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第五章直流—交流（DC—AC）变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。
当VT1、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VT4向负载送出电流，形成输出电压左（+）、右（-），如图5-1（a）所示。
当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT2、VT3的转移，即换流。
换流完成后，由VT2、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压，如图5-1（b）所示。
这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压，如图5-1（c）波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
图5-1 DC—AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，即换流问题。
晶闸管为半控器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
但导通后门极失去控制作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交—直—交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：图5-4 电压源型逆变器图5-5 无功二极管的作用1．电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图5-4为一单相桥式电压源型逆变器原理图。
电压源型逆变器有如下特点：1）直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。
晶闸管直流电机调速原理在工业生产中，电机作为一种常见的驱动设备，被广泛应用于各种机械设备中。
为了实现电机的调速功能，晶闸管直流电机调速技术应运而生。
晶闸管直流电机调速原理主要通过控制晶闸管的导通角度和导通时间来实现电机的转速调节，下面将详细介绍晶闸管直流电机调速原理。
晶闸管是一种电子元件，具有双向导电性，可以实现控制电流的方向和大小。
在晶闸管直流电机调速系统中，晶闸管起着关键作用。
通过改变晶闸管的导通角度和导通时间，可以控制电机的输出功率，从而实现电机的调速。
晶闸管直流电机调速系统通常由控制电路、晶闸管、电机和电源组成。
控制电路通过检测电机的转速信号，计算电机的转速与设定转速之间的偏差，并根据偏差来控制晶闸管的导通角度和导通时间。
晶闸管控制电机的供电，从而影响电机的转速。
晶闸管直流电机调速系统的工作原理如下：当电机启动时，晶闸管导通，电机开始转动。
控制电路检测电机的转速信号，计算出电机的转速与设定转速之间的偏差。
根据偏差大小，控制电路调节晶闸管的导通角度和导通时间，控制电机的供电，使电机的转速逐渐接近设定转速。
晶闸管直流电机调速系统具有响应速度快、精度高、效率高的优点，可以满足工业生产对电机转速精度和稳定性的要求。
此外，晶闸管直流电机调速系统还具有结构简单、成本低廉、维护方便的特点，适用于各种工业场合的电机调速需求。
总的来说，晶闸管直流电机调速原理是通过控制晶闸管的导通角度和导通时间来实现电机的转速调节。
该系统具有快速响应、高精度、高效率的优点，适用于各种工业场合的电机调速需求。
希望通过本文的介绍，能让读者对晶闸管直流电机调速原理有更深入的了解。
变流技术发展
交叉新技术
变流技术是伴随着半导体器件的发展而发展出来的一种交叉新技术。
半导体器件制造技术中已经先后经历了以晶闸管为代表的分立器件，以可关断晶闸管（GTO）、巨型晶体管（GTR）、功率MOSFET、绝缘栅双极晶体管（IGBT）为代表的功率集成器件（PID），以智能化功率集成电路（SPIC）、高压功率集成电路（HVIC）为代表的功率集成电路（PIC）等三个发展时期。
器件结构
在器件结构上，从分立器件，发展到由分立器件组合成功率变换电路的初级模块，继而将功率变换电路与触发控制电路、缓冲电路、检测电路等组合在一起的复杂模块。
功率集成器件从单一器件发展到模块的速度更为迅速，今天已经开发出具有智能化功能的模块（IPM）。
器件控制
在器件的控制模式上，从电流型控制模式发展到电压型控制模式，不仅大大降低了门极（栅极）的控制功率，而且大大提高了器件导通与关断的转换速度，从而使器件的工作频率由工频→中频→高频不断提高。
变流技术发展到今天，其应用范围大致分为5个方面。
（1）整流：实现AC/DC变换；
（2）逆变：实现DC/AC变换；
（3）变频：实现AC/AC(AC/DC/AC)变换；
（4）斩波：实现DC/DC(AC/DC/DC)变换；
（5）静止式固态断路器：实现无触点的开关、断路器的功能，控制电能的通断。
上海交通职业技术学院学生毕业论文毕业论文题目晶闸管的基础知识和在可控整流技术方面的应用专业港口物流设备与自动控制学号0910032姓名指导老师目录目录 (1)摘要 (2)1 绪论 (3)1.1 课题背景及发展方向 (3)1.2 本文主要工作 (3)2 晶闸管元件 (4)2.1晶闸管元件简介 (4)2.1.1.单向晶闸管的工作原理和主要参数 (4)2.1.2 双向晶闸管的工作原理和主要参数 (7)3.晶闸管的应用 (10)3.1 单相半波可控整流电路 (11)3.1.1电阻性负载 (11)3.1.2电感性负载及续流二极管 (13)3.1.3反电动势负载 (17)结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)晶闸管的基础知识和在可控整流技术方面的应用李坤清摘要：晶闸管是晶体闸流管的简称，俗称可控硅整流器（SCR ,SiliconControlled Rectifier）,简称可控硅，其规范术语是反向阻断三端晶闸管。
晶闸管是一种既具有开关作用，又具有整流作用的大功率半导体器件，应用于可控整流变频、逆变及无触点开关等多种电路。
对它只要提供一个弱点触发信号，就能控制强电输出。
所以说它是半导体器件从弱电领域进入强电领域的桥梁。
目前为止，晶闸管是电子工业中应用最广泛的半导体器件，尽管有各种不同的新型半导体材料不断出现，但半导体材料中98%仍是硅材料，硅材料仍是集成电路产业的基础，其中晶闸管具有体积小、重量轻、功率高、寿命长等优点而得到广泛应用。
晶闸管的作用主要有以下几种，1.变流整流，2.调压，3. 变频，4.开关（无触点开关）。
普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。
大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。
如果把二极管换成晶闸管，就可以构成可控整流电路、逆变、电机调速、电机励磁、无触点开关及自动控制等方面。
在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180°，称为电角度。
这样，在U2的每个正半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α；在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角θ。
目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1。
2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1)1。
3 课题设计要求 (1)1.4 课题主要内容 (2)2 主电路设计 (3)2.1 总体设计思路 (3)2.2 系统结构框图 (3)2。
3 系统工作原理 (4)2。
4 对触发脉冲的要求 (5)3 主电路元件选择 (6)3.1 晶闸管的选型 (6)4 整流变压器额定参数计算 (7)4。
1 二次相电压U2 (7)4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (8)5 触发电路的设计 (10)6 保护电路的设计 (12)6.1 过电压的产生及过电压保护 (13)6。
2 过电流保护 (13)7 缓冲电路的设计 (14)8 总结 (17)1 绪论1.1 课题背景当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用，直流调速系统是自动控制系统的主要形式.由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统（简称KZ—D系统）和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
可控硅虽然有许多优点,但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。
为了使器件能够可靠地长期运行,必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施.为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护;在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护;在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。
随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛.由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%~40％，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节.1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。
现代电力电子及变流技术（专升本）模拟试卷（一）一、单选题（每题2分，共10分）1. 晶闸管的额定电压是（）。
A.断态重复峰值电压B.反向重复峰值电压C.A和B中较大者D.A和B中较小者2. 单相交流调压电路可以用于A. 电阻性负载B. 电感性负载C. 电阻性负载和电感性负载D. 单相负载3. 晶闸管是（）。
A. 四层三端器件B. 三层四端器件C. 四个PN结的器件D. 电压驱动型器件4. 单相半波可控整流电路一共有（）只晶闸管。
A. 1B. 2C. 3D. 45. 晶闸管变流电路逆变工作时，（）。
αA.90≤αB.90>αC．>180βD．>90二、多选题（每题2分，共10分）1. 全控型电力电子器件有（）。
A.Thyristor、GTR、P-MOSFET、IGBTB.GTR、P-MOSFET、IGBT、IGCTC.IGBT、MCT、GTR、GTOD.Power Diode、MCT、GTO、IGBT2. （）是电压控制型电力电子器件。
A.P-MOSFET、GTOB.TRIAC、GTRC.P-MOSFET、IGBTD.IGBT、SITH3. 自然换流点在相电压波形正半周的电路是（ ）。
A. 三相半波共阴极组整流电路 B. 三相半波共阳极组整流电路 C. 三相半波共阴极组逆变电路 D. 三相半波共阳极组逆变电路4. 自然换流点在相电压波形负半周的电路是（ ）。
A. 三相半波共阴极组整流电路B. 三相半波共阳极组整流电路C. 三相半波共阴极组逆变电路D. 三相半波共阳极组逆变电路 5. 交流调功电路（ ）。
A. 通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率；B. 靠改变移相触发角来改变输出功率；C. 将电源接通几个周波，再断开几个周波；D. 每个周期的控制触发角固定不变。
三、简答题1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？（5分） 2. 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？（5分） 3．什么是有源逆变？4. 晶闸管变流电路产生有源逆变的基本条件是什么？（5分） 5．简述正弦脉宽调制（SPWM ）技术的工作原理。
晶闸管变流技术
晶闸管是一种大功率的可控半导体器件。
普通型晶闸管具有反向阻断特性，故又称为逆阻型晶闸管。
近年来，晶闸管技术发展很快，出现了许多派生型晶闸管，如快速型、双向型、关断型和逆导型等晶闸管。
各种晶闸管具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制灵敏等优点，广泛应用于可控整流、逆度、折波、调压及无触点开关等大功率的电角转换和自动控制领域。
一、晶闸管的构造和工作原理
1、晶闸管器件结构与符号
晶闸管亦称半导体晶闸管，过去称为可控硅，其器件内部有四层半导体（P 1、N 1、P 2、N 2），三个PN 结（P 1N 1、P 2N 2、P 2N 1）。
外部有三个电极，分别为阳极A ，阴极K 和门极（控制板）G 。
2、晶闸管的工作原理
有是流流过晶闸管时，称晶闸管导通；反之称为截止。
晶闸管导通的条件是：在阳极一阴极间加上正向电压的同时，门极一阴极间加上适当的触发电压。
3、晶闸管的特点
（1）晶闸管不仅具有反向阻断能力，还具有正向阻断能力。
其正向导通受门极控制。
（2）晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，要重新关断晶闸管，必须让阳极电流减小到低于其维持电流。
二、可控整流电路
可控整流电路从相数来分，有单相、两相、三相、六相等多种；从控制方式来分，有半控、全控两种；从电路型式来分，有多种多样。
1、三相桥式全控整流电路
（1）电阻负载
三相桥式全控电阻负载整流电路是由三相半波晶闸管共阴极整流电路和三相半波晶闸管共阳极整流电路串联组成的。
在纯电阻性质负载时，负载中流过的电流波形与负载上的电压波形相同。
电路中，有关电压、电流的数量关系如下：
负载两端的整流输出电压平均值Ud 为：
U d =2.34U 2ψCOS α (当00≤α≤600时，即当电压和电流波形连续时)。
式中U 2ψ—变压器二次侧三相交流电的相电压（有效值）。
流过电阻负载的直流电流平均值I d 为：
I d ＝2.34 d R U ϕ
2 COS α(00≤α≤600
) I d =2.34 d R U ϕ
2[1+COS(600+α)](600≤α≤1200
) 流过每个晶闸管的平均电流I TAV 为负载电流I d 为负载电流的三分之一.即I TAV =I d /3
每个晶闸管可能承受的最高正、反向电压U Tm 为三相交流电线电压的峰值，即U Tm = 2×（
3 U 2g ）。
2、电感负载
三相桥式全控整流电路的负载多数是电感性负载，如电动机的励磁绕组、电感线圈、滤波电抗器等。
三相桥式全控整流电路在大电感负载时，电压、电流的数量关系如下：
整流输出电压平均值U d 为：
U d =2.34U 2ψCOS α (00≤α≤900)
负载中直流电流平均值I d 为：
I d =2.34 d R U
2COS α (00≤α≤900
) 流过晶闸管的平均电流I TAV 为：
I TAV =I d /3
流过晶闸管电流的有效值I T 为：
I T = d I 31
值得注意的是，若大电感负载并接了续流二极管，由于此续流二级管的作用，使电路中的晶闸管能够得到及时关断，从而使整流输出电压U d 的波形不再出现负值，因此这种电路输出电压平均值U d 的计算公式将与电阻负载时相同。
三、斩波器与交流调压器
1、斩波器
斩波器是按在直流电源与负载电器之间，用以改变加到负载电路上的直流平均电压的一种也称之为直流—直流变换器。
调节斩波器输出电压平均值的方法有三种，它们分别是定频调宽法、定宽调频法和调频调宽法。
晶闸管斩波器作为一种直流调压装置，常用于直流电动机的调压调速。
广泛应用于电力牵引方面，如地铁、电力机车、蓄电池电动车等。
主要有采用普通晶闸管的逆阻型斩波器和采用逆导晶闸秋的逆导型斩波器两种。
2、交流调压器
交流调压器是按在交流电源与负载之间的调压装置。
晶闸管交流调压器，可以通过控制晶闸管的通断，方便地调节输出电压的有效值。
在交流调压器中，晶闸管元件一般为反并联的两只普通的晶闸管或双向晶闸管，一般采用的控制方式是能断控制和相位控制。
四、逆变电路
所谓逆变电路是整流的逆向过程，即把直流电转变为交流电。
晶闸管的逆变电路可分为二大类：有源逆变和无源逆变。
（1）有源逆变，它将直流电逆变为与电网同频率的交流电并反送到交流电网去其工作过程为直流电→逆变→交流电→交流电网；它主要用于直流可逆调速系统和交流绕线转子异步电动机串级调速系统和高压直流输电等方面。
（2）、无源逆变
在工业生产中，常要求把直流电或某一固定频率的交流电变换成另一频率可变的交流电，供给负载使用，这种变流技术称为变频技术。
变频电路按其能量的变换情况，可分为交—交变频器和交—直—交变频器两种。
前者是直接将工频交流电变为所需频率的交流电源，故称为直接变频；后者则是先把工频交流电速流为直流电，然后再由直流电逆变为所需频率的交流电。
在交—直—交变频器中，用于把直流电逆变成交流电的装置称为逆变器，由于逆变的交流电不反送到交流电网，而是直接供给负载使用，因此也称为无源逆变。
五、晶闸管中频电源装置
晶闸管变流装置是一种利用晶闸管把50HZ 工频交流电变换成中频交流电的设备，主要用于感应加热熔炼，可取代中频发电机组，是一种较先进的静止变频设备。
晶闸管中频装置的基本工作原则是通过三相桥式全控整流电路，直接将三相交流电整流为可调直流电，经直流电抗器滤波，供给单相桥式并联逆变器，由逆变器将直流电逆变为中频交流电供给负载。
