晶闸管及可控整流电路

§8-2 晶闸管整流电路课程名称电子技术基础课程性质专业基础课授课专业授课地点授课班级授课时数6学时授课内容分析晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。

可控整流是实现交流到可变直流之间的转换。

晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。

晶闸管整流电路按电源极性可以分为单相整流和三相整流；按整流方式可以分为半波可控整流和半控桥式整流。

电感性负载与电阻性负载对晶闸管会产生一定的影响，易发生失控现象，解决的办法是常在负载两端并联一个续流二极管。

在讲述整流时，同第四章二极管整流内容比较，突出本章的“可控”的特性。

重点介绍单相可控整流电路和三相半波可控整流电路，三相半控桥整流电路是最大的难点，只需了解不同控制角时输出电压的波形特点。

教学目标知识目标1.掌握单相、三相可控整流电路的电路的结构特点；2.掌握单相可控整流电路的工作原理；3.了解三相可控整流电路的工作原理，了解不同控制角时输出电压的波形特点；4.了解电感负载时，可控整流电路的失控现象及消除方法。

能力目标1.根据不同的单相可控整流电路，会绘制不同控制角下的输出电压和电流波形，会计算输出电压、电流，会选择晶闸管与整流二极管；2.可控整流电路电感性负载加续流二极管，会计算电路的有关参数；熟练查阅晶体管手册，能够正确选择晶闸管与整流二极管。

情感目标1．通过学生主动参与的教学活动，培养学生的学习兴趣；2．通过积分奖励等环节的实施，使学生得成功的体验，增强学生学习自信心；3．培养学生乐于探究的精神；4．通过分组教学，培养学生小组合作的团队精神。

教学重点1.单相和三相半波可控整流电路工作原理；2.单相可控整流电路电感性负载时的失控现象的分析。

第 1 页共11页教学难点单相半控桥式整流电路、三相半控桥式整流电路工作原理教学资源 及手段一体化教室；“学习通”课程学习平台；网络视频资源；课前上传到学习通的教学课件；动终端（手机）；黑板及彩色粉笔。

第六节晶闸管及其整流电路晶闸管又称可控硅，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。

晶闸管分普通晶闸管和特种晶闸管，特种晶闸管有快速晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等，人们所说的晶闸管是指普通型晶闸管。

一、晶闸管的外形、结构和符号晶闸管由三个PN结和四层半导体材料组成。

晶闸管的三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）、控制极（G）。

三个PN结分别为J1、J2和J3。

晶闸管的符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。

二、晶闸管的工作原理晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了，一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。

晶闸管工作原理可用如图所示的实验电路验证。

图（a）所示为晶闸管反向偏置情况，无论是否给控制极加电压，都无法使晶闸管导通，灯泡不发光。

图（b ）所示为晶闸管加正向偏置电压，阳极A 接高电位，阴极K 接低电位，但控制极G 没有接任何电压，晶闸管仍然处于关断状态，串联的灯泡不发光。

图（c ）所示为晶闸管加正向偏置电压的基础上，给控制极G 加一个幅度和一个宽度都足够大的正电压，此时晶闸管导通，串联的灯泡发光。

图（d ）所示为晶闸管导通后，若去掉控制极的电压，晶闸管仍然能保持导通状态，灯泡仍然发光。

综上所述，要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加适当的正向触发电压，这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。

要注意的是，晶闸管导通后若阳极电流小于某一个很小的电流I H (称为维持电流)时，晶闸管也会由导通变为截止，一旦晶闸管截止，必须重新触发才能再次导通。

单元十三电力电子技术基础（教案）注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学：1．检查出勤情况。

2．检查学生教材，习题册是否符合要求。

3．宣布上课。

引入新课：1．可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

2．通过实物演示及列举实例，让学生了解桥式整流电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。

讲授新课：13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。

13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。

比较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图13-2-1所示。

在变压器副边电压u的正半周（a端为正）时，T1和D2承受正向电压。

这时如对晶闸管T1引入触发信号，则T1和D2导通，电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。

同样，在电压u的负半周时，T2和D1（讲解）（讲解）观看PPT：整流电路)承受正向电压。

这时，如对晶闸管T 2引入触发信号，则T 2和D 1导通，电流的通路为： b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。

电压与电流的波形如图13-2-2所示。

桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1．晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。

可控整流的概念
可控整流是一种利用半导体器件（如晶闸管、可控硅等）将交流电转换为直流电的电路。

它通过控制电路中晶闸管或其他半导体器件的导通和截止，将交流电转化为能够被负载直接利用的直流电。

可控整流电路具有可调电流和可调输出电压的特点，通过调节控制元件的导通时间和导通角度，可以调节电流和电压的大小以及输出波形的形态。

与传统的不可控整流相比，可控整流电路具有更高的控制精度和电能调节能力，可以满足大电流、大功率负载的需求，提供稳定可靠的电能支持。

同时，可控整流电路还可以实现电能的软起动和负载的恒定转矩特性，对电动机的运行和维护都有一定的好处。

可控整流广泛应用于直流电源、电机速度调节、电炉控制、变压器控制、静态无功补偿等领域。

根据实际需求选择合适的整流方式，可以有效提高电子设备的效率和稳定性。

晶闸管三相桥可控整流电路单位晶闸管三相桥可控整流电路是一种由桥式可控rectifier（又叫桥式整流器）和共阴极晶闸管构成的整流网络。

它是一种三相调压整流电路，能够根据需求，独立调节输出电压。

晶闸管三相桥可控整流电路由三相可控晶闸管导通角组成，每相由一个可控硅晶闸管，L型和T型桥连接构成。

它以宽输入范围及精确的输出电压调节为特点，用于大功率负载，并形成通用的光电控制系统，广泛用于开关电源、电动机控制及车辆动力系统等电力电子技术领域。

晶闸管三相桥可控整流电路由三路可控硅晶闸管组成，分别为U型桥、V型桥和W型桥，每路桥电路输入两个交流提供电压，输出一个相同的直流电压。

三路晶闸管同时导通时可获得一个三相整流输出，即可根据需求把输入电压转变两个相位相互180°反相出来。

由于桥式构成，三路晶闸管在一定导通角度控制下，输入的三相交流电压便可转换成两个相位相互180°的反相交流输出电压。

此类电路具有输入电压宽幅、稳定调节输出电压等优点，使其在开关电源、电动机控制及车辆动力系统等领域得到了广泛的应用。

晶闸管三相桥可控整流电路的典型应用包括：一是在高功率开关电源中，采用可控硅晶闸管和L-T型桥把输入电压转变为中性点以外的可调直流电压输出，从而形成常用的单相开关电源、双相开关电源和三相开关电源。

二是针对大功率电机，提出控制输出电流的驱动方案，以及电机振荡抑制系统来保证驱动电机的稳定运行。

三是常用于空调和电冰箱的复杂启动电路、变频的一二三极点控制、变频电控等，以获得最佳的效率和响应。

综上所述，晶闸管三相桥可控整流电路是一种应用广泛、操作方便、调节稳定和具有高转换效率的电力电子技术，因其在对晶闸管桥式可控整流器的控制和精确调节方面具有突出的优势，已被广泛的应用于电动机及车辆动力系统等领域，在它们的发展和进步中发挥着重要的作用。

晶闸管和可控整流电路
晶闸管是⼀种⼤功率半导体器件。

⽤于电⼒设备控制等强电领域。

作⽤:整流（交流---直流）逆变（直流--交流）变频（交流--交流）斩波（直流--直流）
原理：
1.正向导通条件：A,K间加正向电压，G,K间加触发信号。

晶闸管⼀旦导通，控制极失去作⽤。

关断条件：
双向晶闸管（灵活的）
可控整流电路
1.单相半控桥式整流电路
2，晶闸管触发电路
触发信号的要求：
单结晶体管
相当于⼀个开关，当发射极电压达到峰点电压，单结晶管由截⾄变为导通，当发射机电压下降到⾕点电压，单结晶体管由导通变为截⾄。

单结晶体管触发电路。