课程与其他课程的关系
前修课程：
《
电路》
、
《电子技术》
后继课程：
《电力拖动自动控制系统》
并行课程
：
（配套的实验课与本课程同时进行）
四、教学方法建议
1
、
每章需要加讲典型例题
,
并布置一定数量的习题，让学生在课外完成，加深对该课程
的理解与掌握；
2
、
同时开设的《电力电子实验课》
，实验内容应与教学进度一致。
五、考核方式
考试
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
六、选用教材及主要参考书
1
、教材
王兆安、
黄俊
（西安交通大学）
主编，
《
电力电子技术》
（
第四版）
，
机械工业出版社，
2001.6
。
面向
21
世纪 课程教材，普通高等教育“九五”国家重点教材。
2
、参考书，
《现代电力电子技术基础》
赵良炳等
清华大学出版社
1995
年
《电力电子技术》
郭世明等
西南交通大学出版社
2002
年
《电力电子器件及其应用》
李序葆等
机械工业出版社
1996
年
学习方法
课程特点及学习注意
《电力电子技术》是一专用基 础课，课程的实践性很强，只有在学习中密切联系实际，
加强实验
,
注意物理概念,
才能真正掌握有关概念
.
掌握课程的内容要有波形分析、< br>习题、
实验能力的培训等各环节的相互配合才能解决。
每个环节都很重要和不可缺少。< br>
学习
《电力电子技术》
，
需具备先修课程
《物理学》
、
《电路分析》
、
《电子学》
》
等知识，
并进行系统的学习。
由于作者思路不同，叙述详略不同，举例不同，学生 可同时阅读参考几本书进行学习
是比较好的方法，这样可以开拓思路、加深理解，对难点的理解特别有效 。
阅读学习指导书
学习指导书根据课本内容将学习内容 划分与课本同步分为
6
个学习单元。
在每个单元
中，既有重点内容讲述，也有 补充典型例题讲解。
阅读教材
各章教材最好能先阅读两遍，即粗读和细读。
每一章开始学习时，
先阅读学习指导书的内容提要，
对该章将要讨论的问题有初步印
象，而后结合学习方法 指导，第一遍通读教科书，努力对所研究的每一个问题均能分别建
立起整体概念，即对于问题的性质和提 法，分析问题的理论根据和关键所在，力求能有清
晰的概念，对分析问题的细节以及对结论的理解如不能 深透，可不勉强，留待第二遍细读
时解决。
第二遍细读时努力做到 深透理解各章节内容的基本原理、重要规则和分析问题的方
法，各章节之间的联系等。在第一遍通读时未 搞懂的问题这次要搞懂，必要时复习一下与
先修课程有关部分的内容。
第二遍细读后，
根据学习指导书中所列该章内容提要和学习方法指导，
检查一遍是否
对该章主要内容已能清楚掌握，如个别地方尚有疑问，需针对这部分再学习。不能搞懂的
内容，应及时 在电话讨论或书信中请教师答疑。
应该指出，学习时间较少时，某些部分可 不学习，因此必须根据学习进度表规定的内
容进行自学，以免贪多而消化不良，这点请学生注意。被删除 的内容不要求阅读，以便集
中精力掌握最基本的内容。自学进度表所指定的内容，是共同的，大家都必须 努力完成，
力求掌握得更好。对于自学有余力或因工作需要，部分学员往往希望阅读较多的内容，学员可量力而行或根据工作的需要，选读其中一部分或全部。这些内容，不列为对学员的共
同要求，因 此每次面授或辅导时均不涉及，但自学中如有疑难，可提请个别答疑。
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
作笔记
为了使自己容易记住和掌握所学内容，
以及培养独 立工作能力和便于复习，
在阅读教
材的同时，
最好能作简要的笔记。
笔记的详 简程度根据自己的忙闲而定，
一般不必太详细，
以免花去过多时间而影响深入学习。笔记的内容 和写法也因人而异，一般地说，对每节讨
论的问题的重要概念，分析问题的主要方法步骤，简明的论证， 以及必要的图，重要的公
式结论和阅读后的心得体会等要能清晰、有条理且较整洁的记下来。
作笔记时可随手记下阅读中所发生的问题，
以便用书面或口头向教师提出，
请求答疑。
观看教学录相：授课光盘
西南科技大学制作了
18
学时 的《电力电子技术》教学实录课程，可供教学中观看。
观看教学录相，对学生建立基本概念、解决学习中的难点是非常有帮助的。
学习内容与学时安排
课程内容
绪论
第
1
章
电力电子器件
第
2
章
整流电路
（单相及三相可控整流电路：
工 作原理、波形分析、基本数量关系；有源
逆变工作状态；相控电路的驱动控制）
第
3
章
直流斩波电路（基本斩波电路的工作
原理及计算）
第
4
章
交流电力控制电路和交交变频电路
（交流调压电路 与交流调功电路基本工作原
理）
第
5
章
逆变电路（电压型与电流型逆变电路
特点和基本工作原理）
第
6
章
PWM
控制技术（面积等效原理与
SPWM
的工作原理）
合计
讲课（学时）
1
7
18
作
业（题）
2
6
8
4
4
6
4
48
2
2
1
17
绪论：
考核知识点：无。
阅读课本
P1-7
页，了解以下几个内容。
一、
电力电子的定义：
国际电器和电子工程师学会（< br>IEEE
）的电力电子学会将电力电子技术表述为：有效的使用
电力半导体器件，应用电 路和设计理论及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的
一门技术。它包括电压、电流、频率和 波形等方面的变换。
几个概念理解：
1
．
电 力电子技术与信息电子技术的不同应用：信息电子技术主要用于信息处理；电力电子技
术主要用于电力变 换。变流技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。包括
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
电力电子器件、电路、装置以及 其控制。
3
．变流装置（变换器）
：按功能可分为以下几种
类型。
整 流器——固定的
AC
变为可调的
DC
；
逆变器——固定的
DC
变为可调的
AC
；
斩波器——固定的
DC
变为可调的
DC
；
交流调压器——固定的
AC
变为可调的
AC
（幅值可调）
；
周波变流器——固定的
AC
变为可调的（频率和幅值可调）
4
．
电力学、电子学、电力电子技术以及控制理论之间的关系：
电力电子学
(Power
Electronics)
这一名称 是在
60
年代出
现的。
1974
年，美国的
W
。< br>Newell
用图
0-1
的倒三角形对电力
电子学进行了描述，
认为电力电子学是由电力学、
电子学和控制
理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普 遍接受。
二、电力电子技术的性质特点
1
、
是电力学、电子学和控制理论三大电气工程技术领域交叉学
科。
2
、
器件、变流拓扑、控制技术为其三大支柱。
三、
电
力
电
子
技
术
的
发
展1
、传统的电力电子技术以晶闸管（
SCR
）为核心，其派生器件快速
S CR
、导通
SCR
（
RTC
）
、双向
SCR
（
TRIAC
）
、不对称
SCR
（
ASCR
）形 成一个大家族。
2
、现代电力电子技术是以高频化、全控型的功率器件为基础发展而形成的大家族。
器件特点以全控为主，现代电力电子技术在器件、电路及其控制技术方面与传统电力电子技
术相 比有以下特点
:
集成化、模块化、复合化
高频化：几十千赫～几百千赫～几兆赫
全控化
电路弱电化、控制技术数字化
多功能化
四、
电
力
电
子
技
术
的
应
用
与
展
望
电力电子技术应用于从发电厂设备至家用电器的所有电气工
程领域。
2
、新应用
:
能量储存设备
有源滤波器
超导磁浮铁道系统
电子化汽车
小型化开关电源
家用电器
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
第
一
章
电
力
电
子
器
件
（
Power Electronic Device
）
1.1
概述
电力电子器件是电力电子电路的基础。因而掌握各种常用电力电子器件的特性和正确使
用方法是我们学好 电力电子技术的基础。
1.1.1
单元内容
该单元包括教材第一章的
1-1~1-8
节：
电力电子器件概述、 半控型器件——晶闸管、典型全控型器件、电力电于器件的驱动、
电力电子器件的保护、电力电子器件的 串联和并联使用。
1.1.2
单元目标
1
、
了解电力电子器件的概念、特点和分类。
2
、
掌握不可 控、半控、全控电力电子元器件的工作原理及额定电压和额定电流两个重
要参数。理解各种常用电力电子 器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择。
4
、
熟悉电力电子器件的驱动、保护以及其串并联使用。
1.1.3
考核知识点
电力电子器件的额定参数及其选择
1.1.4
重点
本单元学习的重点章节是
1-3
和1-8
节；
重点内容是各种主要电力电子器件的基本结构、
工作
原理、基 本特性和主要参数等问题以及使用注意事项。
1.1.5
难点
本单元学习的难点在
1-3
和
1-6
节；难点内容晶闸管额定参数及选取和驱 动电路。
1.2
学习指导
1.2.1
电力电子器件概述
(
课本第
1
节
)
一、器件特征 ：电力半导体器件的基本特点是能以小信号输入控制很大的输出，放大倍数极
大。
电力半导体器 件的另一基本特点是工作于开关状态
,
正向压降低而反向漏电流小
,
从而在理论上保证了各类电力电子设备都具有节能性能。
1
、在实际应用当中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。
2< br>、尽管工作在开关状态，但是电力电子器件自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，因
而为了 保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上比较讲究
散热设计．而且在其 工作时一般都还需要安装散热器。
二、应用电力电子器件的系统组成如图
1
—
1
所示，电力电子器件在实际应用中，一般是由控
制电路、驱动电路和以电力电子器 件为核心的主电路组成一个系统。因此，从宏观的角度讲，
电力电子电路也被称为
电力电子系统
。在主电路和控制电路连接的路径上，以及主电路与检
测电路的连接处，一般需要进行电气隔离 ，而通过其他手段如光、磁等来传递信号；而且，
主电路和控制电路中需附加一些保护电路，以保证电力 电子器件和整个电力电子系统正常靠
运行。
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
三、电力电子器件的分类按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力
电子 器件分为以下三类：
1
、
半控型器件：这类器件主要是指晶闸管
(Thyristor)
及其大部分派生器件。器件
的关断完全是由其在主电路中承受 的电压和电流决定的。
2
、
全控型器件：可以由控制信号控制其 关断，因此又称为自关断器件。这类器件
品种很多，
目前员常用的是绝缘栅双极晶体管
(IGBT)
和电力场效应晶体管
(
简称
为电力
MOSFET)，在处理兆瓦级大功率电能的场合，门极可关断晶闸管
(GTO)
应
用也较多。< br>
3
、
不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件， 因此也就不需要
驱动电路，这就是电力二极管
(Power
Diode)
。 这种器件只有两个端子，其基本
特性与信息电子电路中的二极管一样，器件的导通和关断完全是由其在主 电路
中承受的电压和电流决定的。
1.2.2
电力二极管（
Power Diode or Rectifier Diode- SR
）
(
课本第二节
)
一、结构与工作原理
电力二极管的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都是以半导体
PN
结为基础的。
电力二极管实际上是由一个面积较大的
PN
结和两端引线 以及封装组成的，
图
1-2
示出了电力二极管的外形、结构和电气图形符号。从外形上 看，电力二极管主要有螺旋型和
平板型两种封装。
我们知道
P N
结
有
单向导电性
，即当
PN
结外加正向电压时（正向偏置 ）为低阻抗；而当
PN
结外加反向电压时（反向偏置）为高阻抗；
电力二极管的基本原 理
就在于
PN
结的单向导电性
这个主要特征。
PN< br>结中的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容
C
J
。结电容影响
PN
结的工
作频率，特别是在高速开关的状态下，可能使其单向导电性变差，甚至不能 工作，应用时应
加以注意。
二、电力二极管的基本特性
1
、静态特性
电力二极管的静态特性主要是指其伏安特性。
2
．
动态特性
因为结电容的存在，
电力二极管在零偏置< br>(
外加电压为零
)
、
正向偏置和反向偏置这三种状态之间转换的时候， 必然经历一
个过渡过程。这过渡过程中，电压、电流随时间变化的特性，
就是电力二极管的动态 特性。
图
1-5a
给出了电力二极管由正向偏置转换为反向偏置时其动态过 程的波形。当原处于正
向导通状态的电力二极管的外加电压突然从正向变为反向时，该电力二极管并不能 立即关断，
而是须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。在关断之前有较大< br>的反向电流（
I
RP
）出现，并伴随有明显的反向电压过冲（
U
RP
）
。
图
1-5b
给出了电力二极管由零偏置转换为 正向偏置时其动态过程的波形。在这一动态过
程中，电力二极管的正向压降也会先出现一个过冲
U
FP
，经过一段时间才趋于接近稳态压降的
某个值
(
如
2 V)
。这一动态过程时间被称为正向恢复时间
t
fr
。
三、电力二极管的主要参数和主要类型
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
1
、正向平均电流
I
F
(
AV
)
指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度
(
简称壳温，用
Tc
表示)
和散热条件下，其
允许流过的
最大工频正弦半波电流的平均值
。在此电 流下，因管子的正向压降引起的损耗造
成的结温升高不会超过所允许的最高工作结温。
这也是标 称其额定电流的参数。
可以看出，
正向平均电流是按照电流的发热效应采定义的。
通过 对正弦半波电流的换算可知，正向平均
电流
I
F
(
AV
)< br>对应的有效值为
1
．
57
I
F
(
AV
)
。
2
、正向压降
U
F
3
、
反向重复峰值电压
U
RRM
4
、最高工作结温
T
JM
四、电力二极管的主要类型
1
）
、普通二极管
2
）快恢复二极管（
FRD
）
3
）肖特基二极管（
SBD
）
1.2.3
半控型器件—晶闸管
(SCR)(
课本第三节，此为本章重点
)
提要
从
外形上分
,< br>晶闸管主要有螺栓型和平板型两种封装结构，均引出阳极
A
、阴
极
K< br>和门极
(
控制端
)G
。
其内部有硅半导体材料做成的管芯，< br>它是四层
(PNPN)
三端
(A
、
K
、
G)
器件，由它决定晶闸管的性能。晶闸管在工作过程中，它的阳极
A
和阴极
K< br>颗与电源或负载连接，组成晶闸管主电路；门极
G
和阴极
K
与控制晶闸 管的装置连
接，组成控制电路。
阅读
15-21
页
(
约
2
学时
)
思考题与习题
42
页，
题
1-1
；< br>1-2
；
1-3
；
1-4
；
难点补充解释
一、工作原理：
可以用双晶体管模型来解释，如果 外电路向门极
注入电流
I
G
,
则
I
G
流人
T
2
的基极
,
即产生集电极电流
I
C2
,
它构成晶体管
T1
的基极电流
,
放大成集电极电流
I
C1
,
又进一步增大
V2
的基极电流
,
形成强烈的正反馈
,
最后
T1
和
T2
进入完全饱和状态，即晶闸管导通。
此时，撤掉
I
G
，晶闸管由于内部已形成了强烈的正反
馈仍然 维持导通。
要关断，必须去掉阳极所加的正电压，或给阳极加反压，或设法使流过晶闸管的电 流降低到
接近于零的某一数值以下。
二、晶闸管的开通、关断条件：
1
、
当晶闸管承受正向 阳极电压时，
仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通，即从
关断状态转变为导通状态必须 同时具备正向阳极电压和正向门极电压两个条件；
2
、
当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态；
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
3
、
晶闸管导通情况下，只有仍有一定的正向阳极电压，无论门极电压如何 ，晶闸管仍然
保持导通，即晶闸管导通以后，门极失去控制作用。
4
、
晶闸管导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
三、晶闸管两个额定参数与选用
:
1
、
额定电压：通常 取晶闸管的断态重复峰值电压
U
DRM
和反向重复峰值电压
U
RRM
中较小
的数值，并按标准电压等级取整数，作为该器件的额定电压。而选用晶闸管的额定电压应为其正常工作峰值电压的
2
～
3
倍，作为安全裕量。
2
、
额定电流：将晶闸管的通态平均电流按晶闸管标准电流系列取相应的电 流等级，即称
为该晶闸管的额定电流。由于晶闸管的过载能力比一般电机、电器元件小，选用时，
应使其通态平均电流（折算成正弦半波）的
1.5
～
2
倍。
四、波形系数
K
f
的定义以及
1.57
的由来
< br>1
）
波形系数：
任何一含有直流分量的电流波形
,
都有一个电 流平均值
I
T
(
一个周期内电
流波形面积的平均值),
也有一个电流的有效值
I
T
,
该
电流有效值
I
T
与
电流平均值
I
d
之比
,
则
为该电流的波形系数。即：
K
f
I
T
（
1-1
）
I
d
说明
:
具有相 同平均值
I
T
而波形不同的电流
,
因波形系数不同而具有不同的有效 值
.
2
）如图
1.2.1
的正弦半波
,
是 用来定义晶闸管额定电流的电流波形
,
其波形系数可按以下
方法求得
.
i
t
I
m
I
d
t
2
0
图
1.2.1
闸管的通态平均电流
设该正弦 波峰值电流为
I
m
,
由平均值的定义
,
其
通态平均电流为
:
1
I
d
2
0
I
m
sin
td
（
t
）
I
m
(1-2)
根据有效值的定义
,
其有效值为
:
I
m1
2
I
T
（
I
sin
t
）
d
（
t
）
(1-3)
m
2
0
2
所以
,
正弦半波电流的波形系数是
:
K
f
I
T
< br>
1.57
(1-4)
I
d
2
3)
由于
晶闸管的额定电流是用 正弦半波电流的平均值来定义
的
,
所以
非正弦波电流选择晶
闸管时需 要进行折算
.(
根据有效值相等发热相同的原理
)
.
即
:
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
1.57
I
'
T
（
AV
）
K< br>f
I
d
I
'
T
（
AV
）
K
f
I
d
1.57
(1-5)
考虑安全裕量
,
选择晶闸管时
,
其通态平均电流应为
:
K
f
I
d
(1-6)
I
T
（
AV
）
（
1
.
5
~
2
）
1
.
57
例题
1-1
已知：图
1.2.2
中阴影部分为晶闸管处于 通态区间的电流波形
,
波形的电流最大值为
I
m
,
试计算该 波形的电流平均值
I
d
1
和电流有效值
I
1
以及其 波形系数
.
i
t
I
m
0
3
t
2
图
1.2.2
晶闸管导电波形
解
:
电流平均值为
:
电流有效值
:
I
1
2
I
d
1
1
2
3
I
m
sin
td
(
t
)
0
.
24
I
m
3
(
I
m
s in
t
)
2
d
(
t
)
0
.
46
I
m
波形系数
:
K
f
0
.
46
I
m
1.
92
0
.
24
I
m
例题
1-2:
在例题1-1
中
,
若取安全裕量为
2,
问额定电流为
100A
的晶闸管
,
其允许通过的电流平均值
是多少
?
这时
,
相应的电流最大值是多少
?
解
:100A
的晶闸管允许通过的电流平均值为
:
I
d
1
1
.
57
100
41
(A)
2
1
.
92
Id
1
41
171
(A)
0
.
24
0
.
24
电流最大值为
:
I
m
四、晶闸管的主要类型
1
、
快速晶闸管
2
、
双向晶闸管
3
、
逆导晶闸管
4
、
光控晶闸管
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
1.2.4
典型全控型器件
(
课本第四节
)
电力晶体管
GTR
（
Giant Transistor
）
门极可关断晶闸管
GTO
（
Gate-Turn-off Thyristor)
场效应晶体管
MOSFET
（
Metal Oxide Semiconductor FET
）
绝缘栅双极性晶体管
IGBT
（
Insulated Gate Bipolar Transistor
）
集成门极换流晶闸管
IGCT
（
Integrated Gate Commutated Thyristor
）
其他新型电力电子器件：
MOS
控制晶闸管
MCT
静电感应晶体管
SIT
静电感应晶闸管
SITH
功率集成电路（
PIC
）代表电力电子发展的一个方向。
按照器件 内部电子和空穴两种载流子参与导电酌情况，属于单极型电力电子器件的有电
力
MOSFET< br>和
SIT
等；属于双极型电力电子器件的有电力二极管、晶闸管、
GT0
、
GTR
和
SITH
等；属于复合型电力电子器件的有
IGBD< br>和
MCT
等。二其中，单极型器件和复合型器件基本都
是电压驱动型器件，而双 极型器件中除
SITH
为电压驱动型外．其余均为电流驱动型器件。电
压驱动型器件的 共同特点是：输人阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。
电流驱动型器件的共同特点是 ：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作
频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比 较复杂。
1.2.5
电力电子器件的串联和并联使用
(
课本第八节
)
串联
:
当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。为 达到静
态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压
,
如图
1-41a
所示
.
由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压问题称为动态 不均压问题
,
为达到动态均压，同
样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，另外 ，还可以用
RC
并联支路作动态均压，如
图
1
—
41b所示。
并联
:
大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的 电流。当晶间管并联时就会分
别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流的首要 措施是挑选特性
参数尽量一致的器件。此外，还可以采用均流电抗器。同样，采用门极强脉冲触发也有助 于
动态均流。
串并联
:
当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。
1.3
小结
现在你 已经完成了第
1
单元的学习，请试着作一个单元小结。下面的要点可能会对你有
所帮助 ∶
1.
应用电力电子技术器件的系统组成
2.
电力电子器件的分类
3.
电力二极管的工作原理以及分类
4.
晶闸管的结构
,< br>工作原理
,
导通条件
,
工作特性以及参数
5.
典型全控型晶闸管的基本特性
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
6.
晶闸管触发电路
7.
电力电子器件的保护和串并联使用
第
二
章
< br>整
流
电
路
（
R
e
c
t
i< br>f
i
e
r
）
2.1
概述
整流电路
(Rectifier)
是电力 电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用十
分广泛，电路形式多种多样，各具特色。从 各种角度对整流电路进行分类，主要分类方法有：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路 结构可分为桥式电路和零式电路；按
交流输入相数分为单相、三相电路和多相电路；按变压器二次侧电流 的方向是单向或双向，
又分为单拍电路和双拍电路。
2.1.1
单元内容
该单元包括教材第二章的2-1
，
2-2
，
2-3
，
2-5
，
2-6
，
2-7
，
2-9
节。
2-1
节∶叙述单相可控整流电路。
2-2
节∶分析三相桥式全控整流电路。
2-3
节∶介绍变压器漏感对整流电路的影响。
2-5
节：整流电路的谐波和功率因数分析基础。
2-6
节：介绍大功率可控整流电路。
2-7
节：整流电路的有源逆变工作状态分析
2-9
节：相控电路的驱动控制
2.1.2
单元目标
通过本单元内容的学习，你将能够∶
掌握电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想。
掌握可控整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
熟悉变压器漏感对整流电路的影响。
熟悉大功率整流的特点。
掌握产生有源逆变的条件以及工作分析。
熟悉锯齿波移相触发电路的原理。
2.1.3
考核知识点
1
、
掌握可控整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
2
、
理解变压器漏感对整流电路的影响。
3
、
了解整流电路的谐波
(harmonics)
和功率因数。
4
、
理解可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件
5
、
了解锯齿波移相触发电路的原理
2.1.4
重点
本单元学习的重点内容是
2-1
、
2-2
、
2-3
、
2-4
、
2- 7
节；重点概念是整流、逆变、有源逆
变、谐波、相控。
2.1.5
难点
本单元学习 的难点内容是
2-1
、
2-2
、
2-7
节；单相全控桥式整 流电路的原理与计算、三相
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
2.2
学习指导
2.2.1
单相可控整流电路
(
第
1
节
)
提示：
单相可控整流电路的交流侧接单相电源，本节讲述几种典型的单相可控整流
电路，包 括其工作原理、定量计算等，并重点讲述不同负载对电路工作的影响。
阅读
43-51
页
(
约
3
学时
)
难点补充解释
一、单相半波可控整流电路
1
、
回忆单相半波不可控整流电路：
输出电压平均值为：
1
U
d
2
0
2
U
2
sin
td
（
t
）
0
.
45
U
2
2
、
单相半波可控整流带电阻负载的工作情况（如电阻加热炉、电解、电镀负载）
：
根据晶闸管导通的两个基本条件，图
2-1
整流电路输出电压波形为图
2-1d< br>）所示。
直流输出电压平均值为：
1
U
d
2
2
U
2
sin
td
（
t
）
2
U
2
1
cos
（
2-1
）
（
1
cos
< br>）
0
.
45
U
2
2
2
其中
：
触发延时角，也称出发角或控制角。
：
导通角，
。
由公式（
2-1
）可见，随
，
U
d
，移相范围为
180
º。调节
角，即可控
制
U
d
的大小，这种通过控制触发脉冲的相位角来控制直流输出电压大小的方式称
为相控方式。
I
d
U
d
U
1
cos
（
2-2
）
0
.
45
2R
R
2
整流输出电压有效值为：
U
2
1
sin
2
（
2
U
2
sin
t
）
d
（
t
）
U
2
（
2-3
）
2
2
4
流过晶闸管的电流有 效值为：
I
VT
I
2
U
2
R
s
i
n
2
（
2-4
）
2
4
晶闸管承受的最大电压为：
U
FM
U
RM
2
U
2
（
2-5
）
根据功率因数的定义，有：
s
c
o
UI
2
P
s
i
n
2
Q
U
2
I
2
2
4
可见，功率因数
cos
是控制角
的函数。 当
0
时，
cos
最大为
0.707
西南科技大学网络教育学院（
）
电力电子技术学习指导书
3
、
单相半波可控整流带电感 负载的工作情况（生产实践中，大多数的负载为阻感负载，
如各种电机的励磁绕组、
电磁铁线圈 等。
若
L
》
R
，
称为电感负载，
例如电 机的励磁绕组）
：
分析整流电路带阻感负载工作情况的关键是：电感对电流变化有抗 拒作用，所以流过
电感的电流不能突变。
工作波形见图
2-2
所示。
为解决当
较大时，
平均值
U
d
较小的矛盾，
在整 流电路的负载两端并联一个续流二极管，这样，
U
d
中不再出现负的部分。
若
L
足够大，
L
》
R
，即负载为电感负载，在
VT
关断期间，
VD
R可持续导通，使
i
d
连
续，且
i
d
波形接近一 条水平线，如图
2-4f
所示。
单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，
变压器二次侧电流中含直流分量，
造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁 心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容
量。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的在 于利用其简单易学的特点，建立
起整流电路的基本概念。
二、单相桥式全控整流电路（重点内容）
1
、
带电阻负载的工作情况
在单相桥式全控整流电路中 ，晶闸管
vTl
和
vT4
组成一对桥臀，
vT2
和
vf3
组成另一
对桥臂。注意：晶闸管
vTl
和
VT2
的工 作状态应该是互异的，
VT3
和
VT4
也同理。
基本数据分析：
U
d
1
2
U
2
sin
td
(
< br>t
)
0
.
9
U
2
1
< br>cos
0
，
U
d
0
.
9
U
2
180
，
U
d
0
2
（
2-6
）
的移相范围为
180
。
输出
电流平均值：电流平均值：
I
d
U
d
U
1
cos
0
.
9
2
R
R
2
流过晶闸管的电流平均值：
I
dVT
U
1
cos
1
（
2-7
）
I
d
0
.
45
2
2
R
2
流过晶闸管的电流有效值：
I
VT
U
2
2
R
1
（
2-8
）
sin
2
2< br>
输出电流有效值：
I
I
2
U
2
R
1
sin
2
2
（
2-9
）
2
．
阻感负载的工作情况
负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波 作用，假设负载电感很
大，负载电流
i
d
连续且波形近似为一水平线，其波形 如图
2-6b
所示。
基本数据分析：
U
d
0
.
9
U
2
cos
0
,
U
d
0
0
.
9
U
2
（
2-10
）
90
，
U
d
0
的移相范围为
90
º
。
西南科技大学网络教育学院（
）