电力电子技术——单相半控桥整流电路实验报告.docxVIP

四川大学电气信息学院 电力电子技术实验报告 PAGE9 / NUMPAGES31 一、实验背景 整流电路，尤其是单相半控整流电路，是电力电子技术中出现最早的一种电路，它与人类生产生活实际紧密联系，应用十分广泛。 单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用原件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。较为常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥。 该次实验内容就是有关单相半控桥整流电路的较为简单的研究。 二、实验原理（该部分所有图像均由天舒同学绘制） 单相桥式半控整流电路在电阻性负载时的工作情况与全控电路完全相同，这里只介绍电感性负载时的工作情况。单相桥式半控整流电路原理图如图所示。假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态。当电源电压u2在正半周期，控制角为α时，触发晶闸管VT1使其导通，电源经VT1和VD4 向负载供电。当u2过零变负时，由于电感的作用使VT1继续导通。因a点电位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD2，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。此阶段忽略器件的通态压降，则ud＝0，不像全控电路那样出现ud为负的情况。在u2负半周控制角为a时触发VT3使其导通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT3和VD2向负载供电。u2过零变正时，VD4导通。VT3和VD4续流，ud又为零。此后重复以上过程。若无续流二极管，则当 a突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期ud 为零，其平均值保持恒定，称为失控。有续流二极管VD时，续流过程由VD完成，在续流阶段晶闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。 该部分资料参考自 三、相关资料补充（该部分所有图像均由天舒同学绘制） (一)晶闸管 晶闸管是晶体闸流管的简称，又可以称作可控硅整流器，以前被称为可控硅。晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极、阴极和门极。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。 1、定义 晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。 2、结构 晶闸管由一个P-N-P-N四层半导体构成，中间形成三个PN结。 3、分类 （1）按关断、导通及控制 晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管（TT国外，TTS国内）和光控晶闸管（LTT）等多种。 （2）按引脚和极性 晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。 （3）按封装形式 晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。 （4）按电流容量分类 晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装。 （5）按关断速度 晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400HZ和10KHZ以上的斩波或逆变电路中。（备注：高频不能等同于快速晶闸管） 4、工作原理 晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 （1）半控型晶闸管的工作条件： = 1 \* GB3 ①晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。 = 2 \* GB3 ②晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。 = 3 \* GB3 ③晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。 = 4 \* GB3 ④晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。