晶闸管交流调功器的基本原理及其与交流调压器的区别1
调功器和调压器
晶闸管
• • • • • • • • • 什么是晶闸管？ 晶闸管工作条件为： 加正向电压且门极有触发电流； 它是一种大 功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT” 表示（旧标准中用字母“SCR”表示） 晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整 流器，以前被简称为可控硅； 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。
• 调功器也称之为周波数控制器，可控硅在 电压（或电流）过零点导通，也截止于电 压（或电流）过零点，因此输出的波形为 完整的正弦波。如果设定一个固定的时间 周期T，在这个周期时间内，通过控制导通 时间TON与截止时间TOFF，就可以达到控制 输出周波数（导通率）的目的。
调压器的定义
• 可控硅调压器则是通过控制移相角达到改 变电压的目的。因此输出端为移相缺角波。 由于调压器的输出电压为缺角的正弦波， 含有高次谐波，不采取措施，对电网会产 生一定的污染，这对同网上的用电器可能 造成不良影响。
晶闸管介绍
晶闸管
可控硅（晶闸管）作为电力开关器件 在工业生产自动化过程中，已经非常 成熟，论述颇多。目前，在交流电源 领域中，可控硅有两种基本控制方式： 调功（调节功率P）与调压（调节电 压V）。相应的产品称之为：调功器 与调压器。调功、调压作为两个不同 的概念，在使用中也是有所区别的。
调功器的定义
• 晶闸管工作原理 • 晶闸管T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。 • 晶闸管的工作条件： • 1. 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。 • 2. 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。 • 3. 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。 • 4. 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。
单相交流调功电路正文
1概述1.1晶闸管交流调功器交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，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、重量轻等诸多优点。
1.2 交流调压与调功交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。
只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。
1.3 过零触发和移相触发过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。
过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。
移相触发是早期触发可控硅的触发器。
它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。
早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。
所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。
故称移相触发线路。
2系统总体方案2.1交流调功电路工作原理单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。
图2.1.1交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调功电路和交流调压电路的电路形式
交流调功电路和交流调压电路的电路形式交流调功电路和交流调压电路是电子电路中常见的两种电路形式。
它们分别用于功率调节和电压调节。
在本文中，我们将分别介绍这两种电路的原理、结构、应用和性能特点。
一、交流调功电路交流调功电路是一种用于调节交流电源输出功率的电子电路。
它通常由功率半导体器件和控制电路组成。
在实际应用中，交流调功电路可在很大程度上提高电源利用率和系统稳定性，同时也可节省能源和保护设备。
下面我们将分别对交流调功电路的原理、结构、应用和性能特点进行介绍。
1.原理交流调功电路的基本原理是通过控制功率半导体器件（如晶闸管、可控硅等）的导通角度和导通时间来改变电源输出的有效值，从而实现功率调节。
在正半周和负半周交替的交流电源中，通过改变器件的导通角度和导通时间，可以控制电源输出的每个电压周期内的功率大小，从而实现对输出功率的调节。
2.结构交流调功电路通常由功率半导体器件、控制电路和保护电路组成。
功率半导体器件主要用于控制电源输出的有效值，通常可以选择晶闸管、可控硅等器件。
控制电路主要用于控制功率半导体器件的导通角度和导通时间，通过信号调节器来实现。
保护电路主要用于在电路过载、短路等异常情况下对电路进行保护。
3.应用交流调功电路广泛应用于各种电源系统中，如变频调速系统、电磁加热系统、交流电动机控制系统等。
在这些应用中，交流调功电路可以实现对输出功率的精确控制，从而满足不同设备的工作要求。
4.性能特点交流调功电路具有功率调节范围广、响应速度快、效率高、无级调节等特点。
它可以实现对输出功率的精确控制，适用于各种功率要求不同的系统。
同时，交流调功电路还具有体积小、重量轻、结构简单等优点，适用于各种工作环境。
二、交流调压电路交流调压电路是一种用于调节交流电源输出电压的电子电路。
它通过控制电压型功率半导体器件（如反相控制变阻型可控硅等）的触发脉冲来实现对交流电压的调节。
交流调压电路可以满足不同电源输出电压的要求，通常用于工业控制、家用电器、电动机控制等领域。
晶闸管调功器说明
目前，在交流电源领域中，可控硅有两种基本控制方式：调功（调节功率 P）与调压（调节电压 V）。 相应的产品称之为：调功器与调压器。调功、调压作为两个不同的概念，在使用中也是有所区别的。
（1） 调功器
调功器也称之为周波数控制器，可控硅在电压（或电流）过零点导通，也截止于电压（或电流）过零 点，因此输出的波形为完整的正弦波。如果设定一个固定的时间周期 T，在这个周期时间内，通过控 制导通时间 TON 与截止时间 TOFF，就可以达到控制输出周波数（导通率）的目的。见图一。
1、环境温度 -10℃ ～ +55℃ 2、空气相对湿度 ≤ 85% （25℃ 条件下） 3、海拔高度 ≤ 2000 米 4、工作环境：不含导电尘埃、粉尘及没有腐蚀性气体或湿气场合。 5、无剧烈振动和冲击场合。 三、型号说明
可控硅调功器技术参数
交流输入
交流输出
外形示意图
型号
相数 电压 容量
功率范围 电流
二、使用条件 1、环境温度： -15℃ ~ ＋55℃ 2、空气相对湿度： ≤ 85% 3、海拔高度： ≤ 2000 米 4、工作环境：不含导电尘埃及没有腐蚀性气体或湿气的场合，无剧烈震动和冲击 的场合。 控硅调压器
产品简介（可控硅调压器） 一、用途及特点 可控硅调压器是一种利用可控硅进行移相调压的电源设备，可以通过电位器手动调节或通过 各类控制仪表自动实现输出电压的无极连续调节，具有控制容量大、可靠性高、维护简单等 特点。 根据加热元件的变化特性，可控硅调压器控制对象主要为盐熔炉、钼丝、硅钼棒、硅碳棒、 感应加热炉及低压大电流带变压器的加热元件。可广泛用于工业电器设备的调压、调速、电 加热的温控设备及灯光控制，适用于冶金、化工、窑炉等多种领域。 *本机制造符合 JB 3283-83 标准。 二、使用条件
交流调压与直流斩波
2.系统原理图
•图4-26
4.3 晶闸管交-交变频器
交-交变频电路是不通过中间环节而把工频交流电直接变 换成不同频率交流电的变频电路，故又称为直接变频器或 周波变换器。因为没有中间直流环节，仅用一次变换就实 现了变频，所以效率较高。
目前，自关断型变频器受自关断器件容量的限制，功率还 不能做得很大。强制关断型功率受到换相电容的换相能力 限制，同样功率不能做得很大。而普通晶闸管容量大，价 格便宜，自然换相可靠，所以对于大功率变频器来说，一 般采用由普通晶闸管组成的、采用自然换相方式的变频器 。所以，交-交变频器大多数由普通晶闸管元件构成。
交流调压控制常用相位控制。它是使晶闸管在电 源电压每一周期中、在选定的时刻将负载与电源接 通，改变选定的时刻可达到调压的目的。
4.1.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路的结构和工作原理(电阻性负载)
•（1）电路结构和工作原理波形
•图41 •（2）仿真与实验波形
•
•(a) α=30˚
•
•(b) α=60˚
交流调压与直流斩波
本章要点
交流开关、交流调功和交流电压调节的基本工作原 理和应用电路分析；
相位控制和通断控制的概念； 不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构、工
作原理、波形分析； 单相和三相交-交变频电路的电路结构、工作原理。
4.1、晶闸管交流调压器
交流调压电路常由晶闸管组成，用于调节输出电 压的有效值。晶闸管交流调压器具有体积小、重量 轻的特点。输出是交流电压，但不是正弦波形，谐 波分量大，功率因数也较低。
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶管门极的起
晶闸管交流调压器
操作4 印制电路板
用Protel DXP软件绘制图3-8的电路原理图，依据这 张原理图生成印制电路板图和3D效果图，如图3-9所示。
单电击子输 产入 您品的设封计面与副制标作题
单电击子输 产入路原理图
晶闸管交流调压器电路主要由二极管、晶闸管、单 结晶体管、阻容元件和负载组成。图3-8所示的是电路 原理图。
操作2 电路工作原理
晶闸管交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成， 其电路原理图如图3-11所示。从图中可知，二极管D1～D4组成桥 式整流电路，单结晶体管T1构成张弛振荡器作为晶闸管的同步触 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，在晶闸管VS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、RP对电容C充电。当充电电压UC达到V1管 的峰值电压Up时，V1管由截止变为导通，于是电容C通过V1管的e、 b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 制信号送到晶闸管VS的控制极，使晶闸管导通。晶闸管导通后的 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，晶闸管自关断。当交流电在负半周时，电容C又重新 充电如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
操作2 电路工作原理
特别是在电路中调节RP的阻值，即可改变RC时间常 数，这个充电时间常数的改变，也就改变了晶闸管控制 角θ。控制角θ的改变，晶闸管输出电压（即负载两端 的电压）大小也相应发生变化。
操作3 元器件清单和选择
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，其余的都用功率为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。VS选用正向与反向电压大 于600V、额定平均电流大于1A的晶闸管整流器件，如国产3CT系列。 具体如表3-9所示。
简介晶闸管调功器
简介晶闸管调功器1.什么是晶闸管调功器晶闸管调功器是一种以晶闸管（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，简称晶闸管调功器。
由于晶闸管又俗称可控硅，所以晶闸管调功器又被叫做可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器等等。
2.晶闸管调功器具有的优点晶闸管调功器具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。
晶闸管调功器通过对电压、电流和功率的精确控制，从而实现精密控温。
并且凭借其先进的数字控制算法，优化了电能使用效率，对节约电能起了重要作用。
3.晶闸管调功器的分类从功能上（触发方式）分可分为：a.过零触发过零触发又分为：变周期过零触发和定周期过零触发。
b.移相触发移相触发可进行电压反馈、电流反馈、功率反馈。
4.晶闸管调功器的应用领域晶闸管调功器广泛应用于以下领域：电炉工业：退火炉，烘干炉，淬火炉，烧结炉，坩埚炉，隧道炉，熔炉，箱式电炉，井式电炉，熔化电炉，滚动电炉，真空电炉，台车电炉，淬火电炉，时效电炉，罩式电炉，气氛电炉，烘箱，实验电炉，热处理，电阻炉，真空炉，网带炉，高温炉，窑炉，电炉等。
机械设备：包装机械，注塑机械，热缩机械，挤压机械，食品机械，回火设备，塑料加工，红外加热等。
玻璃工业：玻璃纤维，玻璃成型，玻璃融化，玻璃印制，浮法玻璃生产线，退火槽等。
汽车工业：喷涂烘干，热成型等。
焊接工业：高频焊接等。
节能照明：隧道照明，路灯照明，摄影照明，舞台灯光等。
化学工业：蒸馏蒸发，预热系统，管道加热，石油化工，温度补偿等。
其它行业：盐浴炉，工频感应炉，淬火炉温控，热处理炉温控，金刚石压机加热，大功率充磁/退磁设备等。
航空电源调压，中央空调电加热器温控，纺织机械，水晶石生产，粉末冶金机械，彩色显像管生产设备，冶金机械设备，石油化工机械，灯光平滑调节，恒压恒流恒功率控制等领域。
晶闸管调功器与带0-5V、4-20mA的智能PID调节器或PLC配套使用；主要用与工业电炉的加热节能控制、大型风机水泵软启动运行控制。
简述交流调压电路与交流调功电路的异同
交流调压电路与交流调功电路是电子电路中常见的两种电路类型，它们分别在交流电源的调节和功率调节方面发挥着重要作用。
本文将从工作原理、应用场景和特点等方面对交流调压电路和交流调功电路进行详细的比较与分析，希望能为读者对这两种电路有一个更清晰的认识。
1. 工作原理交流调压电路是指通过对交流输入电压进行调节，输出稳定的交流电压的电路。
其主要工作原理是利用稳压管、变压器、电容器等元件对输入电压进行整流、滤波和调节，从而使输出电压保持在一个稳定的水平。
常见的交流调压电路包括全波整流稳压电路、半波整流稳压电路等。
而交流调功电路则是通过对交流输入功率进行调节，实现对输出负载的功率控制。
其主要工作原理是利用可控硅、变压器等元件对输入功率进行调节，从而实现对输出负载的功率控制。
常见的交流调功电路包括调压调功电路、斩波调功电路等。
2. 应用场景交流调压电路主要用于需要稳定交流电压供电的场合，如家用电器、办公设备、工业自动化设备等。
它能够有效地解决交流电源波动、噪声等问题，保证设备正常稳定运行。
交流调功电路主要用于需要对交流功率进行调节的场合，如电动机调速、照明光源调光等。
它能够实现对输出负载的精确功率控制，满足不同场合对功率的需求。
3. 特点比较交流调压电路的特点主要表现在稳定性和波动性方面。
它能够实现对输出电压的稳定控制，减小输入电压的波动对设备的影响。
而交流调功电路的特点主要表现在功率控制和效率方面。
它能够实现对输出功率的精确控制，提高系统的能效比。
在实际应用中，需要根据具体的需求来选择合适的电路类型。
总结来看，交流调压电路和交流调功电路在工作原理、应用场景和特点上存在一定的区别。
在实际应用中，需要根据具体的需求来选择合适的电路类型，以实现最佳的效果。
希望本文能够帮助读者对这两种电路有一个更清晰的认识。
交流调压电路与交流调功电路是电子电路领域中常见的两种电路类型，它们在工作原理、应用场景和特点等方面各有不同。
在本文中，我们将进一步扩展讨论这两种电路的工作原理和应用，并深入探讨它们在实际工程中的应用以及各自的优劣势。
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图 １交流调功器的ｔ电路
交流 调功器与相控式交 流调压器 的区别在于 两者的控制 疗 式不 同。 调功器采用通断式控制方式 ， 调压器则采用移相触发控制 方式 。调功器各支路的晶闸管连续导通几个周期后又持续截止一 段时间。在 晶闸管导通期 间， 负载电压与电源 电压相同 ， 晶闸管截 止时各相负载电压为 ０ 。通过晶闸管周期性地通断可 以调节负载 的功率。设交流电源电压 的周期为 Ｔ ， 晶闸管的通断周期 为 Ｔ ， 其
态平均电流 Ｉ ， 应满足按以下公式得出的计算值：
＿ （１ 孓 ２
时值较大时， 晶体管导通， 集电极输出电压 Ｉ １ 。 为０ ， 没有脉冲输 。
只有在梯形波电压很小 ， 也就是在电源电压 的过零点附近时 ， 由于 基极 电位过低 ， 晶体管才处 于截止状态 ， 此时其集 电极 电压 ｕ ， 为 高电平 ， 向晶闸管输出触发脉 冲。主电路 电源电压每一个半周 ， 在
工作模式使电源电压断断续续地加在 负载上 ， 只适合在 时间常数 很大 的负载中应用 ， 如温度控制系统。 对于照明 、 电力传 动等负载 是不能采用的 。 这种 电子式调功器 的电压和 电流的测量也不能使
用普通的 电压表和电流表。另外 ， 交流调功器输 出电压 的调节是 通过改变每周期 中输 出正弦波 的个数 即改 变 ｎ来实 现的 ， ｎ只能 是整数 ， 所 以输 出电压 的调节 实际 上是有梯度 （ 即便这 个梯度较 小） 而不 是 完 全 平 滑 连 续 的 。 交流调功 器中晶闸管 电流的计算要 以晶闸管导通 期间 的电 流为依据 ， 而不 能按一个 工作周期 （ Ｔ ｃ ） 中的平均 电流 ， 如果 晶闸 管导通时负载的相 电流有效值为 Ｉ ， 则此时流过每一个 晶闸管的 电流有效 值为 ｘ ／ ２ Ｉ 根 据晶闸管 电流计算 的原则 ， 晶 闸管 的通
图 ３过零触发 控制 原理
冈中同步变压器的原边接欲触发 的晶闸管所属相的电压 ｕ ， 因此同步电压 Ｕ 与主回路 电压同相 。同步电压经桥式整流后接由 Ｒ 和Ｖ 组成的稳压器的输入端 ，为一个与主电路电源同步 的梯 形波 ， 在一个半波的大部分时 间， 其 电压值为 Ｖ 的稳压值 ， 只有 在正弦 电压过零的附近 的很短 的一段时 间 ， 由于 Ｕ ： 很小 ， 达不到 Ｖ 的稳压值 ， 电压出现下降。晶体管 Ⅵ ’ 的集电极 为过零脉 冲的 输 出端 ， 基极通过电阻 Ｒ ： 、 Ｒ １ 与梯形波电压相连接 ， 在梯 形波 的瞬
Ｕ０＝
电流 和电压每一次 出现都是从 ０开始 。图 ３是一种分立元件组
成 的过 零 触 发 控 制 电路 的 原 理 图 。
在． ｒ ｒ 为一定 的情况下 ， 通过改变每工作周期 中晶闸管的导通 时间对应 的交流 电周期 数 ｎ可 以达 到调 节输 出电压有 效值 的 目 的。图 ２为交流调功器输 出电压的波形 ， ｕ 为交流电源电压 ， ｕ 。 为 调功器的输 出电压。图中晶闸管每一个通断周期 中对应交流电 的周 期数 Ｎ ＝ ７ 。分 别 画 出 了 ｎ ＝ ５ 、 ｎ － ４、 ｎ ＝ ３时输 出电压 的波 形 。 与相控式交流调压器相 比 ， 交流调功器 的优点 是工作 时不产 生 附加 的相位移 ， 若其负载 为电阻性负载时 可使功率 因数 为 １或 接近 于 １ ； 而交流调压 器的输 出电压波形 畸变较严重 ， 谐 波分量 较大 ， 功率因数较低 ， 特别是当调 压比较大 时。 但是调功器的这种
为了避免 晶闸管开通期 间输 出电压和 电流的跳变 对负载和
同电网的其它设备的不 良影 响， 交流调功器通常采用“ 过 零触 发”
的方式 ， 即晶闸管总是在 电源 电压 的过零点被触 发导通 ， 使负载
３ ４
过 零 点 附 近 都 出 现 一 个 触 发 脉 冲， 从 而 实 现 “ 过 零 触 发 ” 。 豳
上海国本电子有限公司
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晶闸管 交流调功 器的
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一 一 ｌ 晶闸管 交流 调功器 的基本原 理 及 其与 交流 调压器 的 区别 一： Ｕ
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晶闸管交 流调 功器 的主 电路 与交流调 压器完全相 同 ，由三 组反并联 的晶闸管或三个双 向晶闸管构成 ，三 条支路 的 ６个端 子可 与外 电路连接 成不 同的形式 ， 图 Ｉ（ ａ ） 为调功 器与三相 负 载 接成星型 ； 图 １（ ｂ ） 为调功器与 ｉ相负载接成 ＿ 二角型 。
（ 本 刊编辑部根据有关资料整理 ）
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交流 电周期为导通状态 ， 负载得 到的电压有效值 ｕ 。 为：
图 ２交流调功器的输入和输 出电压