可控硅整流装置的控制原理
可控硅的应用原理电路
可控硅的应用原理电路1. 什么是可控硅？可控硅（silicon-controlled rectifier，简称SCR）是一种半导体器件，也是一种具有单向导电性的二极管。
可控硅最主要的特点就是具有可控性，能够通过外部的控制信号来控制其导通和封锁状态。
可控硅广泛应用于多种电子设备和电路中，如交流电变直流电、控制光亮度、电磁继电器等。
2. 可控硅的应用原理电路下面介绍几种常见的可控硅应用原理电路：2.1 单相半波可控整流电路作为最简单的可控硅应用电路之一，单相半波可控整流电路通过控制可控硅的触发方式来实现对交流电的半波整流。
其电路结构如下：+-------+AC input --| || +-- DC output| SCR |Gate input--| |+-------+电路工作原理： - 当AC输入电压通过变压器降压后，施加在可控硅的正向超过其触发电压时，可控硅开始导通，整流交流电流输出到负载上。
- 通过控制可控硅的触发方式，如施加正脉冲触发信号，可控硅仅在正脉冲信号作用时导通，从而实现对交流电的半波整流。
2.2 单相全波可控整流电路在单相半波可控整流电路的基础上，进一步改进，可实现单相全波可控整流电路。
其电路结构如下：+--------+AC input --| || +-- DC output| SCR +--+Gate input--| | |+--------+ ||_______| ||_______|_|电路工作原理： - 当AC输入电压通过变压器降压后，施加在可控硅的正向超过其触发电压时，可控硅开始导通，整流交流电流输出到负载上。
- 在正半周期内，一个可控硅导通，另一个不导通；在负半周期内，上述两个可控硅的导通状态互换。
通过交替控制两个可控硅的触发方式，可实现对交流电的全波整流。
2.3 可控硅交流电压调光电路可控硅还可用于交流电压的调光控制。
常见的应用是在家庭或公共场所的照明系统中。
单向可控硅工作原理
单向可控硅工作原理
单向可控硅（Unidirectional SCR）是一种特殊的半导体器件，也被称为双极性电流控制整流器件。
它是由四层半导体材料构成的PNPN结构。
单向可控硅的工作原理如下：
1. 正向偏置：当单向可控硅的正极与负极之间施加一个正向电压时，正极PN结和负极PN结之间形成一个正向偏置。
此时，整个PNPN结构处于高阻态，没有电流流过。
2. 触发脉冲：若在正向偏置下施加一个触发脉冲信号（例如正脉冲或负脉冲），使得正极PN结上的电压高于触发电压，那
么正极PN结中形成一个反向击穿。
这个击穿会导致整个PNPN结构中产生一个高电流，被称为触发电流或激流。
触发
脉冲的宽度和幅值可以控制触发电流的大小。
3. 区域导通：一旦触发电流形成后，它会持续通过PNPN结，使得整个结构转变为低阻态，这被称为区域导通。
在区域导通状态下，即使触发脉冲结束，电流仍然会持续流过。
只有在电流减小到低于保持电流（持续电流）时，区域导通状态才会终止。
4. 关断：要使得单向可控硅停止导通，需要通过减小电流来实现。
可以通过降低电压或加大负载电流来降低电流。
一旦电流降到保持电流以下，整个结构重新回到高阻态，停止导通。
通过合理选择触发脉冲的幅值和宽度，以及保持电流的大小，可以实现对单向可控硅的控制，从而实现整流和电流开关等功能。
单相半波可控整流电路工作原理
单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。
本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。
整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。
而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。
1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。
在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。
通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。
1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。
其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。
二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。
其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。
负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。
2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。
变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。
可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。
负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。
2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。
双向可控硅的工作原理及原理图
双向可控硅的⼯作原理及原理图标签：可控硅(358)双向可控硅的⼯作原理1.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 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。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作⽤，所以⼀旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作⽤，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
由于可控硅只有导通和关断两种⼯作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要⼀定的条件才能转化 2,触发导通 在控制极G上加⼊正向电压时（见图5）因J3正偏，P2区的空⽳时⼊N2区，N2区的电⼦进⼊P2区，形成触发电流IGT。
在可控硅的内部正反馈作⽤（见图2）的基础上，加上IGT的作⽤，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越⼤，特性左移越快。
⼀、可控硅的概念和结构？晶闸管⼜叫可控硅。
⾃从20世纪50年代问世以来已经发展成了⼀个⼤的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。
今天⼤家使⽤的是单向晶闸管，也就是⼈们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第⼀层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。
从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和⼆极管⼀样是⼀种单⽅向导电的器件，关键是多了⼀个控制极G，这就使它具有与⼆极管完全不同的⼯作特性。
可控硅交流调压器原理图及工作原理
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，二极体d1—d4组成桥式整流电路，双基极二极体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经二极体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。
这个脉冲作为控制讯号送到可控硅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。
三相桥式全控整流电路的工作原理
三相桥式全控整流电路的工作原理三相桥式全控整流电路是一种常用的电能转换电路，广泛应用于交流电转直流电的场合。
它具有电控性好、能耗低、体积小等优点，在电力系统中的应用非常广泛。
下面将详细介绍三相桥式全控整流电路的工作原理。
三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成，分为两个并联的三相半波可控整流器。
其中，每个三相半波可控整流器包含三个可控硅器件，它们按照星形连接方式连接在交流电源的三相线上。
可控硅器件是由二极管和双向可控开关组成的，可以对电流进行双向控制。
整个电路通过操纵可控硅器件的导通角来控制输出电压的大小和形状。
当交流电源开始供电时，根据交流电源的正负半周变化，可控硅器件会先导通一半波，然后断开一半波，实现半波整流。
对于每个可控硅器件来说，当其导通时，流经它的电流方向与电流的正方向一致，为正半周；当其断开时，流经它的电流方向与电流的正方向相反，为负半周。
通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的调节。
当可控硅器件导通角度增大时，导通时间增长，输出电压增加；当导通角度减少时，导通时间减小，输出电压减小。
通过改变导通角度来改变输出电压的大小和形状，以满足不同负载的需求。
在控制可控硅器件的导通角度时，需要采用触发电路来提供触发脉冲。
触发脉冲的宽度决定了可控硅器件导通的时间，从而控制输出电压的大小。
通常采用零点触发方式，即在每个交流周期的零点附近触发可控硅器件的导通。
三相桥式全控整流电路的输出电压是由六个可控硅器件的导通角度和触发脉冲的宽度共同决定的。
通过合理地控制这些参数，可以实现输出电压的调节。
此外，为了保证可控硅器件的正常工作，需要采用继电器或保险丝等保护措施，以防止过电流或过压的损坏。
总之，三相桥式全控整流电路是一种通过控制可控硅器件的导通角度来实现交流电转直流电的电路。
它通过改变导通角度来改变输出电压的大小和形状，具有电压调节范围广、精度高等优点，适用于各种交流电转直流电的应用场合。
双向可控硅原理与应用
双向可控硅原理与应用双向可控硅（Bidirectional Controlled Silicon, BCR）是一种电子器件，也称为双向可控整流器。
它是在普通可控硅的基础上进行改进，具备双向导电特性。
双向可控硅可同时实现正向和反向的控制，对于交流电路的控制和变换具有重要的意义。
本文将详细介绍双向可控硅的工作原理和应用。
一、工作原理：双向可控硅是由两个普通可控硅组成的，其中一个被定义为正向控制侧（PCT）可控硅，另一个被定义为反向控制侧（NCT）可控硅。
正向控制侧可控硅和反向控制侧可控硅之间通过一个电感L连接。
当正向控制侧可控硅的阳极与交流电源相连时，其阴极通过反向控制侧可控硅的阳极来接地，形成一个旁路通路，使交流电流能够流过它，实现正向电流通路的导通控制。
同样的，当反向控制侧可控硅的阳极与交流电源相连时，其阴极通过正向控制侧可控硅的阳极来接地，形成另一个旁路通路，使交流电流能够流过它，实现反向电流通路的导通控制。
通过正向和反向控制侧可控硅的互相控制，可以实现双向电流的导通控制。
二、应用：1.双向开关控制：双向可控硅作为双向电流开关可以控制交流电路中的开关状态。
例如，在照明系统中，可以使用双向可控硅控制灯光的亮度和开关状态。
2.交流电源控制：双向可控硅可以用于交流电源的开关控制。
通过对双向可控硅的正向和反向控制，可以控制交流电源的输出电压和电流。
3.调光控制：双向可控硅可以实现交流电路的调光控制。
通过调节双向可控硅的导通角度，可以控制交流电路中的电流大小，从而实现灯光的调光效果。
4.电动机控制：双向可控硅可以用于交流电动机的控制。
通过对双向可控硅的正向和反向控制，可以控制交流电动机的转向和转速。
5.逆变器：双向可控硅可以用于逆变器的控制。
通过对双向可控硅的正向和反向控制，可以实现直流电源向交流电源的变换。
总结：双向可控硅是一种重要的电子器件，通过对其正向和反向控制，可以实现双向电流的导通控制。
它在交流电路的控制和变换中具有广泛的应用。
限流、过流保护在相控可控硅整流充电装置中的应用
Ｕ ＞Ｉ Ｉ ． 证 Ｕ。＞ 当 整 流 装 置 输 出 触 发 脉 冲 输 出 的 控 制 信 号 。 整 流 装 置 输 出 电 。Ｉ ＵＲ。时 保 ・ Ｕｖ； 当 电 流 低 于 输 出 电 流 额 定 值 ， Ｉ Ｉ Ｕ． 时 ， 即 Ｕ ＜Ｉ ｍＩ 流 超 出额 定 值 的 ２ ％ 时 。 流 反 馈 Ｕ ＞ ｕ・则 ０ 电 Ｕ ，
图４
与 通 池 的充电装 置 。 控 硅整 流装 置 要安 全运 行 ， 可 必 经 反 相 器 倒 相 后 ， 电 压 反 馈 信 号 Ｕｖ 过 选 做 Ｉ调 节 器 的 输 入 。 这 须 有 可 靠 的 保 护 措 施 。 整 流 装 置 过 载 或 输 出 通 电 路 迭 加 在 一 起 ， 为 Ｐ 在
综 上 所 述 ， 流 反 馈 与 电 压 反 馈 经 选 通 电 装 置 输 出 正 负 极 短 路 时 ，不 致 于 损 坏 装 置 中 的 电 路 后 。 证 只有 一个信 号作 为 Ｐ 调节 器的输 入。 任何 元件 。 践证 明 ， 种 电路工作 极 为可靠 。 保 Ｉ 实 这
多 年 的 实 际 经 验 ， 们 采 用 电子 回 路 作 整 流 装 我 置 的过 流保护 措施 ， 原 理见 图６ 示 。 其 所
可 控 硅 触 发 脉 冲 是 由上 个 电 平 信 号 Ｕｘ来 控 制 ， Ｕ 为 … 电 平 时 ， 控 硅 触 发 脉 冲 关 当 １’ 可
１ 可 控 硅 整 流 装 置 的 控 制 原 理 ． １ １ 控 硅 整 流 装 置 的 开 环 控 制 ．可 以 三 相 全 桥 为 例 ． 控 硅 整 流 装 置 的 输 出 可 电压 Ｕ ａ与 可 控 硅 控 制 角 Ｏ 之 间 的 关 系 如 下 ： ｔ
＿Ｒ７ ／Ｒ５Ｒ２ （ ／Ｒ１・ＵＩ Ｆ＋Ｒ２ ／Ｒ３。Ｕ．１ Ｐ） 短 路 时 。 护 措 施 能 起 到 安 全 保 护 功 能 ， 结 为 里 Ｕ ｌ 保 归
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1 可控硅整流装置的控制原理
1.1可控硅整流装置的开环控制
以三相全控桥为例，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：
Ud=1.35Uzlcosα
式中：Ud—可控硅整流装置输出电压；Uzl—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有关系。在如图1中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，则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。这便构成了整流装置的开环控制。
1.2可控硅整流装置的闭环控制
整流装置的输出通过调节单元，来控制Ud这一过程便构成了可控硅整流装置的闭环控制。如图2所示。
图中的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。
1.3调节单元
调节单元的构成及原理如图3所示。图中Uvf为装置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，装置工作在恒流状态下。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。
这一调节单元的加入，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，Uy
也升高，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，控制角α减小，使Ud增大，
以达到整定值。通过这种自动调节，使整流装置达到稳定电压的目的。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。
RP1为整流装置输出电压或电流值的设置电位器，通过RP1的调整，使装置输出一定的电压或电流值。
2 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的输出电压降低，并使装置继续运行，如图4所示。
电流反馈信号Uif经过运算放大器放大，再经过反相器倒相后，与电压反馈信号Uvf通过选通电路相
迭加在一起，做为PI调节器的输入。这里UIfˊ=R7/R5（R2/R1•Uif+R2/R3•URP1）
运算放大器N1与反相器N2完成电流反馈信号的放大作用。电路应该这样设计和调整，当整流装置输
出电流超出输出电流额定值，即|UIf|>|URP1|时，保证UIFˊ>Uvf；当整流装置输出电流低于输出电流额定
值即|UIf|<|URP1|时，UIFˊ< Uvf，而选通电路能保证：
当UIFˊ>时，Uˊ=UIFˊ-Uv2
当UIFˊ<时，Uˊ=Uvf-Uv1
Uv1—二极管V1的管压降，Uv2—二极管V2的管压降。
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，只有电压反馈作为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。图5给出了整流装置在为蓄电
池充电时的电压、电流与时间的关系曲线。
3 过流保护
用在可控硅整流装置中的过流保护方式很多，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
理见图6所示。
可控硅触发脉冲是由一个电平信号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6中，R1，R2，N组成比较器，通过RP1来设置过流保护值；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
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。