交流调压原理—可控硅
可控硅调压的工作原理
可控硅调压的工作原理
可控硅调压器是一种电子控制设备，常用于电力电子变流器、电能调速装置等功率电子设备中。
其主要功能是在交流电路中实现可控的电压调节。
可控硅调压器的工作原理如下：
1. 在电路中串联可控硅，常用双极性结型可控硅。
2. 控制信号通过触发器控制可控硅的触发时刻。
3. 当可控硅的控制信号触发时，它会开始导通，允许电流流过。
4. 一旦可控硅导通，就会形成一个绝缘体到导体的短路，电流将通过可控硅流过。
5. 当电流经过可控硅时，就会产生一个电压降，它决定了电路中的负载所受到的电压。
6. 可控硅的导通角相位可以通过改变触发时刻的延迟时间来调节，从而改变电路中的平均电压值。
可控硅调压器的工作原理是基于可控硅的导通和关断特性。
通过控制可控硅的导通角相位和触发时刻，可以改变负载所受到的电压，从而实现电压的调节。
同时，可控硅调压器具有较高的电压控制精度和响应速度，适用于各种电力电子设备中的电压调节需求。
可控硅交流调压器原理图及工作原理
可控硅交流调压器
可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。
这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。
这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。
1：电路原理：电路图如下
可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。
从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。
当调压器接上市电后，220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。
在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。
当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。
这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR 的控制极，使可控硅导通。
可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张
弛振荡器停止工作。
当交流电通过零点时，可控硅自关断。
当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
交流可控硅工作原理
交流可控硅工作原理
可控硅是一种常见的半导体器件，它由P型和N型硅材料构成的结构。
可控硅的主要工作原理是通过控制外加电压来控制器件的导通与截止。
可控硅具有三个电极，即阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。
在正常情况下，控制极没有施加电压时，可控硅不导电，也就是处于截止状态。
当施加一个足够大的正向电压到阳极和阴极之间，器件开始导通，电流通过器件。
但是，要使可控硅处于导通状态，还需要一个触发极（T）的作用。
当控制极施加一个电流脉冲时，触发极引发放电，形成一个正反馈机制，使得可控硅保持导通状态。
这个过程是可控硅的特征，也是实现其可控性的基础。
一旦可控硅处于导通状态，它将保持导通，直到电流经过它降为零。
此时，在阳极和阴极之间施加的电压可以降为很低甚至零。
因此，可控硅可以作为一个开关使用，在电力控制和各种电子电路中具有广泛的应用。
需要注意的是，可控硅的导通状态通常是由控制极施加的电流脉冲触发的。
这使得可控硅具有很高的可控性，可以实现非常精确的控制。
但是，在控制极没有施加电流时，可控硅将保持在截止状态，不导电。
综上所述，可控硅的工作原理是通过控制外加电压和当前的施加来控制器件的导通与截止。
这种特性使得可控硅成为一个重
要的半导体器件，在电力控制和各种电子电路中发挥着重要作用。
可控硅调压电路原理
可控硅调压电路原理
可控硅调压电路原理是一种常见的电子调节电压的方法。
它通过可控硅器件（又称二极管可控整流器）控制电流的导通时间来调节输出电压的大小。
可控硅器件是一种具有三个电极的半导体元件，包括主电极、控制电极和门极。
当在主电极与控制电极之间加上一定的正向电压，使得主电极与控制电极之间的结反向偏置矩形区域变窄，从而使得可控硅器件产生导通状态。
而若在主电极与控制电极间施加一定的反向电压，或是通过门极施加一个周期性的触发信号，可控硅器件将被迫断开导通状态。
可控硅调压电路主要由可控硅器件、控制电路和功率元件组成。
在控制电路中，通过对可控硅器件主、控制电极之间的脉冲信号的调节，控制器件导通时的时间和导通周期的比例。
在功率元件中，通过将可控硅器件与负载（如电阻、电感或电容）相连，使得输出电压与负载的关系得到控制。
可控硅调压电路的工作原理是将输入电源的交流电转换为直流电。
当输入电压施加到可控硅调压电路时，可控硅器件会在每个正弦周期的起始瞬间导通，从而导致电流在主电极和控制电极之间流通。
然后，可控硅器件会在每个正弦周期的结束瞬间断开导通。
因此，通过控制可控硅器件的导通时间和导通周期的比例，可以调节输出电压的大小。
总的来说，可控硅调压电路通过控制可控硅器件导通时间的长
短，实现对输出电压的调节。
这种电路具有简单、稳定、可靠的特点，在许多电子设备中广泛应用。
可控硅的原理
可控硅的原理
可控硅（SCR）是一种半导体器件，它具有双向导通特性，可以实现电流的控
制和整流，广泛应用于电力电子领域。
可控硅的原理是基于PN结的电压控制特性
和电流控制特性，下面我们就来详细了解一下可控硅的原理。
首先，可控硅是一种四层半导体器件，它由P型半导体、N型半导体和P型半
导体三个PN结组成。
当P1-N结极性为正向偏置，P2-N结极性为反向偏置时，可
控硅处于封锁状态，不导电。
当P1-N结极性为正向偏置，P2-N结极性也为正向偏
置时，可控硅处于导通状态，可以通过控制P1端的触发电压来控制其导通。
其次，可控硅的导通是通过触发电流来实现的。
当P1端施加一个触发电流时，可控硅将从封锁状态转变为导通状态，此时可控硅的电压降会迅速下降，从而形成一个低电压低阻态。
一旦可控硅导通，即使去掉触发电流，它也会一直保持导通状态，直到电流下降到零或者反向电压增大到封锁电压。
最后，可控硅的关键特性是具有双向导通性能。
在导通状态下，可控硅可以承
受正向电压和反向电压，同时可以导通正向电流和反向电流。
这使得可控硅在电力控制和电力调节方面有着广泛的应用，例如交流电压调节、交流电压控制和交流电压逆变等领域。
总结一下，可控硅的原理是基于PN结的电压控制特性和电流控制特性，通过
施加触发电流来实现从封锁状态到导通状态的转变，具有双向导通特性，广泛应用于电力电子领域。
希望通过本文的介绍，可以更加深入地了解可控硅的原理和特性，为相关领域的应用提供一定的参考和帮助。
可控硅交流调压器的工作原理及其相关应用
可控硅交流调压器的工作原理及其相关应用基本介绍可控硅交流调压器：是一种以可控硅(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称可控硅调压器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。
具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快体积小、重量轻、效率高、寿命长、以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。
工作原理可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，目前交流调压器多采用可控硅调压器。
这里介绍一台电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。
这台调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。
1：电路原理：电路图如下可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成，其电路原里图如下图所示。
从图中可知，二极管D1D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。
在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。
当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。
这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极，使可控硅导通。
可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。
当交流电通过零点时，可控硅自关断。
当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
2：元器件选择调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。
D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0、3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。
可控硅调压调速原理
可控硅调压调速原理小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机，为单向异步电容运转电动机。
为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。
因此采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。
1.电路原理图2.工作原理简介可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的目的。
当可控硅导通角α1=180°时，电动机端电压波形为正弦波，即全导通状态；（图示两种状态）当可控硅导通角α1 <180°时，电动机端电压波形如图实线所示，即非全导通状态，有效值减小；α1越小，导通状态越少，则电压有效值越小，所产生的磁场越小，则电机的转速越低。
但这时电动机电压和电流波形不连续，波形差，故电动机的噪音大，甚至有明显的抖动，并带来干扰。
这些现象一般是在微风或低风速时出现，属正常。
由以上的分析可知，采用可控硅调速其电机转速可连续调节。
3.各元器件作用及注意事项3.1D15、R28、R29、E9、Z1、R30、C1组成降压、整流、虑波稳压电路，获得相对直流电压12V，通过光电偶合器PC817给双向可控硅BT131提供门极电压；3.2R25、C15组成RC阻容吸收网络，解决可控硅导通与截止对电网的干扰，使其符合EMI测试标准；同时防止可控硅两端电压突变，造成无门极信号误导通。
3.3TR1选用1A/400V双向可控硅，TR1有方向性，T1、T2不可接反，否则电路不能正常工作。
3.4L2为扼流线圈，防止可控硅回路中电流突变，保护TR1，由于它是储能元件，在TR1关断和导通过程中，尖峰电压接近50V，R24容易受冲击损坏，因此禁止将L2放置在TR1前端。
3.5C14为风机运行电容，容量分别有1.2，1.5，2.0（μF）耐压450(V) 焊接在主控板上；3.6R28、R29为降压电阻，发热量很大，要选用11KΩ/3W功率电阻，并避免所有线组接近它。
交流调压调速的原理
交流调压调速的原理
在电力拖动控制系统中，交流调速是一种常用的调速方法，它的应用十分广泛。
在各种工业生产中，对电动机的调速要求是多种多样的，如改变电动机的转速，改变电动机的功率因数等等。
由于电动机具有一定的惯性，当电机速度降低时，其转矩降低不多，因此电机要有一定的转速才能满足生产上的要求。
另外，在生产过程中有些工序对速度有较高要求，如炼钢时高炉要以一定速度开、关，如炼钢时高炉要以一定速度升、降；轧机上轧辊要以一定速度转动等。
因此，在生产过程中要求电机有一定的转速才能满足生产上的需要。
交流调速系统有很多种，如可控硅调速、晶闸管调速、串级调速等。
其中，可控硅调速应用最广、性能最好。
可控硅是一种有源器件，它对电流的大小能自动进行调节。
当交流电通过可控硅时，它就可以改变自身电流的大小。
因此在各种工业生产中常用可控硅来进行调速控制。
通过改变可控硅的导通时间来改变电机转速。
可控硅输出电压与输入电压之比为“U/I”（单位是伏特）。
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6.1 交流调压电路交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图6-1(a)）或双向晶闸（图6-1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便地调节输出交流电压大小的目的，或实现交流电路的通、断控制。
因此交流调压电路可用于异步电动机的调压调速、恒流软起动，交流负载的功率调节，灯光调节，供电系统无功调节，用作交流无触点开关、固态继电器等，应用领域十分广泛。
图6-1 交流调压电路交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图6-2所示。
图6-2 交流调压电路控制方式（1）通断控制通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。
通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出分数次谐波。
如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。
一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。
（2）相位控制与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。
相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。
但输出电压波形非正弦，含有丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。
（3）斩波控制斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小。
斩波控制输出电压大小可连续调节，谐波含量小，基本上克服了相位及通断控制的缺点。
由于实现斩波控制的调压电路半周内需要实现较高频率的通、断，不能采用晶闸管，须采用高频自关断器件，如GTR、GTO、MOSFET、IGBT等。
实际应用中，采取相位控制的晶闸管型交流调压电路应用最广，本章将分别讨论单相及三相交流调压电路。
6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路原理图如图6-1所示，其工作情况与负载性质密切相关。
1．电阻性负载纯电阻负载时交流调压电路输出电压、输出电流波形如图6-3所示。
电路工作过程是：在电源电压正半周、移相控制角时刻，触发导通晶闸管VT1，使正半周的交流电压施加到负载电阻上，电流、电压波形相同。
当电压过零时，VT1因电流为零而关断。
在控制角为时触发导通VT2，负半周交流电压施加在负载上，当电压再次过零时，VT2因电流为零而关断，完成一个周波的对称输出。
当时，输出电压最大；当时。
改变控制角大小可获得大小可调的交流电压输出，其波形为“缺块”正弦波。
正因为电压波形有缺损，才改变了输出电压有效值，达到了调压的目的，但也因波形非正弦带来了谐波问题。
交流输出电压有效值U与控制角的关系为（6-1）式中为输入交流电压的有效值。
负载电流有效值为，则交流调压电路输入功率因数为（6-2）对图6-3所示电阻负载下输出电压进行谐波分析。
由于正、负半波对称，频谱中将不含直流及偶次谐波，其富里叶级数表示为（6-3）式中基波和各次谐波电压有效值为（6-4）根据式（6-4），可以绘出基波和各次谐波电压标么值随控制角的变化曲线，其电压基值取为。
可以看出，随增大，波形畸变严重，谐波含量增大。
由于电阻负载下电流、电压同相位，图6-4关系也适合于电流谐波分析。
综上所述，单相交流调压电路带电阻性负载时，控制角移相范围为，晶闸管导通角，输出电压有效值调节范围为，可以采用单窄脉冲实现有效控制。
2.电感—电阻性负载单相交流调压电路带电感—电阻性负载及各处波形如图6-5所示。
由于电感的储能作用，负载电流会在电源电压过零后再延迟一段时间后才能降为零，延迟的时间与负载的功率因数角有关。
晶闸管的关断是在电流过零时刻，因此，晶闸管的导通时间不仅与触发控制角有关，还与负载功率因数角有关，必须根据与的关系分别讨论。
为分析方便，将VT1导通时刻取作时间坐标的原点，这样电源电压可以表达为（6-5）在VT1导通的角范围内，可写出电路方程（6-6）在初始条件下，方程解为（6-7）式中，是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角；为以时间常数衰减的自由分量，其初始值与有关；波形如图6-5中所示。
由于时，代入这个边界条件可得（6-8）这是一个关于的超越方程，表达了导通角的关系。
由于时意味负载电流连续，时意味断续，因此也表达了电流连续与否的运行状态。
根据大小关系，角或电路运行状态不同。
1)当时，利用作参变量，可得不同负载特性下曲线族；如图6-6所示。
对于任一阻抗角的负载，当时；当至逐步减小时（不包括这个点），逐步从零增大到接近，负载上电压有效值也从零增大到接近，负载电流断续，输出电压为缺块正弦波，电路有调压功能，如图6-7（a）所示。
2）当时，电流中只有稳态分量，电流正弦、连续，。
电路一工作便进入稳态，，输出电压波形正弦，调压电路不起调压作用，处于“失控”状态。
此时关系如图6-6中的孤立点所示，波形如图6-7（b）所示。
3) 当且采用窄脉冲触发时，由式（6-8）可解出，即每个晶闸管导通时间将超过半周期。
由于反并联的两晶闸管触发脉冲相位严格互差180o，故在到来时VT1仍在导通，其管压降构成对VT2的反向阳极电压，VT2不能导通。
而当VT1关断后虽使VT2反偏电压消失，但的窄脉冲也已消失，VT2仍不能导通，造成各个周期内只有同一个晶闸管VT1导通的“单管整流”状态，输出电流为单向脉冲波，含有很大直流分量，如图6-7（c）所示。
这会对电机、电源变压器之类小电阻、大电感性能负载带来严重危害，此时应考虑改用宽脉冲触发方式。
图6-6 时关系图6-7 不同时波形4）当且采用宽脉冲触发时，特别是采用后沿固定、前沿可调、最大宽度可达180o的脉冲列触发时，可以保证反并联的两晶闸管均可靠导通，电流波形连续，如图6-7（d）所示。
与时不同的是无论触发角多大，晶闸管均在处导通。
由于电流连续，无电压调节功能，也处于“失控”状态。
综上所述，交流调压器带电感—电阻负载时，为使电路工作正常，需保证：1）；2）采用宽度大于60o的宽脉冲或后沿固定、前沿可调、最大宽度可达180o的脉冲列触发。
6.1.2 三相交流调压电路工业中交流电源多为三相系统，交流电机也多为三相电机，应采用三相交流调压器实现调压。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联接方式，其中以三相Y 接调压方式最为普遍。
1.Y型三相交流调压电路图6-9为Y型三相交流调压电路，这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路，它的正常工作须满足：1）三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中一相为正向晶闸管导通，另一相为反向晶闸管导通；2）为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通，应采用宽度大于60o的宽脉冲（列）或双窄脉冲来触发；3）从VT1到VT6相邻触发脉冲相位应互差60o。
为简单起见，仅分析该三相调压电路接电阻性负载（负载功率因数角）时，不同触发控制角下负载上的相电压、电流波形，如图6-10所示。
图6-10 Y接三相交流调压电路输出电压、电流波形（电阻负载）1）时的波形如图6-10(a)所示。
当时触发导通VT1，以后每隔60o依次触发导通VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。
在区间内，为正，为负，VT5、VT6、VT2同时导通；在区间内，VT6、VT1、VT2同时导通，……。
由于任何时刻均有三只晶闸管同时导通，且晶闸管全开放，负载上获得全电压。
各相电压、电流波形正弦、三相平衡。
2）时波形如图6-10（b）所示。
此时情况复杂，须分子区间分析。
①：时，变正，VT4关断，但未到位，VT1无法导通，A相负载电压。
②：时，触发导通VT1；B相VT6、C相VT5均仍承受正向阳极电压保持导通。
由于VT5、VT6、VT1同时导通，三相均有电流，此子区间内A相负载电压（电源相电压）。
③：时，过零，VT5关断；VT2无触发脉冲不导通，三相中仅VT6、VT1导通。
此时线电压施加在RA、RB上，故此子区间内A相负载电压。
④：时，VT2触发导通，此时VT6、VT1、VT2同时导通，此子区间内A相负载电压。
⑤：时，过零，VT6关断；仅VT1、VT2导通，此子区间内A相电压。
⑥：时，VT3触发导通，此时VT1、VT2、VT3同时导通，此子区间内A相电压。
负半周可按相同方式分子区间作出分析，从而可得如图（b）中阴影区所示一个周波的A相负载电压波形。
A相电流波形与电压波形成比例。
3）用同样分析法可得、、时A相电压波形，如图6-10（c）、（d）、（e）所示。
时，因，虽VT6、VT1有触发脉冲但仍无法导通，交流调压器不工作，故控制角移相范围为（0~150o）。
当三相调压电路接电感负载时，波形分析很复杂。
由于输出电压与电流间存在相位差，电压过零瞬间电流不为零，晶闸管仍导通，其导通角不仅与控制角有关，还和负载功率因数角有关。
如果负载是异步电动机，其功率因数角还随运行工况而变化。
6.1.3 其他交流电力控制电路当交流调压电路采用通断控制时，还可以实现交流调功和交流无触类开关的功能。
1.交流调功电路采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通几个周波再断开几个周波，实现交流电压的整周波通断控制。
通过改变接通周波数与断开周波数的比例，实现负载平均功率的调节，称为交流调功电路，其控制思想如图6-2（a）所示。
由于晶闸管导通都在电源电压过零时刻，这样负载电压、电流均为完整正弦波，不会对电网产生高、低次谐波的污染。
但是可以以导通与关断总时间为周期分解出分数次谐波来，因而从严格意义上讲还是有一定的谐波干扰，如图6-11为图6-2（a）通、断周波数下（通二个周波、断一个周波）电阻性负载中电流频谱，图中为次谐波有效值，为导通时负载电流幅值。
可以看出，电流中不含整数倍电源频率的谐波，但含有非整数倍频率谐波，且在电源频率附近非整数倍频率谐波含量较大。
如前所叙，这种调功电路主要用于电炉的温度控制。
2.交流无触点开关如果将反并联的两单向晶闸管或单只双向晶闸管串入交流电路，代替机械开关起接通和关断电路的作用，就构成了交流无触点开关。
这种电力电子开关无触点，无开关过程的电弧，响应快，其工作频率比机械开关高，有很多优点。
但由于导通时有管压降，关断时有阳极漏电流，因而还不是一种理想的开关，但已显示出其广泛的应用前景。
交流无触点开关主电路与交流调压电路相同，但其开通与关断是随机的，可以分为任意接通模式和过零接通模式。
前者可在任何时刻使晶闸管触发导通，后者只能在交流电源电压过零时才能触发晶闸管，因而有一定开通时延，如50Hz交流电网中，最大开通时延约10m s。
关断时，由于晶闸管的掣住特性，不能在触发脉冲封锁时立即关断；感性负载又要等到电流过零时才能关断，均有一定关断时延。