对于可控整流电路

第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。

2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。

计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。

解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝37.6(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。

按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。

2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。

试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。

整流电路的分类更新时间：2007-9-11、按组成的器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。

2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。

3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（scr、gtr、gto 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。

2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路1）零式电路指带零点或中性点的电路﹐又称半波电路。

它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。

2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成﹐故又称全波电路。

3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路1）对于小功率整流器常采用单相供电。

单相整流电路分为半波整流,全波整流,桥式整流及倍压整流电路等。

2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小,容易滤波。

三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。

因为三相整流裝置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小﹐对电网影响小﹐且控制滞后時间短，采用三相全控桥式整流电路时﹐输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍﹐交流分量与直流分量之比也较小﹐因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。

另外﹐晶闸管的额定电压值也较低。

因此﹐这种电路适用于大功率变流装置。

3）多相整流电路随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机﹐功率达数兆瓦)﹐为了减轻对电网的干扰﹐特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响﹐可采用十二相﹑十八相﹑二十四相﹐乃至三十六相的多相整流电路。

采用多相整流电路能改善功率因数﹐提高脉动频率﹐使变压器初级电流的波形更接近正弦波﹐从而显著减少谐波的影响。

《电力电子技术》测试题及其答案一、判断题1、表示各种电力半导体器件的额定电流，都是以平均电流表示的。

（错）2、对于门极可关断晶闸管，当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通，当门极加上足够的负触发脉冲时又可使导通着的晶闸管关断。

（对）3、晶闸管由正向阻断状态变为导通状态所需要的最小门极电流，称为该管的维持电流。

（错）4、在规定条件下，不论流过晶闸管的电流波形如何，也不论晶闸管的导通角是多大，只要通过管子的电流的有效值不超过该管额定电流的有效值，管子的发热就是允许的。

（错）5、三相半波可控整流电路的最大移相范围是0°～180°。

（错）6、无源逆变是将直流电变换为某一频率或可变频率的交流电供给负载使用。

（错）7、正弦波脉宽调制（SPWM）是指参考信号为正弦波的脉冲宽度调制方式。

（对）8、直流斩波器可以把直流电源的固定电压变为可调的直流电压输出。

（错）9、斩波器的定频调宽工作方式，是指保持斩波器通端频率不变，通过改变电压脉冲的宽度来使输出电压平均值改变。

（对）10、电流型逆变器抑制过电流能力比电压型逆变器强，适用于经常要求起动、制动与反转拖动装置。

（对）11、三相桥式全控整流大电感负载电路工作于整流状态时，其触发延迟角的最大移相范围为0°～90°。

（对）12、额定电流为100A的双向晶闸管与额定电流为50A两只反并联的普通晶闸管，两者的电流容量是相同的。

（错）13、晶闸管的正向阻断峰值电压，即在门极断开和正向阻断条件下，可以重复加于晶闸管的正向峰值电压，其值低于转折电压。

（对）14、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变参考信号正弦波的幅值，就可以调节逆变器输出交流电压的大小。

（对）15、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变载波信号的频率，就可以改变逆变器输出交流电压的频率16、若加到晶闸管两端电压的上升率过大，就可能造成晶闸管误导通。

（对）17、晶闸管整流电路中的续流二极管只是起到了及时关断晶闸管的作用，而不影响整流输出电压值及电流值。

电力电子技术 试题（A ）注：卷面85分，平时成绩15分一、 回答下列问题1、下列器件的分类表中，将符合每一类别的全部选项添入表中。

（8分）选项：（根据选项填空时，只需写选项的代号，如：A,B,….） A. SCRF.电力二极管 。

2、判断下列各题的正确性，正确的打“√”，不正确的打“×”。

（6分）（1）某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压700V，则该晶闸管的额定电压是700V。

（）第 1 页（共 8 页）试题：电力电子技术班号：姓名：（2）对于输入接整流变压器的可控整流电路，变压器存在直流磁化的有三相半波整流电路、单相半波整流电路和单相全波整流电路。

（）（3）单相全控桥式变流电路，“阻感——反电势”负载，已知60β=o，2100U V=，50E V=,电路处于可逆变状态。

（）3、画出全控型器件RCD关断缓冲电路，并分析缓冲电路中各元件作用。

（6分）第 2 页 （共 8 页）试 题： 电力电子技术 班号： 姓名：二、对于三相全控桥式变流电路，在不同的负载形式和控制要求下，回答下列问题。

1、画出该电路带“阻感——反电势” 负载，并工作于整流方式时的电路图（要标明反电势极性）。

（5分）u uu 2、当该电路工作于整流状态时，设触发角60α=o 且负载电流连续，请在图中画出此时整流器 输出电压u d 和晶闸管电流1VT i 在一个周期内的波形。

（5分） i VT103、设该电路为大电感负载且工作于整流状态，V U 1002=，负载中E=47V ，Ω=5R ,当60α=o 时，试计算整流输出平均电压d U 、负载电流d I 和晶闸管电流 平均值dVT I 。

（5分）第 3 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：三、H 型单极同频模式PWM 的功率转换电路如下图（a ）所示。

它由四个大功率IGBT 和四个续流二极管组成。

当控制指令0i u >时，1V 和2V 工作在交替开关状态，3V 截止关断 ，4V 饱和导通。

可控整流电路原理
可控整流电路是一种通过控制开关器件导通时间来实现直流电源对交流信号进行整流的电路。

其原理是利用可控硅等电子器件的特性，在交流信号的正半周和负半周分别导通和截止，从而实现对交流信号的单向导通。

可控整流电路的核心部件是控制器和可控硅，其中控制器负责控制可控硅的导通和截止，而可控硅则负责实际的电流导通。

在正半周，控制器将触发信号发送给可控硅，使其导通，交流信号通过可控硅流入负载。

而在负半周，控制器发送相反的触发信号，使可控硅截止，从而阻断交流信号通过，实现整流。

可控整流电路的优点是可以根据需要控制导通角度，从而控制输出电压的大小。

通过改变触发角，可以实现不同程度的电流整流，从而满足不同应用场景下的需求。

并且可控整流电路采用的开关式控制方式，具有快速响应、高效率等优点。

需要注意的是，在可控整流电路中，控制器需要根据输入的交流信号实时计算控制信号，并将之发送给可控硅。

因此，控制器应具备较高的计算和控制能力，以确保可控整流电路的稳定运行。

总而言之，可控整流电路利用可控硅等器件的特性，通过控制导通时间来实现对交流信号的整流。

通过调整触发角，可以实现不同程度的电流整流。

可控整流电路具有快速响应、高效率等优点，适用于各种对交流信号进行整流的电子设备。

项目1 认识和调试晶闸管单相半波整流控制的调光灯电路1.1.4 思考题与习题1．晶闸管的导通条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：导通条件：(1)晶闸管阳极和阴极之间加正向电压；(2)晶闸管门极和阴极间加正向电压。

最根本的方法就是必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈的程度，也就是将晶闸管的阳极电流减小到小于维持电流。

可采用的方法有：将阳极电压减小到零或将晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。

2．晶闸管导通后，去掉门极电压，晶闸管是否还能继续导通？为什么？解：继续导通，导通之后，门极就失去了控制作用。

3．说明晶闸管型号规格KP200-7E代表的含义。

解：额定电流为200A，额定电压为800V，管压降为0.8V4．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？解：欲使晶闸管触发导通，必须使触发脉冲保持到阳极电流上升到擎住电流IL以上，否则会造成晶闸管重新恢复阻断状态，因此触发脉冲必须具有一定宽度。

5．晶闸管导通时，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管阻断时，承受的电压大小取决于什么？解：取决于电路里负载电阻的大小；取决于电源电压的大小。

6．画出图1-19所示电路电阻R d上的电压波形。

图1-19习题6图解：7．如图1-20，型号为KP100-3，维持电流4mA的晶闸管，在以下电路中使用是否合理？为什么？（未考虑电压、电流安全余量）（a) （b) （c)图1-20习题7图解：（a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。

本题给定晶闸管的维持电流I H＝3mA，那么擎住电流必然是十几毫安，而图中数据表明，晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KΩ＝3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能导通，故不合理。

（b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电流100A。

图中数据表明，晶闸管可能承受的最大电压为311V，大于管子的额定电压，故不合理。

1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。

解：α＝0︒时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。

在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。

因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-= ⎰-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L U I =LU ω22=22.51(A)u d 与i d 的波形如下图：当α＝60°时，在u 2正半周期60︒~180︒期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180︒~300︒期间释放，因此在u 2一个周期中60︒~300︒期间以下微分方程成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑初始条件：当ωt ＝60︒时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=L U ω222=11.25(A)此时u d 与i d 的波形如下图：2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化2U；②当负载是电阻或电感时，其问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为22输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

第5章交流-直流变换器习题（3）第1部分：填空题1.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 α 的增大而减小。

2.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。

当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I＝Id ，交流侧电流中所含次谐波次数为6k+1 ，其整流输出电压中所含的谐波次数为6k 。

3.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值降低。

4.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路适用于低电压大电流的场合，当它带电感负载时，移相范围是0°～90°，带电阻负载时，移相范围是0°～120°；如果不接平衡电抗器，则每管最大的导通角为 60°，每管的平均电流为 1/6 I d。

5.多重化整流电路可以提高功率因数，其中移相多重联结有并联多重联接和串联多重联接两大类。

6.PWM整流电路可分为电压型和电流型两大类，目前研究和应用较多的是PWM整流电路。

7.PWM整流电路的控制方法有间接电流控制和直接电流控制，基于系统的静态模型设计、动态性能较差的是间接电流控制，电流响应速度快、系统鲁棒性好的是间接电流控制。

第2部分：简答题1.无功功率和谐波对公用电网分别有那些危害？答：无功功率，对公用电网带来不利影响有：1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。

2)无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。

3)使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。

谐波，对公用电网危害包括：1)谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。

单相可控整流电路原理
单相可控整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路。

其基本原理是通过控制半导体器件（通常是可控硅）的导通和截止来实现对电流的改变。

当交流电压的波峰大于可控硅的导通电压时，可控硅会导通，并且电流会从正向流入负向，形成半波整流。

当交流电压的波峰小于可控硅的导通电压时，可控硅将截止，电路断开，不会有电流通过。

这样，通过控制可控硅的导通时间和截止时间，可以实现对电流的调节。

为了实现精确的电流调节，通常还使用了一个触发电路，用来控制可控硅的导通和截止。

触发电路的输入信号可以来自外部，如调节器、控制器等，也可以来自电路自身，通过电流变压器或电压变压器来实现反馈控制。

在单相可控整流电路中，通常还会使用滤波电路来平滑输出的直流电压。

滤波电路通常由电容器组成，可以将直流电压的纹波成分减小到很小的程度。

总的来说，单相可控整流电路通过控制可控硅的导通和截止，实现对交流电的半波整流，从而将交流电转换为直流电。

通过添加触发电路和滤波电路，可以实现对输出直流电压的精确调节和纹波的减小。

一、填空题(每空1分，共５０分)1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L _________ I H。

2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________________________________。

3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM ________ U BO。

4、电阻负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_____，设U2为相电压有效值。

5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差___________________________。

6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______________________。

7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是______________________________________措施。

8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有______________二种方式。

9、抑制过电压的方法之一是用_____________________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。

10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___________的上、下二个开关元件之间进行。

11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_____________________________________________的幅值。

12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________________________________________。

13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是__________________________________________________。

14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。

2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。

计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。

解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR = 则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /= /=(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。

按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。

2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。

试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。

电力电子技术试卷(C)安徽机电职业技术学院《 电力电子技术 》期终考试卷（C ）班级 姓名 学号得分 评卷复核一、填空题（每空1分，共30分）1、双向晶闸管常应用于交流 开关 电路、交流 调压 电路和交—交变频 电路中。

2、直流电动机可利用 整流器 或 斩波器 获得可变的直流电源，对直流电动机电枢或励磁绕组供电，实现直流电动机的调速控制。

3、电力二极管在电力电子电路中可作为 整流 、 续流 、 隔离 和保护等元件。

4、某半导体器件的型号为KP50—7，其中KP 表示该器件的名称为 普通晶闸管 ，50表示 额定电流为50A ，7表示额定电压为700V5、整流器功率因数是变压器 二次侧 的 有功功率 与 视在功率 的比值。

6、按整流电路的结构形式分有 半波 、 全波 和 桥式 整流电路。

7、当变流器运行于逆变状态时，通常将α>90°时的控制角用β来表示，β称为 逆变角 ；控制角α是以 自然换相点 作为计量起始点，由此向右方计量，β是从 α=π 的位置为计量起点向左方来计量。

8、电力电子器件常用的冷却方式有 自冷式 / 风冷式 / 液体冷却式 和蒸发冷却式等。

9、固态继电器是以 双向晶闸管为基础构成的无触点通断电子开关，是一种四端有源器件，其中两个端子为输入 、控制端 ，另外两个端子为输出 受控端 。

10、要使三相全控桥整流电路正常工作，需保证对两组中应同时导通的2个题号 一 二 三 四 五 六 得分 得分晶闸管均有触发脉冲，常用的方法有： 宽脉冲 触发和 双窄脉冲 触发两种。

11、按脉冲的极性来分，脉宽调制可为 单极性 调制与 双极性 调制。

得分 评卷复核二、选择题（每小题2分，共20分）1、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V ，反向重复峰值电压为825V ，则该晶闸管的额定电压应为（ A ）A 、700VB 、750VC 、800VD 、850V 2、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（ C ）电极。