可控硅整流电路中的波形系数
IGBT与晶闸管电气专业 IGBT和可控硅的区别
IGBT与晶闸管电气专业IGBT和可控硅的区别两者都是开关元件，IGBT驱动功率小而饱和压降低。
前者可高频率开关后者就差劲。
前者价格高。
有待完善....IGBT的栅极G和发射极E\发射极E` IGBTIGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
` IGBT的等效电路如图1所示。
由图1可知，若在IGBT的栅极G 和发射极E之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极G—发射极E间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
-可控硅;阳极A--`控制极G---k可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP 管和一个NPN管所组成，其等效图解如图所示当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
可控硅 波形
可控硅波形可控硅（SCR）是一种常用的半导体器件，广泛应用于电力电子领域。
它具有可控性强、耐压高、耐大电流等特点，被广泛应用于各种电力控制电路中。
我们来了解一下可控硅的基本结构和工作原理。
可控硅由4层半导体材料构成，其中有3个p型区域和1个n型区域。
两个p型区域被一个n型区域隔开，形成了一个pnpn的结构。
其中，两个p区被称为阳极（A）和阳极（K），而n区则被称为控制极（G）。
当可控硅的阳极与控制极之间施加一个正向电压时，可控硅处于导通状态。
而当施加一个负向电压时，可控硅处于截止状态。
接下来，我们来了解一下可控硅的波形特性。
可控硅的波形特性主要包括导通特性和截止特性。
在导通特性方面，当施加一个正向电压时，可控硅将开始导通，形成一个电流通路。
而在截止特性方面，当施加一个负向电压时，可控硅将停止导通，电流无法通过。
在实际应用中，可控硅通常与其他器件组成电力控制电路。
其中，最常见的一种电路是交流电压调节电路。
这种电路通常由可控硅、变压器和控制电路组成。
变压器用于将输入的交流电压降压到合适的电压范围，而控制电路则用于控制可控硅的导通和截止。
通过调节可控硅的导通角，可以实现对输出电压的调节。
可控硅还可以应用于交流电的控制开关。
在这种应用中，可控硅通常与触发电路和控制电路组成。
触发电路用于控制可控硅的导通，而控制电路则用于调节触发电路的触发角。
通过调节触发角，可以实现对交流电的控制开关。
总结起来，可控硅是一种常用的半导体器件，具有可控性强、耐压高、耐大电流等特点。
它的波形特性主要包括导通特性和截止特性。
在实际应用中，可控硅通常与其他器件组成电力控制电路，如交流电压调节电路和交流电的控制开关。
通过合理设计和控制，可控硅可以实现对电力的精确控制，广泛应用于各种领域。
可控硅工作原理及参数详解
上面我们只是把 R2（与 R1）作为象征性的限流电阻，其实 R2 完全可以是负载，如电 灯泡，如下图所示：
所谓人多好办事，这个更大的基极电流 IB2 第二次被三极管 Q2 放大，此时的 IC2 就是（IB2 ×β2×β1×β2），然后又重复被两个三极管交互进行正反馈放大，周而复始。
在这个过程中，三极管 Q2 的集电极‐发射极压降越来越小，阳极电流 IAA 的电流也越来越 大，最终 Q2 饱和了（Q1 也不甘示弱，节奏妥妥地跟上），最后就成为下图所示的：
可控硅完全导通后，流过 A、K 两极的电流即为通态电流 IT（On‐State Current），实际应 用时，VAK 通常是交流电压（如 220VAC），因此常将此参数标记为通态平均电流 IT（RMS），指 可控硅元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，而此时流过 G、 K 两极的电流即为门极电流 IG（Gate Current），这个门极控制电流不应超过门极最大峰值电 流 IGM（Forward Peak Gate Voltage）
当 Q1 与 Q2 充分导通后（可控硅导通），A、K 两极之间的压降很小，其实就是 Q1 发射
结电压 + VBE2 Q2 集电极‐发射极饱和电压 VCE1，这个电压称为正向通态电压 VTM（Forward
On‐State Voltage）
可以看到，VAK 的电压值最终全部加到电阻 R2 上面，整个过程就是由电压 VGK 引发的“血 案”，原来 R2 电阻上没有任何压降，VGK 电压触发可控硅后，VAK 电压就全部加在电阻 R2 上 面了。
可控硅参数说明
可控硅参数说明可控硅是一种常见的半导体器件，也被称为晶闸管。
它具有可控性强、效率高、性能稳定等优点，在电力控制和电子控制领域得到广泛应用。
下面是对可控硅参数的详细说明：1.最大额定电压（VRRM）：可控硅能够承受的最大电压。
超过这个额定电压时，可控硅可能会出现击穿现象，导致失效或损坏。
2.最大平均整流电流（IOAV）：在特定条件下，可控硅能够持续稳定工作的最大平均电流。
该参数与可控硅的热稳定性和功率特性有关。
3.最大重复峰值反向电压（VRSM）：可控硅能够承受的最大峰值电压。
超过这个峰值电压时，可控硅可能会出现击穿现象，导致失效或损坏。
4.最大峰值水平电流（IPP）：可控硅在极端工作条件下能够承受的瞬时峰值电流。
该参数与可控硅的电流承载能力和热稳定性有关。
5.最大正向门极触发电流（IFGT）：为了激活可控硅，需要施加正向的门极触发电流。
该参数表示可控硅的最大门极触发电流。
6.最大正向临界触发电流（IFRM）：当可控硅被正向触发时，电流开始流过器件，达到临界触发电流的值。
该参数表示可控硅的最大正向临界触发电流。
7.最大漏极电流（IRM）：未施加触发电流时，可控硅漏极的泄露电流。
该参数表示可控硅的泄露电流水平。
8.最大导通电压降（VTM）：在可控硅正向导通状态下，器件两端的电压降。
该参数对于功耗和电压稳定性非常重要。
9.最大反向漏电流（IRRM）：在可控硅反向电压下，漏极的最大反向泄露电流。
该参数表示可控硅的漏路电流水平。
10. 最大引出电阻（Rth）：可控硅的热阻值，表示器件在工作过程中产生的热量与温度之间的关系。
较小的热阻值有利于可控硅的散热和长时间稳定工作。
以上是对可控硅参数的详细说明，这些参数在可控硅的选择和应用中非常重要。
在使用可控硅时，需要根据具体的应用需求和工作环境来选择合适的可控硅型号和参数。
整流电流断续的波形系数估算重点
整流电流断续的波形系数估算摘要：提出一个简便实用的估算单相和三相晶闸管整流电流波形系数的途径，并给出一些计算数据。
关键词：整流电路电流波形系数晶闸管目前，铅酸蓄电池化成和充放电电源广泛使用的是晶闸管全控整流电源。
一般讲，晶闸管可控整流电源的输出直流电流连续，可减小电网和电池负载侧电流的畸变和脉动，有利于提高网侧功率因数以及减小电路和电池中附加损耗。
然而，在晶闸管可控电源对蓄电池充电时，断续的充电电流是可以接受的，常常会有增大充电容量和缩短充电时间的效果。
为此，需要了解整流电流断续时的波形系数，以便正确计算出整流变压器绕组铜耗电量和晶闸管器件容量的大小。
现有的设计资料和手册中缺少这方面的数据，计算出错将会出现变压器温升过高以及晶闸管器件容量选取偏小或偏大等问题。
本文将给出一个简便实用的估算整流电流波形系数值的途径。
1 基本电路及电流方程单相或三相晶闸管全控整流电源对蓄电池充电的原理电路分别如图1(a)和图1(b)所示，即电源接有反电势性质的负载，输出的整流电流id分别用以下方程表示：1.1 单相电路0≤ωt≤π (1)1.2 三相电路0≤ωt≤（2）式中L棗平波电感，R棗主电路电阻，E棗蓄电池电势，U2和Ul棗交流相电压和线电压有效值，ω棗电网角频率，时间坐标的起点选在控制角=0的时刻。
2 断续状态下电流波形系数计算2.1 单相整流电路中电流断续的边界条件是id(ωt=0)=id(ωt=θ)=0 0<θ<π（3）式中导通角θ将从式（5）中解出。
式（1）的电流id表达式为id(ωt)=（4）式中，,而导通角θ与电路参数ε、α、有如下关系（5）于是电流的平均值Id.θ则用下式计算：(6)电流的有效值Irms.θ则用下式计算（7）式中(8)2.2 三相整流电路中电流断续的边界条件(9)式（2）的电流解表达式为id(ωt)=（10）式中ε= (11)电流的平均值要用下式计算:(12)电流的有效值则要用下式计算式中由以上所述，依据式（6）、（7）、（8）和式（12）、（13）、（14）分别计算出不同的、tg和组合下单相和三角整流电流断续波形系数Kf=Irms.θ/Id.θ值与导通角θ值之间的关系点，表1和表2分别列出部分计算数据，并将各点分别画在图2和图3中。
整流电路波形总结(1)
1、单相半波可控整流电路——阻性负载，触发角2、单相半波可控整流电路——阻感负载，触发角3、单相半波可控整流电路——阻感负载有续流二极管，触发角4、单相桥式全控整流电路——纯阻性负载，触发角5、单相桥式全控整流电路——带反电动势负载，触发角6、单相桥式全控整流电路——阻感性负载，触发角7、单相全波可控整流电路(单相双半波可控整流电路）——阻性负载，触发角8、单相桥式半控整流电路——阻性负载，触发角9、单相桥式半控整流电路——阻感负载，有续流二极管，触发角10、单相桥式半控整流电路另一种接法1、三相半波可控整流电路——纯阻性负载R 1）纯电阻负载，触发角为0度2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角大于30度电流断续，以60度为例2、三相半波可控整流电路——阻感负载1）阻感负载，触发角60度（当触发角时，整流电压波形与纯阻性负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续）。
3、三相桥式全控整流电路1）纯电阻负载，触发角0度纯阻性负载，0度触发角时晶闸管工作情况2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角60度4）纯阻性负载，触发角90度5）阻感负载，触发角0度6）阻感负载，触发角30度7）阻感负载，触发角90度4、考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算5、电容滤波的不可控整流电路（单相桥式整流电路）6、感容滤波的二极管整流电路7、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路触发角为0度时，两组整流电压电流波形平衡电抗器作用下输出电压的波形和电抗器上的电压波形平衡电抗器作用下，两个晶闸管同时导通的情况当触发角为30度、60度、90度时，双反星形电路的输出电压波形8、多重化整流电路（并联多重联结的12脉波整流电路）9、移相30度串联2重联结电路移相30度串联2重联结电路电流波形三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形 u ab u ac u bc u ba u cau cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u a u b u c u a u b u c u a u b u c u a u b u 2u d ωtO ωtO β =π4β =π3β =π6β =π4β =π3β =π6ωt 1ωt 3ωt 2。
可控硅整流波形畸变
可控硅整流波形畸变可控硅整流电路在电力电子应用中扮演着重要角色，但波形畸变问题一直困扰着使用者。
波形畸变可能会影响电路的性能，甚至可能导致系统故障。
因此，理解可控硅整流波形畸变的原因和解决方法至关重要。
可控硅整流电路通常被用于将交流电转换为直流电，其工作原理依赖于可控硅的导通和关断。
然而，在实际应用中，由于多种因素的影响，如负载电流、输入电压、控制信号等，可能导致可控硅的导通和关断不完全理想，从而产生波形畸变。
首先，负载电流的影响是不可忽视的。
当负载电流过大时，可控硅的导通和关断可能会变得不平稳，导致波形畸变。
此外，负载电流的突然变化也可能引起波形畸变。
为了解决这个问题，可以采取一些措施来优化电路设计，如增加缓冲电路、使用更高质量的可控硅等。
其次，输入电压的稳定性也会影响波形畸变。
当输入电压波动较大时，可控硅的导通和关断时间可能会受到影响，从而导致波形畸变。
为了解决这个问题，可以使用稳压电源或者采取其他措施来提高输入电压的稳定性。
另外，控制信号的质量也会影响波形畸变。
如果控制信号不完全稳定或者存在噪声，那么可控硅的导通和关断可能会受到影响，从而导致波形畸变。
为了解决这个问题，可以使用高质量的控制信号源，或者采取信号滤波措施来降低噪声影响。
除了以上因素外，还有其他一些可能影响波形畸变的因素，如电路布局、元件老化等。
为了减少这些因素的影响，可以采取一些措施来优化电路设计，如合理布局电路、定期检查元件状态等。
为了解决可控硅整流波形畸变问题，除了从上述因素出发进行优化设计外，还可以考虑以下几种方法：1.采用多重化技术：通过将多个可控硅整流器并联或者串联起来，可以降低谐波电流的影响，从而减少波形畸变。
2.增加滤波器：在整流器输出端增加滤波器可以有效地抑制谐波分量，从而降低波形畸变。
根据需要可以选择LC、RC或者电子滤波器等不同类型。
3.采用PWM控制技术：通过调节可控硅的导通和关断时间来控制输出电压和电流，可以减少谐波分量，从而降低波形畸变。
常见的几种二极管整流电路解析,可控硅整流电路波形分析
常见的几种二极管整流电路解析，可控硅整流电路波形分析常见的几种二极管整流电路解析：二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压vo=vi-vd。
当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管截止，输出电压vo=0。
半波整流电路输入和输出电压的波形如图所示。
对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。
但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。
平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。
通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下：（1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。
（2）半波整流电路的交流利用率为50%。
（3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。
（3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
全波整流当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管D1导通，输出电压V o=vi-VD1。
当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管D2导通，输出电压V o=vi-VD2。
由上述分析可知，二极管全波整流电路输出的仍然是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流的一倍。
晶体二极管组成的各种整流电路。
一、半波整流电路。
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可控硅整流电路中的波形系数
某一电压(或电流)的有效值与其平均值之比，我们称之为波形系数。
在可控硅整流电路中波形系数是个值得注意的问题。
为说明这个问题，我们先按图1所示的可控硅半波整流电路做个实验，各元件的型号和参数仅供参考。
先将R值调至最大，接通电源，此时直流电压表指示为零，灯泡不亮。
然后慢慢减小R值，电压表读数逐渐增大，灯泡逐渐增亮。
我们会发现当直流电压表指示为10伏时，灯泡便达到正常亮度了，这就是说灯泡的功耗已达额定功率了，若再继续增高电压，灯泡就可能烧毁。
为什么电压表的读数还远没有达到灯泡的额定电压36伏，而灯泡的功耗却已达到额定功率了呢?
灯光中流过的电流是单向脉动电流，灯泡两端的电压为单向脉动电压，其波形如图2中实线所示。
直流电压表的读数是这种脉动电压的平均值，而刁；是它的有效值。
其有效值却要比平均值大得多。
根据电工学知识，这种周期性的单向脉动电压的有效值U。
乃是瞬时值的平方在一个周期内平均值的算术平方根(均方根值)，即
将不同的Q值代入式(3)，就得到相应的K值，如表一所示。
由表一可以看出，当可控硅的移相角由零变到n时，波形系数K值逐渐增大，而且增大的速度越来越快，当。
接近，I时，K值将急聚增加(而U和Uo都急聚下降。
)
现在再来看看实验结果。
据式(2)可算出，当直流电压表指示10伏即U。
=10伏时，CO$n=-0．7979，波形系数K~3．57， Uo~35．7伏。
Uo己相当接近灯泡的额定电压了，所以灯泡达到正常亮度。
根据同样的道理可算出，当G相同时，在电阻性负载的全波可控整流电路中，输出脉动电压(波形见图3中的实线)系数的1／／2倍。
在上述计算中，均忽略了可控硅导通时的正向压降。
对其他形式的整流电路以及负载呈电感性时输出电压的波形系数，本文不再赘述。
由上面的分析可知，在用可控硅进一行整流时，直流电压表(或电流表)上L的读数是输出电压(或电流)的平均1K值，不能将读数直接代入公式卜U2 L来计算负载上的功耗，这是因为式中U为负载R，上的电压有效值，即U=Uo。
如欲减小波形系数，使输出出电压有效值接近于平均值，有三条措施可取：
(1)尽量减小可控硅的移相角，如Q：o时，则K=I．57(单相半波)： (2)当
负载额定电压比输入交流电压的有效值低得多时，先用变压器降压再进行整
流； (3)尽量采用单向可控整流或三相可控整流电路。
如忽视波形系数的影
响，尽管电压表的读数还远未达到负载的额定电压，但仍有可能烧毁电器，
以致造成不应有的损失。
这是必须注意的。
在实际应用中，为方便起见，我们可根据表二来估算不同的输出直流电压时的波形系数，从而估算出输出电压的有效值。
表二中的n为直流电压表的读数U。
与输入交流电压有效值U的比。
即 23 (3)，便可得到相应的波形系数K。
例如在图1所示的电路中，当直流电压表指示为 50伏时，n=50／220~0．23，根据表二可估算出此时波形系数K在2．32和1．98之间。
对于全波可控整流电路来说，
根据同样的道理，可得出全波可控整流电路中，对应于不同n值(可控硅全导通时n取得最大值0．9)时的波形系数K。