晶闸管元器件—可控硅整流电源电路

一、单相电半波可控性逆变电路

1、原理

电源电路和波形图如图所示1所显示，设u2=U2sinω。

图1 单相电半波可控性整流器

正自感电动势：

0＜t＜t1,ug=0,T正方向阻隔，id=0,uT=u2,ud=0

t=t时,添加ug单脉冲，T通断，忽视其正方向损耗，uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。

负自感电动势：

π≤t＜2π当u2当然过零时，T自主关闭而处在逆向阻隔情况，ut=0,ud=0,id=0。

从0到t1的电夹角为α，叫操纵角。从t1到π的电夹角为θ，叫通断角，显而易见α θ=π。当α=0，θ=180度时，晶闸管全导通，与不控整流器一样，当α=180度，θ=0度时，晶闸管全关闭，输出电压为零。

2、各用电量关联

ud波型为非正弦波形，其均值（交流电压）：

由上式由此可见，负载电阻Rd上的交流电压是操纵角α的涵数，因此更改α的尺寸就可以操纵交流电压Ud的标值，这就是可控性整流器实际意义之所属。

穿过Rd的直流电流Id：

Ud的有效值（均方根值）：

穿过Rd的电流有效值：

因为开关电源带来的功率因素P=UI，开关电源有功功率S=U2I（U2是开关电源电压有效值），因此功率因素：

由上式由此可见，功率因素cosψ也是α的涵数，当α=0时，cosψ=0.707。显而易见，针对电阻器性负荷，单相电半波可控性整流器的功率因素也不会是1。

比率Ud/U、I/Id和cosψ随α的改变标值，见表1，他们相对应的影响曲线图，如图2所显示

表1 Ud/U、I/Id和cosψ的关联

α 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° Ud/U
I/Id
cosψ 0.45
1.57
0.707 0.42
1.66
0.698 0.338
1.88
0.635 0.225
2.22
0.508 0.113
2.87
0.302 0.03
3.99
0.12 0
-
0

图2 单相电半波可控性整流器的工作电压、电流量及功率因素与操纵角的关联

因为晶闸管T与Rd是串连的，因此 ，穿过Rd的有效值电流量I与均值电流量Id的比率，也就是穿过晶闸管T的有效值电流量IT与均值电流量IdT的比率，即I/Id=It/IdT。

二、单相电桥式半控逆变电路

1、原理

电源电路与波型如图所示3所显示

图3、单相电桥式半控整流器

正自感电动势：

t1时时刻刻添加ug1，T1通断，电流量通道如图所示虚线所显示。uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。u2过零时，T1自主关闭。

负自感电动势：

t2时时刻刻添加ug2，T2通断，电流量通道如图所示斜线所显示，uT2=0，ud=-u2,ut1=u2。u2过零时T2自主关闭。

2、各用电量关联

由图3由此可见，ud波型为非正弦波形，其峰峰值为半波整流的二倍，因此Rd上的交流电压Ud：

直流电流Id：

电压有效值U：

电流有效值I：

功率因素cosψ：

比率Ud/U,I/Id和cosψ随α的改变标值见表2，相对应关联曲线图见图4

表2 Ud/U、I/Id、cosψ与α的关系表

α 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° Ud/U
I/Id
cosψ 0.9
1.112
1 0.84
1.179
0.985 0.676
1.335
0.896 0.45
1.575
0.717 0.226
1.97
0.426 0.06
2.835
0.169 0
-
0

图4、单相电全波和电桥电路工作电压、电流量及功率因素与操纵角的关联

把单相电全波整流单相电半波整流开展较为得知：

（1）当α同样时，全波的輸出交流电压比半波的大一倍。

（2）在α和Id同样时，全波的电流有效值比半波的减少倍。

（3）α同样时，全波的功率因素比半波的增强了倍。

三、逆变电路波型剖析

1、单相电半波可控性整流器

（1）电阻器性负荷（见图1）

电阻器性负荷，id波型与ud波型类似，由于晶闸管T与负载电阻Rd串连，因此id=id。

晶闸管T承担的顺向工作电压随操纵角α而转变 ，但它承载的方向工作电压一直负半波工作电压，负半波工作电压的极值为U2。

路线简易，常用在需求不太高的电阻器负荷的场所。

（2）交流电流（没有续流二极管，见图5）：

图5 电交流电流无续流二极管

电动机家用电器的磁铁线圈、通电感过滤的电阻器负荷等均归属于电交流电流。

电感器具备阻碍电流量变动的功效晶闸管T通断时，其损耗uT=0，但电流量id只有从零开始升高。id提升和降低时电磁线圈Ld两边的感应电流eL的旋光性转变 如图例。

当电源电压u2降低及u2≥0时，只需释放出来电磁场力量能够保持id再次商品流通，晶闸管T依然牌导通情况，这时ud=u2。当u2＜0时，尽管ud发生负数，但电流量id的角度不会改变。

当电流量id减少到低于保持电流量IH时，晶闸管T自主关闭，id=0,UT=u2，晶闸管承担反压。

负荷电流均值：在其中电感器Ld两电压的平均数为零。

电感器Ld的出现使负荷工作电压ud发生负数，Ld越大，ud负数越大，负荷上交流电压Ud就越小，Id=Ud/Rd也越小，因此如果不采取一定的有效措施，晶闸管的输入输出就达不上该有的工作电压和电流量。

（3）交流电流（带续流二极管，见图6）：

图6 电交流电流有续流二极管

在负荷上串联一只续流二极管D，可让Ud提升到和电阻器性负荷时一样，

在电源电压u2≤0时，D的效果有点儿：①把开关电源负工作电压u2拉到晶闸管T两边，使T关闭，uT=u2；②给电感器电流量续流，产生iD；③把负荷短路故障，ud=0,防止ud发生负数，使负荷上直流电输出电压ud提升。

负荷电流量为什么控硅电流量iT和二极管的续流iD之和，即id=iT iD。当ωLd≥R时，iD降低比较慢使id类似为一条直线，因此穿过T和D的电注均值与有效值各自为：均值：IdT=（θ/360°）Id；IdD=[(360°-θ)/360°]Id；有效值：IT=根号下（θ/360°）Id；ID=根号下[(360°-θ)/360°]Id

晶闸管T逐渐通断后，假如电感器Ld非常大，iT的提升比较慢，这就有可能造成 开启单脉冲消退时晶闸管的电流量还升高不上保持通断情况的保持电流量，就是，晶闸管开启不上，为了更好地使晶闸管靠谱开启，开启单脉冲应当充足宽，或是在负荷两头串联一只电阻器，以利于加速iT的升高。

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