單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相晶閘管全控整流電路(編輯修改稿)
2025-06-12 02:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 時(shí)，使晶閘管完 全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流 。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。浪涌電流IFSM：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，晶閘管中允許通過的最大過載電流。晶閘管的開通與關(guān)斷時(shí)間開通時(shí)間tgt：普能晶閘管的開通時(shí)間約為６us。與觸發(fā)脈沖的陡度、電壓大小、結(jié)溫以及主回路中的電感量等有關(guān)。關(guān)斷時(shí)間tq：一般約為幾十到幾百微秒。與元件結(jié)溫、關(guān)斷前陽極電流的大小以及所加反壓的大小有關(guān)。（3） 晶閘管型號(hào)及其含義 晶閘管型號(hào)及其含義如KP20018F表示額定正向平均電流為200A，額定電壓為1800V。（4） 晶閘管的開關(guān)特性晶閘管的開關(guān)特性是指通態(tài)和斷態(tài)轉(zhuǎn)換過程中電壓和電流的變化情況。由于晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的開通和關(guān)斷并不是瞬時(shí)完成的，需要一定的時(shí)間，即存在瞬態(tài)過程。當(dāng)元件的導(dǎo)通與關(guān)斷頻率較高時(shí)，就必須考慮這種時(shí)間的影響。晶閘管的開通和關(guān)斷過程電壓和電流波形如圖所示。 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形開通過程 當(dāng)晶閘管的Ａ、Ｋ之間正偏且門極獲得觸發(fā)信號(hào)后，由于管子內(nèi)部正反饋的建立需要時(shí)間，陽極電流不會(huì)馬上增大，而要延遲一段時(shí)間。因此規(guī)定以下幾個(gè)時(shí)間：延遲時(shí)間td：門極獲得觸發(fā)信號(hào)時(shí)刻開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時(shí)間。上升時(shí)間tr：陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間開通時(shí)間tgt：以上兩者之和，tgt= td + tr 經(jīng)過tgt時(shí)間后，晶閘管才會(huì)從斷態(tài)變?yōu)橥☉B(tài)。關(guān)斷過程反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr：從正向電流降為零，到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時(shí)間正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr：晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力還需要一段時(shí)間。 在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會(huì)重新正向?qū)ā? 實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時(shí)間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。晶閘管的電路換向關(guān)斷時(shí)間tq定義為trr與tgr之和，即 tq=trr+tgr 。 單相橋式相控整流電路由于單相半波相控整流電路的性能較差，在實(shí)際應(yīng)用中所以很少采用，在小功率場合我們更多的是采用單相全控橋式整流電路。 電阻性負(fù)載 性負(fù)載的單相橋式全控整流電路及其波形其工作過程是：正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，兩個(gè)晶閘管TT4同時(shí)承受正向電壓。門極無觸發(fā)信號(hào)，則兩個(gè)晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)，電源電壓將全部加在TT4上，兩個(gè)晶閘管各自承受電源電壓的一半，負(fù)載電壓為零。在ωt=α?xí)r，給TT4同時(shí)施加觸發(fā)脈沖，TT4即時(shí)導(dǎo)通，電源電壓通過TT4加在負(fù)載上。當(dāng)電源電壓下降至零時(shí)，負(fù)載電流也降至零，TT4自然關(guān)斷。在電源電壓的正半周，晶閘管TT3始終承受反向電壓而處于截止?fàn)顟B(tài)。在的負(fù)半周，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，晶閘管TT3同時(shí)承受正向電壓。在ωt=2π+α?xí)r觸發(fā)TT3，TT3導(dǎo)通，電流從b端流出經(jīng)TR、T2回到電源a端，負(fù)載獲得與正半周相同的整流電壓和電流波形，這期間，TT4均承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)過零變正時(shí)，TT3關(guān)斷，負(fù)載電壓和電流也降至零。此后，TT4又承受正向電壓，并在ωt=π+α?xí)r被觸發(fā)導(dǎo)通，依此循環(huán)工作。整流輸出電壓的平均值：由上式可知，Ｕd為最小值時(shí)，a=180o；Ｕd為最大值時(shí),a=0o ，所以單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，a的移相范圍是0o～180o。整流輸出電壓的有效值：輸出電流的平均值和有效值分別為： 流過每個(gè)晶閘管的平均電流為輸出電流平均值的一半，即流過每個(gè)晶閘管的平均電流有效值為注：每個(gè)晶閘管承受的最大可能的正向電壓等于 每個(gè)晶閘管承受的最大反向電壓為電路的功率因數(shù)通過上述分析，對單相全控橋式整流電路與半波整流電路可作出如下比較：① a的移相范圍相等，均為０o～180o。②輸出電壓平均值Ｕd是半波整流電路的２倍。③在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減小一半。④功率因數(shù)提高了。 電感性負(fù)載在電源正半周，晶閘管T1和T4同時(shí)承受正向電壓。若在ωt=α?xí)r同時(shí)觸發(fā)T1和T4導(dǎo)通，則電源電壓通過T1和T4加至負(fù)載上。當(dāng)電源電壓過零變負(fù)時(shí)，由于大電感的存在，T1和T4仍繼續(xù)導(dǎo)通。在電源負(fù)半周，晶閘管T2和T3同時(shí)承受正向電壓。在ωt=π+α?xí)r同時(shí)觸發(fā)T2和T3導(dǎo)通，T1和T4承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載電流由T1和T4換流至T2和T3，電源電壓通過T2和T3施加到負(fù)載端。當(dāng)電源電壓過零變正時(shí)，電感的儲(chǔ)能使T2和T3維持繼續(xù)導(dǎo)通，直至下一個(gè)周期T1和T4被觸發(fā)導(dǎo)通為止。下面是帶電感性負(fù)載的單相橋式全控整流電路及其波形圖 帶電感性負(fù)載的單相橋式全控整流電路及其波形 注意：只有當(dāng)a≤90o時(shí)，負(fù)載電流id才連續(xù)，當(dāng)a﹥90o時(shí)，負(fù)載電流不連續(xù)，而且輸出電壓的平均值均接近于零，因此這種電路控制角移相范圍是0o～90o。整流輸出電壓平均值:整流輸出電壓有效值:流過晶閘管的電流平均值和有效值: 。 電流波形系數(shù)Kf為：注：每個(gè)晶閘管可能承受的最大可能的正向電壓等于 。 晶閘管承受的最大反向電壓為電感性負(fù)載又可以分為不帶續(xù)流二極管和帶續(xù)流二極管兩種：a不帶續(xù)流二極管 不帶續(xù)流二極管的電感性負(fù)載單相橋式全控整流電路及其波形在正半周，T1承受正向陽極電壓。在控制角為時(shí)觸發(fā)晶閘管T1，則T1和D2導(dǎo)通，負(fù)載電流從a點(diǎn)經(jīng)T負(fù)載、D2回到b點(diǎn)。此時(shí)整流電路的輸出電壓。當(dāng)過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用，T1仍繼續(xù)
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