晶闸管的选取
晶闸管介绍
晶闸管介绍：晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，具有硅整流器件的特性。
1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。
晶闸管是PNPN 四层半导体结构，有三个极：阳极、阴极和控制极。
它能在高电压、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。
晶闸管具有硅整流器件的特性，因此能够在高电压、大电流条件下工作。
在实际应用中，晶闸管的导通和截止状态可以通过控制极触发电流来实现控制。
在正向电压条件下，晶闸管内部两个等效三极管均处于截止状态，此时晶闸管是截止的。
当控制极上施加触发电流时，晶闸管内部等效三极管导通，晶闸管进入导通状态。
在导通状态下，控制极失去作用，即使控制极上施加反向电压，晶闸管仍然保持导通状态。
要使晶闸管截止，需要使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。
此外，晶闸管具有正向和反向特性。
在正向特性下，只有很小的正向漏电流；在反向特性下，需要施加反向电压才能使晶闸管导通。
因此，在实际应用中需要根据具体电路要求选择合适的晶闸管类型和规格。
可控整流电路
第6章可控整流电路6.1 学习要求（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。
6.2 学习指导本章重点：（1）晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）单结晶体管及触发电路的工作原理。
本章难点：（1）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
（2）单相可控整流电路接电感性负载输出电压与电流的分析。
（3）单结晶体管触发电路的工作原理。
本章考点：（1）单相可控整流电路输出直流电压的计算。
（2）单相可控整流电路接电阻性负载输出电压的分析。
（3）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
6.2.1 晶闸管晶闸管又称可控硅，是一种可控的单向导通元件，有阳极A、阴极K和控制极G三个电极。
晶闸管的导通条件为：（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压U A K。
（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压U G K。
晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用而维持阳极与阴极之间的导通，管压降约为1V左右。
晶闸管由导通变截止称为关断，关断条件为：（1）晶闸管阳极电流小于维持电流I H。
电子技术学习指导与习题解答120 （2）或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。
晶闸管的主要参数有：额定正向平均电流I F ，维持电流I H ，正向重复峰值电压U FR M ，反向重复峰值电压U R R M 。
若晶闸管工作时通过的电流为I V S O ，承受的最高正向电压为U F M ，最高反向电压为U R M ，则应按照下列各式选取晶闸管：I F ≥I V S OU FR M ≥FM )3~2(UU R R M ≥RM )3~2(U6.2.2 单相可控整流电路 1．单相可控半波整流电路（1）电阻性负载：电路及其电压与电流波形如图 6.1所示，导通角αθ-=180，控制角α的调整范围为0~180°。
晶闸管、整流管分立器件所用散热器的选配
功率半导体元件在工作时，自身必然要产生热损耗。
选配合适的散热器，是元件可靠工作的重要条件之一。
(一) 概念：1. 元件额定工作结温Tjm：即元件允许的最高工作温度极限。
本参数由制造厂提供，或产品标准强制给出要求。
2. 元件的损耗功率P：元件在工作时自身产生的平均稳态功率消耗，定义为平均有效值输出电流与平均有效值电压降的乘积。
3. 耗散功率Q：特定散热结构的散热能力。
4. 热阻R：热量在媒质之间传递时单位功耗所产生的温升。
R=△T/Q(二) 散热器的选配：设环境温度为Ta 。
散热器配置的目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源(即结点)的温度不超过Tjm 。
用公式表示为 P而热阻又主要由三部分组成：R=Rjc+Rcs+Rsa …….②其中：Rjc—结点至管壳的热阻，与元件的工艺水平和结构有很大关系，由制造厂给出；Rcs—管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙介质(通常为空气)、接触面的粗糙度、平面度以及安装的压力等密切相关。
介质的导热性能越好或者接触越紧密，则Rcs越小。
瑞田达公司的散热器安装，一般Rcs≈(0.1~0.2)RjcRsa—散热器至空气的热阻，它是散热器选择的重要参数，与材质、材料的形状和表面积、体积以及散热介质(如水、空气)流速等参数有关。
综合.①和②，可得 Rsa<[(Tjm-Ta)/P]- Rjc-Rcs …….③上式③即散热器选配的基本原则。
一般散热器厂商应提供特定散热器材料的形状参数和热阻特性曲线，据此设计人员可计算出所需散热器的表面积、长度、重量，并进一步求得散热器的热阻值Rsa 。
选用标准散热器时，可根据③式计算出的值选取合适的散热器。
螺栓型器件的散热器见特性参数表中推荐的散热器。
平板型元件，必须选择SS水冷系列和SF风冷系列散热器，它们的Rsa(三) 注意事项上面的理论分析是一个普遍原则，在实际设计中应留出足够余量。
另外，散热器表面向空气的热辐射，也是一种热耗散方式。
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
①作出 ud、id、和 i2 的波形；②求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①ud、id、和 i2 的波形如下图：
u2
O
t
ud
O
t
id
O i2
Id t
Id
O
t
②输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为
3
VT1、VT4 导通，输出电压均与电源电压 u2 相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为
0；(π＋α ~ 2π)期间，单相全波电路中 VT2 导通，单相全控桥电路中 VT2、VT3 导通，输出电压等
于
2。
对于电感负载：（α ~ π＋α）期间，单相全波电路中 VT1 导通，单相全控桥电路中 VT1、VT4
解：a)
1
Id1= 2
4 Im sin(t)
全国自考-数字及电力电子技术-试卷5_真题(含答案与解析)-交互
全国自考（-、数字及电力电子技术）-试卷5(总分74, 做题时间90分钟)1. 单项选择题1.下列选项中晶闸管所不具有的特点是【】SSS_SINGLE_SELA 放大能力B 单向导电性C 一旦导通，门极失去控制作用D 实现大功率变换分值: 2答案:A解析：晶闸管不是放大元件，不具有放大能力，晶体管是放大元件。
2.在晶闸管的主要参数中，维持电流IH 和擎住电流IL的关系是【】SSS_SINGLE_SEL AIH ＞ILBIH ＜ILCIH ＝ILD 不确定分值: 2答案:B3.题3图所示四种电力半导体器件的电路符号中，表示IGBT器件电路符号的是【】SSS_SINGLE_SELABCD分值: 2答案:D4.下列器件中属于全控型的是【】SSS_SINGLE_SELA 整流二极管B 普通晶闸管C 逆导晶闸管D IGBT分值: 2答案:D解析：绝缘栅双极晶体管简称IGBT，是由MOSFFT和晶体管技术结合而成的复合型器件，属于全控型。
整流二极管属于不可控器件；普通晶闸管、逆导晶闸管属于半控型器件。
5.单相半波相控整流电路中，设变压器副边电压有效值为U，当负载是电阻性2负载或者电感性负载(设电感很小)时，晶闸管承受的最大反向电压是【】SSS_SINGLE_SELA，电感性负载则不是电阻性负载时，晶闸管承受的最大反向电压为U2B，电阻性负载则不是电感性负载时，晶闸管承受的最大反向电压为U2C两种情况下，晶闸管承受的最大反向电压均为U2D两种情况下，晶闸管承受的最大反向电压均不是U2分值: 2答案:C解析：由于电感很小，电感的电流不能持续到从输入电压过零到下半周期晶闸管导通，电路中出现断流情况。
所以，无论是电阻性负载，还是电感较小的电感性负载，晶闸管都有关断的时候。
晶闸管关断后，承受的最高反向电压为。
6.在三相零式共阴极组整流电路电感性负载电路中，当电感L足够大时，下列关于该电路的特点不正确的是【】SSS_SINGLE_SELA 每只晶闸管导通120°B 负载电流是不连续的C 流过晶闸管的电流为矩形波D 变压器中性线中有电流分值: 2答案:B7.三相全控桥式整流电路在晶闸管导通时，晶闸管承受的最大反向电压为【】SSS_SINGLE_SELABCD分值: 2答案:C8.相控整流电路输出直流电压可调，主要取决于晶闸管触发脉冲的【】SSS_SINGLE_SELA 幅值B 相位C 形状D 脉宽分值: 2答案:B9.，晶闸管单相桥式全控整流电路带电阻性负载，变压器副边电压有效值为U2承受最大反向电压是【】SSS_SINGLE_SELA／2U2BU2CU2DU2分值: 2答案:C解析：单相桥式全控整流电路带电阻性负载时，晶闸管承受的最大反向电压为为变压器副边有效值。
电力电子技术计算题
word 文档可自由复制编辑六、分析题（本题共2小题，共20分）1、三相全控桥阻感负载，主回路整流变压器的接法是△/Y －5，采用NPN 管的锯齿波触发器，要求在整流与逆变状态运行。
同步变压器二侧电压经R-C 滤波器滤波后（滞后角为30°）接到触发电路。
试问：同步变压器的的接法为？画出主回路整流变压器和同步变压器接法。
（要求给出矢量分析图）（10分） 解：∵有300R-C 滤波环节 ∴同步变压器接线为Y/Y4-10四、作图题（共 2 小题，每题12分，共24分）1、三相全控桥，阻感负载，主回路整流变压器的接法是D,y5，采用NPN 管的锯齿波触发器，要求在整流与逆变状态运行。
同步变压器二侧电压经R-C 滤波器滤波后（滞后角为30°）接到触发电路。
同步变压器的的接法为Y/Y-10，4接法，如下图所示，选择晶闸管的同步电压。
（要给出分析过程，分U AU a U a △△Y/Y-1U a2、电路与波形如图所示。
（1）若在t1时刻合上K，在t2时刻断开K，画出负载电阻R上的电压波形；（2）若在t1时刻合上K，在t3时刻断开K，画出负载电R上的电压波形（ug）宽度大于360度。
（a）电路图（b）输入电压u2的波形word文档可自由复制编辑word 文档可自由复制编辑五、计算题（共 1 小题，共20分）1、电路如图所示，单相全控桥式整流电路接大电感负载，R=4Ω，U 2=220V 。
（1）触发角为60°时，(a) 试求U d 、I d 、晶闸管电流平均值I dVT 、晶闸管电流有效值I VT 、变压器副边电流有效值I 2；（b ）作出u d 、i d 、i VT2、i 2的波形图（图标清楚，比例适当）。
1、(1) (a)Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos600=99V （1分） Id=Ud/R=99/4=24.75A （1分） I2=Id=24.75A （1分） IdVT=1800/3600×Id=24.75/2=13.38A （1分） IVT=（2分）（b ）波形如图1所示（3分）（2）当负载两端接有续流二极管时，（a ）试求U d 、I d 、I dVT 、I VT 、I VD 、I dVD 、I 2；（b ）作出u d 、i d 、i VT2、i VD 、i 2的波形图（图标清楚，比例适当）。
晶闸管的导通和关断条件(一)
晶闸管的导通和关断条件(一)晶闸管的导通和关断条件晶闸管是一种电子元件，它具有较好的控制性，被广泛应用于电路中。
在使用晶闸管的时候，必须要掌握它的导通和关断条件。
晶闸管导通条件晶闸管导通时，电流流经晶闸管的主电路，晶闸管有一定的压降，且在导通状态下，具有很低的电压降。
当电流流经晶闸管的时候，晶闸管的正向电压Vak必须大于等于晶闸管的平均开启电压Vtm，才能实现导通状态。
另外，要注意晶闸管的门极触发电压Vgt，通常Vgt>0.7Vtm。
晶闸管关断条件晶闸管在导通状态下，如果在控制电压Ud下，断开了发射极的电源电流，那么晶闸管会自行关闭，也就是说它的关断条件是电流降为零。
同时，为了确保晶闸管能够快速关断，需要增加熄灭电路或者采用反并联二极管等方式来降低关断时间。
晶闸管的适用范围晶闸管能够实现高效率的开关控制，其适用范围相当广泛，在电力电子领域和各种电子设备中都得到了广泛的应用。
晶闸管可以用于直流电源控制器、开关电源、电动机控制器、发电机控制器等多种设备中。
通过掌握晶闸管的导通和关断条件，我们可以更好地理解和使用晶闸管这个电子元件，有效地提升电子设计的质量和效率。
晶闸管的特点晶闸管除了具有高效率、可靠性和稳定性等传统电子元件特点之外，还有以下几个显著的特点：•控制特性好：晶闸管的控制电流非常小，可以通过信号放大器、逻辑电路、门电路等多种方式实现；•恒流控制：当晶闸管处于稳定导通状态时，可以实现稳定的恒流输出；•动态响应快：晶闸管可以快速调节电路中的电压和电流，实现快速的开关控制；•向高功率、大电流方向发展：随着电子技术的不断发展，晶闸管的功率和电流承受能力不断提高，逐渐代替了传统的开关元件。
小结通过本文的介绍，我们了解了晶闸管的导通和关断条件，以及晶闸管的适用范围和特点。
在实际应用中，我们需要针对不同的电路设计和工作环境，选取合适的晶闸管，并结合合适的控制电路和熄灭电路，实现快速、精准的控制。
晶闸管作为一种非常实用的电子元件，将在各种电子设备和电路应用中发挥越来越重要的作用。
晶闸管可控硅阻容吸收元件的选择
晶闸管可控硅阻容吸收元件的选择TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】一、晶闸管(可控硅)两端为什么并联电阻和电容在实际晶闸管(可控硅)电路中，常在其两端并联RC串联网络，该网络常称为RC阻容吸收电路。
我们知道，晶闸管(可控硅)有一个重要特性参数－断态电压临界上升率dlv/dlt。
它表明晶闸管(可控硅)在额定结温和门极断路条件下，使晶闸管(可控硅)从断态转入通态的最低电压上升率。
若电压上升率过大，超过了晶闸管(可控硅)的电压上升率的值，则会在无门极信号的情况下开通。
即使此时加于晶闸管(可控硅)的正向电压低于其阳极峰值电压，也可能发生这种情况。
因为晶闸管(可控硅)可以看作是由三个PN 结组成。
在晶闸管(可控硅)处于阻断状态下，因各层相距很近，其J2结结面相当于一个电容C0。
当晶闸管(可控硅)阳极电压变化时，便会有充电电流流过电容C0，并通过J3结，这个电流起了门极触发电流作用。
如果晶闸管(可控硅)在关断时，阳极电压上升速度太快，则C0的充电电流越大，就有可能造成门极在没有触发信号的情况下，晶闸管(可控硅)误导通现象，即常说的硬开通，这是不允许的。
因此，对加到晶闸管(可控硅)上的阳极电压上升率应有一定的限制。
为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管(可控硅)安全运行，常在晶闸管(可控硅)两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。
因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感)，所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管(可控硅)。
同时，避免电容器通过晶闸管(可控硅)放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管(可控硅)。
由于晶闸管(可控硅)过流过压能力很差，如果不采取可靠的保护措施是不能正常工作的。
RC阻容吸收网络就是常用的保护方法之一。
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1：相关定义说明
晶闸管在环境温度为40(C 和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管，正弦半波电流平均值IT (AV)、电流有效值IT 和电流最大值Im 三者的关系为：
πωωπ
π
m
m AV T I t td I I =
=⎰
) (sin 210
)
(
2) () sin ( 210
2m
m T I t d t I I =
=
⎰
π
ωωπ
各种有直流分量的电流波形，其电流波形的有效值I 与平均值Id 之比，称为这个电流的波形系数，用K f 表示。
因此，在正弦半波情况下电流波形系数为：
57.12
)
(==
=
π
AV T T
f I I K
所以，晶闸管在流过任意波形电流并考虑了安全裕量情况下的额定电流IT(AV) 的计算公式为：
1.57
I
2)~5 (1.I T
T(AV)=
在使用中还应注意，当晶闸管散热条件不满足规定要求时，则元件的额定电流应立即降低使用，否则元件会由于结温超过允许值而损坏。
2.原则说明：
a ：满负载下，电流波形连续，也就是单管导通120度
b:系统是稳定工作下，电容的平均电流为0，所以整流后的平均电流与负载产生关系。
假设最恶劣工作条件为最低电压下，负载为额定负载2倍。
故处理是理想下的近似处理 c:波形系数计算如下（即在实际波形下计算通态平均电流和有效值的比值关系）
Id=61Im )()6
(1)()(1)()(1366030=-+=⎰⎰⎰t d T
t f T t d t f T t d t f T T
T T T
I1=Im )())6
((1)())((1362602
=-+⎰⎰t d T t f T t d t f T T
T T
31 所以有：
==
Id
I1f K 2 3.首先计算负载的平均电流值，然后得到通过每个整流管的平均值，由比值系数得到相应的有效值，这个有效值可以等效成为晶闸管的有效值。
再由定义的比值系数得到额定电流值 详细见下列列表
考虑方面
1.采用压接的工艺，对称的
2.结构：周期的负载承受能力和过载能力。
采用模块（单面冷却，绝缘电压限制，能量大
的处理能力差，易安装。
片状（双面冷却，无绝缘电压限制。
能量大，但是需要外接安装处理
3.电特性
暂时忽略的量（漏电流，Vd,Vbo,Vbo(o),Ih,Il）
首要考虑的量（VDRM,VDSM）
如果瞬态电压未知，则应该选却的比例为2.0-2.5倍
故（380V---380*1.1*1.414*（2.0-2.5）=1182-1477
（690---690*1.1*1.414*（2.0-2.5）=2146-2681
其次通态平均电流能力（过载能力-1.5-2）
(22KW-54-77),考虑到效率问题，22KW效率更高些，所以选择在合理范围内
4，管子选取
4.如果按照电机软启动器的设计依据则有
三相电机每相额定电流有效值是电机额定功率的2倍，也就是说如果一个55KW的电机，那么其每相额定电流的有效值是110A，考虑到余量，所以为220A,所以通态的平均电流
5.按照其他原则计算
晶闸管器件的额定通态电流IT(AV)：晶闸管的IT(AV)值指的是工频正弦半波平
均值，其对应的有效值ITRMS=1.57IT(AV)。
为使元件在工作过程中不因过热损
坏，流经元件的实际有效值应在乘以安全系数1.5-2后才能等于1.57IT(AV)。
假设整流电路负载平均电流为Id，流经每个器件的电流有效值为KId，则所选
器件的额定通态电流应为：
IT(AV)=(1.5-2)KId / 1.57=Kfd*Id
Kfd 为计算系数。
对于控制角α=0O 时，各种整流电路下的Kfd 值
U2
U2
U2
U2
U
2
U2。