可控硅整流装置的工作原理及保护措施
可控硅整流电路分析
可控硅整流电路分析一、可控硅整流电路的基本原理可控硅是一种半导体开关器件，由四层PNPN结构组成。
其工作原理基于PN结、P型耗尽区和控制电压的作用。
在正半周中，当控制电极施加正向火电压时，控制电流通过可控硅的上一层，使得P1-N1结反偏，形成障碍层，此时即使主极间加上反向电压也无法导通，所谓双向封锁；当控制电极去掉电压时，障碍层消失，主极间再加上正向电压，即可导通。
在负半周中，主极间加上正向电压时，P1-N1结正常导通，但是当控制电极加上正向电压时，由于N2层和P2层之间存在空间电荷区，从而隔断主极电压，所谓单向封锁。
可控硅整流电路利用可控硅开关功能的特点，将交流输入电压转换为直流输出电压。
二、可控硅整流电路的工作模式1.单向导通模式在单向导通模式下，可控硅的控制电极与主极间保持正向电压，使得可控硅导通。
此时，整流电路将输入交流电转换为单向的脉动直流电。
2.单向封锁模式在单向封锁模式下，可控硅的控制电极断开电压，使得可控硅反向阻断。
此时，整流电路不导通，输入交流电被隔断。
3.双向导通模式在双向导通模式下，可控硅的控制电极与主极间交替加上正向电压和零电压，以周期性地使可控硅导通和阻断。
此时，整流电路可以实现无脉动的双向直流输出。
三、可控硅整流电路的性能分析1.效率可控硅整流电路的效率被定义为直流输出功率与交流输入功率的比值。
效率通常由两部分组成：导通时段的效率和封锁时段的效率。
导通时段的效率取决于主极间的导通电压和电流，而封锁时段的效率取决于可控硅的电压封锁和损耗。
2.波形畸变可控硅整流电路的输出波形通常具有一定的畸变，主要表现为谐波含量较高。
这是由于可控硅导通和封锁时存在过渡时间，以及可控硅的非线性特性所导致的。
为了减小波形畸变，可以采用增加可控硅数目、增加电感和电容滤波等方法。
3.动态响应总结：可控硅整流电路是一种常用的电力电子器件，通过可控硅的开关功能实现交流电转换为直流电。
可控硅整流电路的工作模式包括单向导通、单向封锁和双向导通。
可控硅整流原理
可控硅整流原理可控硅（SCR）是一种半导体器件，具有单向导电性能，可用于整流电路。
可控硅整流器是一种常见的电力电子装置，广泛应用于交流电源的整流和调节。
本文将介绍可控硅整流原理及其工作原理。
可控硅整流器是一种电子器件，由可控硅和辅助电路组成。
可控硅是一种双向触发器件，只有在外部触发脉冲作用下才能导通，所以它能够实现对交流电压进行整流。
可控硅整流器的工作原理是利用可控硅的触发角控制来实现对交流电压的整流。
在正半周，当交流电压的极性为正时，可控硅的阳极和门极之间的电压为正，此时可控硅处于关断状态，不导通。
当触发脉冲到来时，可控硅的门极电压达到触发电压，可控硅导通，形成通路，电流开始流过可控硅。
在负半周，当交流电压的极性为负时，可控硅的阳极和门极之间的电压为负，同样处于关断状态。
当再次触发脉冲到来时，可控硅再次导通，形成通路，电流继续流过可控硅。
通过这样的方式，可控硅整流器能够将交流电压转换为直流电压输出。
可控硅整流器的触发角是指可控硅导通的相位角，它决定了整流电路的输出电压和电流的大小。
通过控制触发角，可以实现对输出电压的调节。
当触发角较小时，可控硅导通的时间较长，输出电压较大；当触发角较大时，可控硅导通的时间较短，输出电压较小。
因此，可控硅整流器能够实现对输出电压的调节，从而实现对电力系统的功率控制。
总之，可控硅整流器利用可控硅的触发角控制，实现对交流电压的整流和调节。
它具有结构简单、控制方便、效率高等优点，被广泛应用于电力系统中。
希望本文能够帮助读者更好地理解可控硅整流原理及其工作原理，为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
可控硅整流原理
可控硅整流原理可控硅（SCR）是一种半导体器件，它具有双向导电性能，可以实现电流的控制和整流功能。
在电力系统中，可控硅整流器被广泛应用于交流电源的调节和控制，具有很高的效率和可靠性。
本文将介绍可控硅整流原理及其应用。
首先，我们来看一下可控硅的基本结构和工作原理。
可控硅由四层半导体材料组成，其中有一个控制端和两个电极端。
当控制端施加一个触发脉冲信号时，可控硅将导通并保持通态，直到电流下降到零。
这种特性使得可控硅可以实现交流电源的整流功能。
在实际应用中，可控硅整流器通常由可控硅、二极管和电感器组成。
当交流电源输入到整流器中时，可控硅将根据控制信号进行导通，将正半周的电流导通，而在负半周则处于关断状态。
通过这种方式，交流电源可以被转换为直流电源输出。
同时，二极管和电感器可以对电流进行滤波和稳压，确保输出电压的稳定性和纹波度。
除了整流功能，可控硅整流器还可以实现电流的调节和控制。
通过改变控制信号的触发角度，可以实现对输出电压和电流的调节，从而满足不同的电源需求。
这种灵活性使得可控硅整流器在工业控制和电力调节中得到广泛应用。
在电力系统中，可控硅整流器还可以实现功率因素的校正和谐波的抑制。
通过控制可控硅的导通角度和触发脉冲的宽度，可以实现对功率因素的调节，提高系统的功率因数。
同时，可控硅整流器还可以对谐波进行滤波和抑制，减少对电网的干扰。
总的来说，可控硅整流器具有高效、可靠和灵活的特点，可以实现对交流电源的整流、调节和控制。
在电力系统中，可控硅整流器发挥着重要的作用，提高了电能利用率和系统的稳定性。
随着电力电子技术的不断发展，可控硅整流器将会有更广泛的应用前景。
以上就是关于可控硅整流原理的介绍，希望能够对读者有所帮助。
可控硅整流器作为一种重要的电力电子器件，其原理和应用具有很高的实用价值，为电力系统的稳定运行和能源的高效利用提供了重要支持。
希望本文能够帮助读者更好地理解可控硅整流器的工作原理和应用特点，为相关领域的研究和工程实践提供参考。
可控硅整流器工作原理
可控硅整流器工作原理可控硅是一种多层PN结的半导体器件，具有三个电极：主极（Anode）、控制极（Gate）和触发极（Cathode）。
可控硅器件具有两种工作状态：导通状态和截止状态。
在可控硅整流器中，交流电源的正半周与负半周分别作用于主极和触发极，其工作原理如下：1.导通状态：当交流电源的电压正半周作用于主极时，主极变为正极，触发极变为负极。
此时，若控制极施加一个正电压，就可以激发PN结，使之进入导通状态。
2.截止状态：当交流电源的电压负半周作用于主极时，主极变为负极，触发极变为正极。
此时，无论控制极施加什么电压，都不能激发PN结，使之进入截止状态。
通过对控制极施加不同电压，可实现可控硅整流器的工作状态切换，从而实现电流的控制。
1.整流过程：在交流电源正半周的导通状态中，如果可控硅器件导通，则交流电源的正半周通过可控硅器件，输出为直流电流。
此时，输出电流的大小与控制极施加的电压有关，通过控制极电压的调节，可以控制输出电流的大小。
2.关断过程：当交流电源的电压负半周的时候，可控硅器件处于截止状态，电流无法通过。
这个过程中，交流电源的负半周电压通过一个旁路二极管（反向偏置）绕过可控硅器件，输出为直流电流。
通过控制极施加不同的电压，可实现整流和关断状态的切换，从而实现了可控硅整流器对交流电的转换。
需要注意的是，可控硅整流器由于具有导通状态和截止状态的非线性特性，会产生较大的谐波失真和功率消耗。
因此，在实际应用中，通常需要搭配滤波电路对输出进行滤波处理，以提高整流器的效率和输出电流质量。
总结起来，可控硅整流器工作原理是通过对控制极施加不同电压，控制可控硅器件的导通和截止状态，实现对交流电的整流和输出电流的控制。
可控硅的工作原理及应用电路
可控硅的工作原理及应用电路一、可控硅的基本工作原理可控硅，又称为可控整流二极管（SCR），是一种半导体器件，具有单向导通性的特点。
可控硅最基本的结构是由P型硅及N型硅构成的PN结，还通过额外的控制极（称为G极）控制导通与截止。
其基本工作原理如下：1.正向导通状态：当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，若G极未施加正向信号，则可控硅处于截止状态；若G极施加正向信号，则电流开始流过可控硅，进入导通状态。
2.正向截止状态：当正向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，若G极未施加正向信号，则可控硅处于截止状态，不导电；即使G极施加正向信号，只有当电压达到一定的阈值（称为触发电压）时，可控硅才能进入导通状态。
3.反向阻断状态：当反向电压施加在可控硅的阳极和阴极之间时，可控硅处于完全截止状态，不导电。
二、可控硅的应用电路可控硅由于其可控性和高功率特点，广泛应用于各种控制电路和电力电子器件中。
以下是一些常见的可控硅应用电路：1. 灯光控制电路可控硅可以用来控制灯光的亮度，常见的应用是使用可控硅作为调光器。
这种电路通过控制可控硅的导通角度来改变交流电路中的功率，从而达到调节灯光亮度的目的。
2. 电动机控制电路可控硅可以用来控制电动机的启动和停止，常见的应用是使用可控硅作为电动机的触发器。
通过控制可控硅的导通时间，可以控制电动机的转速和转向。
3. 直流电源电路可控硅可以用来控制直流电源的电压和电流输出，常见的应用是使用可控硅作为直流电源的调节器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现直流电源的稳压和稳流功能。
4. 温度控制电路可控硅可以用来控制温度传感器和加热器之间的电流流动，常见的应用是使用可控硅作为温度控制电路的关断开关。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现温度的精确控制。
5. 电化学电源电路可控硅可以用来控制电化学电源中的电流输出，常见的应用是使用可控硅作为电化学电源的控制器。
通过控制可控硅的导通角度和触发时间，可以实现电化学过程的精确控制。
你的可控硅整流器需要具备这些保护措施
你的可控硅整流器需要具备这些保护措施
可控硅整流器作为一种重要的元件，在很多电路系统中都是不可缺少的组成部分，而较大容量的可控硅元件能够保障其安全正常运行。
然而，为了使可控硅整流器可靠的工作，还必须加上各种保护，这样才能有效的防止雷击、元件损坏、桥臂过热等问题。
本文在这里总结了几种必备的可控硅保护措施，与大家一起分享。
晶闸管关断过电压保护
该种可控硅保护措施，能够为可控硅整流器提供基础的安全保障。
配备有晶闸管关断过电压保护的整流器一旦出现故障，可以防止晶闸管被过电压击穿。
当整流器发生故障时，晶闸管从导通到阻断，线路电感将会释放能量产生过电压。
由于晶闸管在导通期间载流子充满元件内部，在关断过程中管子在反向作用下，正向电流下降到零时，元件内部残存着载流子。
这些载流子在反向电压作用下瞬时出现较大的反向电流，使残存的载流子迅速消失。
这时反向电流减小即diG/dt极大，产生的感应电势很大，这个电势与电源串联，反向加在已恢复阻断的元件上，可导致可控硅反向击穿，其数值可达工作电压的5—6倍。
因此，在晶闸管两端并接阻容吸收电路是十分有必要的。
交流侧过电压保护
在可控硅整流器的保护措施中，交流侧过电压保护措施也是必须具备的重要安全保障之一。
由于交流侧电路在接通或断开时出现暂态过程，此时便会产生操作过电压。
高压合闸的瞬间，由于初次级之间存在分布电容，初级高压经电容耦合到次级，出现瞬时过电压，很容易对可控硅造成损伤。
设置交流侧过电压保护其实并不难操作，工程师仅需在三相变压器次级星形中点与地之间并联适当电容，就可以有效的减小这种过电压。
可控硅整流器工作原理及结构特点解析
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下面我将对可控硅整流器的工作原理及结构特点进行详细解析。
一、工作原理。
可控硅整流器是一种基于硅材料的半导体器件，其工作原理基于硅材料的半导体特性以及控制端对器件的控制。
在正常工作状态下，可控硅整流器的控制端施加一个触发脉冲，使其进入导通状态。
可控硅整流装置
反向不重复峰值电压U (c) 反向不重复峰值电压URSM 是指在门极开路时， URSM是指在门极开路时， 当加在可控硅上的反向阳极 电压上升到使可控硅的反向伏安特性急剧弯曲时所对应的 电压值（ 电压值（图1）。
IA
UAX
0
UPBO UDSM UDRM
URRM URSM
图1 晶闸管的几个电压参数在伏安特性上的位置
4) 可控硅的动态参数 所谓动态参数是指可控硅处在状态变换过程 中的参数。下面主要介绍du/dt 、di/dt、tgt 和tq这 中的参数。下面主要介绍 、 四个参数。 四个参数。
(a) 断态电压临界上升率 断态电压临界上升率du/dt du/dt是指在额定结温和门极断路时，可控硅保持断态所 是指在额定结温和门极断路时， 是指在额定结温和门极断路时 能承受的最大主电压上升率。 能承受的最大主电压上升率 。 使用时实际电压上升率必须 小于此值。 小于此值。 (b) 通态电流临界上升率 通态电流临界上升率di/dt di/dt 是指在规定条件下，可控硅在导通过程中，能承受 是指在规定条件下，可控硅在导通过程中， 而不会导致损坏的最大通态电流上升率。 而不会导致损坏的最大通态电流上升率。
(d) 断态重复峰值电流 DRM和反向重复峰值电流 RRM。 断态重复峰值电流I 和反向重复峰值电流I IDRM和 IRRM分别为该管承受断态重复峰值电压 DRM和反 分别为该管承受断态重复峰值电压U 向重复峰值电压U 时的峰值电流。 向重复峰值电压 RRM时的峰值电流。 (e) 浪涌电流 TSM 浪涌电流I ITSM是指在规定条件下，可控硅通以额定通态平均电流 是指在规定条件下， 稳定后， 稳定后 ， 在工频正弦半周期间元件能承受的最大过载电流 同时， 。 同时 ， 紧接浪涌后的半周期间应能承受规定的反向电压 浪涌电流用峰值表示，是不重复的额定值， 。 浪涌电流用峰值表示 ， 是不重复的额定值 ， 在元件寿命 期限内，浪涌次数有一定限制。为了防止元件损坏， 期限内 ， 浪涌次数有一定限制 。 为了防止元件损坏 ， 电路 中各种过电流都应限制在此值以内。 中各种过电流都应限制在此值以内。
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可控硅整流装置的工作原理及保护措施
作者：贾通均王井泉
来源：《城市建设理论研究》2013年第09期
摘要：在整流装置过载或输出短路时，保护措施能起到安全保护功能，归结为限流保护和过电流保护。
这两种保护是否可靠，直接影响控硅整流装置的质量，代表着控硅整流装置的水平。
本文主要介绍了相控可控硅整流装置的控制原理，及限流、过电流保护在相控可控硅整流充电装置的应用。
关键词：可控硅整流装置开环控制闭环控制限流与过电流保护中图分类号： U264.3+71 文献标识码： A 文章编号：1 概述相控整流充电装置不论在电力系统还是在现代工业的各行各业中已得到广泛应用。
例如在电力系统中，即可作为系统控制、保护的工作电源，又可作为蓄电池的充电装置。
可控硅整流装置要安全运行，必须有可靠的保护措施。
在整流装置过载或输出短路时，保护措施能起到安全保护功能，归结为限流保护和过电流保护。
这两种保护是否可靠，直接影响控硅整流装置的质量，代表着控硅整流装置的水平。
2 可控硅整流装置的控制原理可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。
可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。
它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
可控硅整流就是利用可控硅整流元件把交流电变换成大小可调的直流电。
以单相全桥为例，可控硅整流装置的输出电压Ud与可控硅控制角α之间的关系如下式：
Ud=0.9Uz1cosα
Ud：可控硅整流装置输出电压；
Uz1：整流变压器二次侧线电压；
α：可控硅控制角由上式可以看出，可控硅整流装置的输出电压与可控硅控制角α有关。
α实际上由控制电压Uy决定.即当Uy增加时，α增大，则Ud减小；当Uy减小时，α减小，Ud增大。
所以调节Uy的大小，可以控制整流装置的输出电压值。
这就是整流装置的开环控制（手动控制）。
; 整流装置的输出通过自动调节单元来控制Uy这一过程便构成了可控硅整流装置的闭环控制（自动控制），调节单元为整个控制系统的核心，这个调节单元设计的如何，决定着整流装置能否正常工作。
调节单元的构成及原理如图2所示。
图中UVF、UIF为装置输出电压或电流反馈信号。
当只有电压反馈UVF时，整流装置工作在恒压状态下；当只有电流反馈UIF时，装置工作中恒流状态下。
R1、R3、R5、C、N构成了PI调节器。
PI调节器输出Uy与电压反馈UVF之间的关系为：
由式中可以看出，UVF决定Uy，从而决定整流装置的输出电压Ud,这样就构成了一个自动调节系统。
由于加入了这一调节单元就使整流装置自动工作在恒压或恒流状态。
当电网波动或整流装置负载变化而引起整流装置输出电压高于输出整定值时，电压反馈UVF升高，则控制角α增大。
由整流装置输出电压公式可以看出，Ud相应减小，以达到整定值。
同理，当整流装置输出电压低于整定值时，其电压反馈UVF减小，Uy减小，控制角α减小，使Ud增大，以达到整定值。
通过这种自动调节，使整流装置达到稳压的目的。
整流装置处于恒流工作状态时，其调节过程与恒压状态的调节过程原理相同，这里不再赘述。
RP2为整流装置设定值调整电位器，通过RP2的调整，使装置输出保持一定的电压值。
3 限流保护限流保护是在整流装置工作在恒压状态下所加入的一种保护措施。
当整流装置输出电流超过额定值时，这种保护能使整流装置输出电压降低，从而使装置输出电流降低，并使装置继续运行，如下图所示。
图中R1、R2、R4、N1构成反相运算放大器，R5、R6、R7、N2构成反相器；V1、V2组成自复式选通电路；R8、R9、R10、R12、C1、、N3构成PI调节器；RP1来完成限流值的设置；RP2来完成整流装置输出电压值的设定。
电流反馈信号UIF经运算放大器放大，再经反相器倒相后，与电压反馈信号UVF通过选通电路迭加在一起，做为PI调节器的输入。
这里运算放大器N1与反相器N2完成电流反馈信号的放大作用。
电路应这样设计和调整，当整流装置输出电流超出输出电流额定值，即│UIF│>│URP1│时，保证UIF>UVF；当整流装置输出电流低于输出电流额定值，即│UIF│>│URP1│时，保证UIF
综上所述，电流反馈与电压反馈经选通电路后，保证只有一个信号作为PI调节器的输入。
也就是说，当整流装置输出电流超出电流额定值时，则只有电流反馈作为PI调节器的输入，那么整流装置处于恒流工作状态。
当整流装置输出电流低于电流额定值时，只有反馈作为PI调节器的输入，则整流装置工作在恒压状态下。
由此可见，整流装置只有加入限流保护后，在超负荷运行时，电流能受到有效的抑制，元件不会被损坏，装置能得到可靠的保护。
在实际工作中，用于给蓄电池充电的整流装置，就经常工作在限流状态下。
比如，在为蓄电池恒压充电时，由于电池初始电压很低，整流装置的输出电压与电池端电压之间的压差较大，则充电电流很大，超出整流装置输出的额定电流，但由于整流装置中设有限流作用，装置便可在额定输出状态下恒流运行，随着电池电压的上升，使整流装置逐步脱离限流环节，自动转为恒压工作状态。
4过电流保护
用在可控硅整流装置中的过电流保护方式很多，如快速熔断器保护、快速电流继电器保护、自动空气断路器保护和电子回路保护等。
根据多年的实际经验，我们采用电子回路作整流装置的过流保护措施，其原理见下图所示。
可控硅触发脉冲是由上个电平信号UK来控制，当UK为“1”电平时，可控硅触发脉冲关断，则整流装置输出为0。
当UK为“0”电平时，可控硅触发脉冲正常输出，则整流装置输出电
压为Ud。
图中，R1、R2、N组成比较器，通过RP1来设置过电流保护值；V1为钳位二极管，UK为可控硅触发脉冲输出的控制信号。
当整流装置输出电流超出额定值的20%时，电流反馈UIF>URP1，则比较器输出为“0”电平，使三极管V2截止，此时UK为“1”电平，使整流装置输出电压为0。
钳位二极管V1保证系统在出现过电流时，比较器输出电位为“0”电平，使整流装置可靠关断。
这种过电流保护电路的设计，确保了在整流装置输出正负极短路时，不致于损坏装置中的任何元件。
实践证明，这种电路工作极为可靠。
在整流装置中，限流保护为第一级保护，过流保护为第二级保护，只有在限流保护失灵时过流电保护才起作用。
5 结束语
可控硅整流器：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。
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。
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。
限流过电流保护在可控硅整流装置中的完善，使整流装置运行起来更加安全可靠这种保护措施不仅适用于可控硅整流装置，而且同样适用于开关电源和其它直流稳压装置，在电力系统中，为无人职守、全自动整流装置的运行奠定了基础。
参考文献：
[1] 邱关源《电路》高等教育出版社 1982年
[2] 康华光《电子技术基础》高等教育出版社 1985年
作者简介：贾通均神华大雁公司热电总厂雁南热电厂厂长
王井泉神华大雁公司热电总厂雁北热电厂热工工段段长。