五章节晶闸管及其整流电路补充内容
• 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流 器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）
– 1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管 – 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品 – 1958年商业化 – 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，
施加反向电压时，伏安特 性类似二极管的反向特性 。
反向阻断状态时，只有极 小的反相漏电流流过。
当反向电压达到反向击穿 电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
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IA 正向 导通
U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大 ，正向转折电压降低。 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
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IA 正向 导通
- U RSM U RRM UA
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性(IG2>IG1>IG)
2) 反向特性
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部分晶闸管的型号与参数
通态 断态 反向 额 门极 门极 断态 通态 浪涌 门极 门极 门极
平均 重复 重复 定 触发 触发 电压 电流 电流 不触 不触 正向
型 号
电流 IT(AV)
(A)
峰值 电压 UDRM
(V)
峰值 电压 URRM
(V)
结 温 TJM
(℃ )
电流 IGT
(mA)
电压 VGT
(V)
临界 上升
率
临界 上升
率
ITSM
(A)
发电 流 IGD
(mA)
发电 压 VGD
(V)
峰值 电流 IGFM
(A)
KP 50 50
KP 100 100
100 ~
3000
100 8 <3.5 30 50 940 1 0.15 /
~ 150
115 10 <4 100 80 1880 1 0.15 /
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七、晶闸管型号及其含义
KP
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A-I表示0.4-1.2V
额定电压,用百位或千位数表示
取UFRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 晶闸管 S --双向晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。 – 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代
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P 型 半 导 体
N
型 半
-
-
-
-
--
导
体
- --- --
++
--
+
-
+
-
+-
-
+
-
+
PN 结 (耗 尽 层）
-
-- ---
-
--
-
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PN结及其导电原理
. 维持晶闸管导通的条件： 保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上
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晶闸管关断的条件
• 晶闸管的关断 只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用：
阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗
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四、伏安特性（静特性）
(I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
晶闸管的伏安特性
五. 动特性
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
O
t IRM
t
trr
U RRM tgr
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晶闸管的开通和关断过程波形
1) 开通过程
延迟时间td (0.5-1.5s)
上升时间tr (0.5-3s)
iA 100% 90%
开和，通t时gt间=ttdg+t以tr上两者之
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。
——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。
通态电流临界上升率di/dt ——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流
上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
10% 0 td tr
t
2) 断过程
uAK
反向阻断恢复时间trr
O
正向阻断恢复时间tgr
IRM t
关断时间tq以上两者之 和tq=trr+tgr
trr URRM tgr
普通晶闸管的关断时间 晶闸管的开通和关断过程波形
2020/约11/16几百微秒。
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IF：额定正向平均电流
环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
正向转折电压
正向特性
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1) 正向特性
I向G=电0压时，，只器有件很两小端的施正加向正
漏电流，正向阻断状态。
正向电压超过正向转折电
压Ubo，则漏电流急剧增
在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
UG、IG：控制极触发电压和电流
室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。
一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
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动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有： 断态电压临界上升率du/dt
晶闸管导通后，去掉 EG ，依靠正反馈，仍 可维持导通状态。
晶闸管导通的条件
• 晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和 电流， UGK>0
晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可 维持导通状态。
处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波
电流的平均值。
如果正弦IF半波21 电π流π 0I的m 最s大in 值t为d( Imt,)则Iπm
i
IF
2
t
普通晶闸管IF为1A — 1000A。
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IH: 维持电流
在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。
UF一: 通般态IH平为均几电十压~（一管百压多降毫）安。
-
-- -- -- -- --
--++--++---++--++
-++ --
+
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A
ββ 1
2
iG
T1
G iG
iB2
EG
R
β 2iG
T2 EA+_
K
EA > 0、EG > 0
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形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2
12iGiB2
晶闸管相控整流电路
电源故障
输入电源缺相、电压过高或过 低，影响整流电路的正常运行
。
பைடு நூலகம்
故障诊断方法与步骤
外观检查
观察整流电路的外观，检查是否有明显的烧 毁、断裂等故障现象。
电阻测量
使用万用表测量整流电路中各元件的电阻值， 判断是否正常。
电压测量
测量整流电路的输入和输出电压，判断是否 在正常范围内。
的电压和电流。
电路优化方法
降低损耗 选择低阻抗的元件，以减小电路的导通电阻和漏电流。 采用合理的散热设计，确保元件温度不超过额定范围。
电路优化方法
提高效率
1
2
优化电路布局，减小线路损耗。
3
选择适当的触发延迟角，以平衡输出电压和电流， 提高转换效率。
电路优化方法
01
增强稳定性
02
加入适当的反馈控制，如电压反馈或电流反馈，以提高电 路的稳定性。
稳定性
确保电路在各种工况下都能稳定运行 。
设计原则与步骤
• 可靠性：选用可靠的元件，确保电路的长 期稳定运行。
设计原则与步骤
1. 明确设计要求
确定输出电压、电流的规格以及电路 的效率要求。
2. 选择合适的元件
根据设计要求选择合适的晶闸管、二 极管、电容、电感等元件。
设计原则与步骤
3. 设计主电路
03
优化元件参数匹配，减小参数失配对电路稳定性的影响。
06
晶闸管相控整流电路的 故障诊断与维护
常见故障类型与原因
晶闸管损坏
由于电流过大、电压过高或散 热不良等原因，导致晶闸管烧
毁或击穿。
触发电路故障
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
晶闸管及其整流电路
第六节晶闸管及其整流电路晶闸管又称可控硅，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。
晶闸管分普通晶闸管和特种晶闸管，特种晶闸管有快速晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等，人们所说的晶闸管是指普通型晶闸管。
一、晶闸管的外形、结构和符号晶闸管由三个PN结和四层半导体材料组成。
晶闸管的三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）、控制极（G）。
三个PN结分别为J1、J2和J3。
晶闸管的符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。
二、晶闸管的工作原理晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了，一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。
晶闸管工作原理可用如图所示的实验电路验证。
图（a）所示为晶闸管反向偏置情况，无论是否给控制极加电压，都无法使晶闸管导通，灯泡不发光。
图（b ）所示为晶闸管加正向偏置电压，阳极A 接高电位，阴极K 接低电位，但控制极G 没有接任何电压，晶闸管仍然处于关断状态，串联的灯泡不发光。
图（c ）所示为晶闸管加正向偏置电压的基础上，给控制极G 加一个幅度和一个宽度都足够大的正电压，此时晶闸管导通，串联的灯泡发光。
图（d ）所示为晶闸管导通后，若去掉控制极的电压，晶闸管仍然能保持导通状态，灯泡仍然发光。
综上所述，要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加适当的正向触发电压，这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
要注意的是，晶闸管导通后若阳极电流小于某一个很小的电流I H (称为维持电流)时，晶闸管也会由导通变为截止，一旦晶闸管截止，必须重新触发才能再次导通。
晶闸管三相交流桥式整流电路
晶闸管三相交流桥式整流电路1. 引言说到整流电路，很多人可能会觉得这就像是天书一样，不知所云。
不过，别担心，今天我们来聊聊晶闸管三相交流桥式整流电路。
乍一听好像很复杂，但其实，简单明了的说，就是把交流电变成直流电的一种方式。
就像把原本波浪起伏的海面，变成一池平静的湖水，清澈见底，心里特别踏实。
今天，我们就来深入浅出地聊聊这玩意儿，保准让你听完之后，轻松应对各种电路问题。
2. 基本概念2.1 什么是晶闸管？首先，咱们得认识一下晶闸管。
想象一下，它就像是电路中的“开关小王子”，一旦被激活，就能控制电流的流动。
它不仅可以通电，还能断电，是不是觉得它简直太酷了！而且，它可不是一般的开关，它的工作方式让人赞不绝口，可以说是电力控制中的一颗璀璨明珠。
晶闸管的好处就是，它能承受高电压和大电流，非常适合在各种复杂的电路中使用。
2.2 三相交流电的魅力接下来，咱们聊聊三相交流电。
可能有小伙伴会想：“三相交流电是什么鬼？”其实，它就是把电分成三条相位，像三兄弟一起合作，保证电能传输的高效与稳定。
就像打麻将，三个人配合得当，总能赢得漂亮！三相电的优点就是可以减少电缆的用量，还能提高电动机的效率，简直是电力传输的“完美组合”。
3. 整流电路的工作原理3.1 桥式整流的玩法说到整流，大家可以把它想象成一个水坝，把湍急的水流变成平静的湖水。
桥式整流电路就是通过四个晶闸管，巧妙地把三相交流电转变成直流电。
这个过程就像是打麻将时的“碰”、“杠”，每个晶闸管都有自己负责的任务，一起合作，完美无瑕地完成整流工作。
3.2 控制与调节当然，整流电路最神奇的地方在于它的控制与调节功能。
通过调节晶闸管的导通角度，咱们可以轻松改变输出的直流电压，就像调音台上的旋钮，轻松把音量调到合适的程度。
想要电压高点？没问题，调调开关就行；想要电压低点？照样来！这种灵活性让整流电路在工业领域中大展拳脚，应用广泛，真是个“多面手”！4. 实际应用与前景4.1 工业中的大显身手在工业界，晶闸管三相交流桥式整流电路简直是不可或缺的。
《晶闸管整流电路》课件
电源
实验设备与测试方法
示波器 万用表
测试方法
实验设备与测试方法
使用示波器观察整流电路的输出波形
记录实验数据和波形，以便后续分析
使用万用表测量各点的电压和电流值
调试步骤与注意事项
调试步骤 1. 检查实验设备是否完好，确保电源、导线等正常工作。
2. 根据实验要求连接电路，确保连接正确无误。
启动条件
需要满足一定的电压和电 流条件，以确保晶闸管能 够正常启动。
正常工作过程
电流流向
工作状态
在正常工作状态下，电流从阳极流向 阴极，同时维持一定的电压和电流值 。
晶闸管整流电路处于稳态工作状态时 ，各参数保持恒定，系统稳定运行。
控制方式
通过调节触发信号的相位角，可以控 制输出电压和电流的大小，从而实现 整流功能。
2. 总结实验中的问题和不足之处，提出改进措施 。
THANKS.
电感器
总结词：特性
详细描述：电感器是一种储能元件，具有隔交通直的特 性。在整流电路中，它能够有效地将交流分量转化为磁 场能储存起来并在需要时释放出来。
03
晶闸管整流电路的
工作过程
启动过程
启动方式
通过在阳极和阴极之间施 加正向电压，使晶闸管从 截止状态进入导通状态。
触发信号
在启动过程中，需要施加 一个触发信号，使晶闸管 内部的电子发生跃迁，从 而导通电流。
设计原则与步骤
电路仿真
利用仿真软件对设计的电路进行模拟，验证其性能和可 靠性。
优化改进
根据仿真结果，对电路进行优化和改进，提高其性能和 可靠性。
元件选择与参数计算
1 2
元件选择
根据电路的工作环境和性能要求，选择合适的元 件型号和规格。
晶闸管整流电路ppt课件
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏安特性。
1.4 晶闸管单相可控整流电路
一、单相半波可控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构和工作原理
u2 2U 2
π 2π
3π
t
0
Tr
u1
uT
VT u2
ug
id
0
ud
ud
id
id
0
ud
uT
0
- 2U2 -
t
Ud
t
t
变压器Tr起变换电压和隔离的作用。
在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在
当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时， 形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下：
IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑
晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的
正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将
处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使 其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想关 断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸 管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。
ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上 的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，
电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断， 负载电流为零。
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
1.2.3 晶闸管的伏安特性
1、晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管 阳极电流IA之间的关系特性。
电力电子课程设计--小功率晶闸管整流电路
电力电子课程设计--小功率晶闸管整流电路## 一、晶闸管整流电路简介晶闸管整流电路是由晶闸管、电容器、抗（电感）等元器件构成的电路。
它的功能是将电源的交流电脉冲信号，通过调节晶闸管的闸刀角度，将其通过抗（电感）和电容器转换为直流电信号保持不变，从而输出到后续的电路中。
晶闸管整流电路的结构紧凑，工作效率高，具有容量大，可靠性高，波形平稳，结构简单，成本低等优点，是当今电子设备最常使用的整流电路之一。
## 二、基本构成晶闸管整流电路由一个或多个晶闸管，一个抗（电感），一定容量的电容器，多极保险丝等组成。
其中，晶闸管是整个电路的核心元件，有四个引线对外接，分别叫做“ 共射极”，“绝缘极”，“放大极”和“减小极”；抗（电感）用来连接晶闸管的放大极和减小极，组成晶闸管的回路；电容器用来消除交流电路中的纹波振荡，同时用来补偿电路本身因发热而产生的热损耗。
## 三、使用原理晶闸管整流电路的工作原理简单，是通过晶闸管来实现整流，晶闸管的闸刀角度可变，可以按一定的角度来控制电流的通断，当控制角达到固定的角度，晶闸管就会闭合，把原来的直流电变成不变的直流电，这就是晶闸管整流的作用。
当调节角又达到一定的角度时，晶闸管就会打开，中断电流，实现断电，从而实现向后续电路输出直流电。
所以晶闸管整流电路是一种向后续电路提供正反两极直流电源的电路。
## 四、适用范围晶闸管整流电路只适用于小功率电子设备，如、手机、洗衣机、空调等；由于其结构紧凑，工作效率高，具有容量大，可靠性高，波形平稳，结构简单，成本低等优点，常被用于家用、工业和商业上的节能设备领域。
## 五、应用价值晶闸管整流电路比较容易操作，可以根据电路的需要，利用不同的元器件实现不同的功能；同时，晶闸管整流电路可以根据输入的交流电压，进行自动调节，来保证电路的一致性。
所以晶闸管整流电路在目前的电子设备中得到越来越广泛的应用。
晶闸管可控整流电路
*二、双向晶闸管
相当于两个反向晶闸管并联， 两者共用一个控制极。
A2
G
A1
*三、可关断晶闸管
uA＞0 时，uG＞0，管子导通； uA＞0 时，uG＜0，管子截止。
A
G
K
13.2 可控整流电路
一、 单相半波可控整流
1. 电阻性负载
(1) 电路 + u – T + uT – io + RL uo –
O
ug
t1
2
t2
t t t
uO
O O
uT
O
导通角
t
接电阻负载时 单相半波可控整流电路电压、电流波形
控制角
(4)整流输出电压及电流的平均值 π 1 UO u d t 2π α π 1 2U sin t d(t ) 2π α
1 cosα 2U [cos t | ] 0.45U 2π 2
13.1 电力电子器件 13.2 晶闸管可控整流电路（AC-DC） 13.3 晶闸管的触发电路
• 利用电力电子器件实现工业规模的电能变换，它是将一 种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如， 将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电 能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交 流电源中断时，用逆变器将蓄电池的直流电能变换成工 频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能 之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成 电能。
改变控制角，可改变输出电压Uo ,移相范围 0 0 ~ 180 0
π
π
二、 单相全控桥式整流电路
1. 电阻负载 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和DT4承受正向电压。 加触发电压, 则T1和 T4导通，电流的通路为 a T1 RL io a
晶闸管整流电路 ppt课件(共88张PPT)
继续维持导通，直至L中磁场能量释
放完毕， VT承受反向电压而关断；
t
t
t
第二章 第 12 页
图2-2 带电感性负载的 单相半波电路及其波形
a)
u1
VT T
u VT u2
u2
b)
0
t1
ug
ωt2
c) 0
ud
+
d) 0 id
e)
0
u VT
f) 0
ωt2 ωt2
ωt2
id L
ud R
2
+
工作过程和特点： 请同学们思考： （a） L两端的电压何时变为上负 下正，如何简单判断？ （b） id能否抵达2π点？为什么？
阐明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值；
U2为电源电压有效值〔220V）； α ＝ π时，Ud=0，可见可以通过调整α 来调整Ud。
直流输出电压有效值U
（2-2U ）2 1 2 U 2s it2 n d t U 24 1 s2 in 2
第二章 第 8 页
2.1.1 单相半波可控整流电路〔单相半波）
单相半波可控整流电路的特点：
线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电流中含直流 分量，造成变压器铁芯直流磁化； 实际上很少应用此种电路；
第二章 第 17 页
2.1.2 单相桥式全控整流电路〔单相全控桥）
简称为单相全控桥〔教材P24)
1. 电阻负载的工作情况 2. 晶闸 管 V T1 和V T 4组成一 对桥臂 ， VT2和VT3组成。在实际的电路中，一 般都采用这种标注方法，即上面为1、3 ，下面为2、4。请同学们注意。
➢
P=负载的电压有效值×负载的电流有效值
晶闸管整流电路分析
ZP3
ZP4
输出电流的平均值：
I d 0.9
U 2 (1 cos ) R 2
10.4单相桥式半控整流电路（1）
KDYH Automation University Page 20
KDYH
10.晶闸管整流回路
输出电流的有效值：
I2 1
2U 2 sin(t ) 2 2 ( ) d (t ) R R
U
1 sin 2 2
晶闸管和二极管电流平均值：
I dh 0.45
U 2 (1 cos ) R 2
晶闸管和二极管电流有效值：
1 IK 2
2U 2 sin(t ) 2 ( ) d (t ) R
1 I2 2
10.4单相桥式半控整流电路（1）
KDYH Automation University Page 21
0
π
2π
3π
4π
5π
ωt
KDYH
10.晶闸管整流回路
整流输出电压：
Ud
1
2U 2 sin td (t )
0.9U 2
(1 cos ) 2
可控硅和整流二极管电流平均值：
( ) 1 Id I dh I d d (t ) 2 2 可控硅和整流二极管电流有效值：
KP1 KP2 Id
Ud
1
2U 2 sin(t )d (t )
U1
I2 a
U2 b
Ud
L
2 2U 2
cos 0.9U 2 cos
1