晶闸管的串联与并联
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摘要: 　　一、晶闸管的串联　　目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。　　问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。　　静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性 ...
　　一、晶闸管的串联　　目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。　　问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。　　静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等。　　动态不均压：由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。　　静态均压措施：　　选用参数和特性尽量一致的器件。　　采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。　　动态均压措施：　　选择动态参数和特性尽量一致的器件。　　用RC并联支路作动态均压。　　采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间的差异。
晶闸管的串联a)　伏安特性差异　b)　串联均压措施　　二、晶闸管的并联　　目的：多个器件并联来承担较大的电流　　问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。　　均流措施：　　挑选特性参数尽量一致的器件。　　采用均流电抗器。　　用门极强脉冲触发也有助于动态均流。　　当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。
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栏目导航：1.2.4典型全控型器件(课本第四节)；电力晶体管GTR（GiantTransistor；门极可关断晶闸管GTO（Gate-Turn-of；场效应晶体管MOSFET（MetalOxideS；绝缘栅双极性晶体管IGBT（InsulatedG；MOS控制晶闸管MCT；静电感应晶体管SIT；静电感应晶闸管SITH；功率集成电路（PIC）代表电力电子发展的一个方向；
1.2.4 典型全控型器件(课本第四节)
电力晶体管GTR（Giant Transistor）
门极可关断晶闸管GTO （Gate-Turn-off
Thyristor)
场效应晶体管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）
绝缘栅双极性晶体管IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）
集成门极换流晶闸管IGCT（Integrated Gate Commutated Thyristor） 其他新型电力电子器件：
MOS控制晶闸管MCT
静电感应晶体管SIT
静电感应晶闸管SITH
功率集成电路（PIC）代表电力电子发展的一个方向。
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电酌情况，属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET和SIT等；属于双极型电力电子器件的有电力二极管、晶闸管、GT0、GTR和SITH等；属于复合型电力电子器件的有IGBD和MCT等。二其中，单极型器件和复合型器件基本都是电压驱动型器件，而双极型器件中除SITH为电压驱动型外．其余均为电流驱动型器件。电压驱动型器件的共同特点是：输人阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。电流驱动型器件的共同特点是：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。
1.2.5 电力电子器件的串联和并联使用(课本第八节)
串联: 当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压,如图1-41a所示.由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压问题称为动态不均压问题,为达到动态均压，同样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，另外，还可以用RC并联支路作动态均压，如图1―41b所示。
并联: 大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流。当晶间管并联时就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件。此外，还可以采用均流电抗器。同样，采用门极强脉冲触发也有助于动态均流。
串并联:当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。
现在你已经完成了第1单元的学习，请试着作一个单元小结。下面的要点可能会对你有所帮助∶
1. 应用电力电子技术器件的系统组成
2. 电力电子器件的分类
3. 电力二极管的工作原理以及分类
4. 晶闸管的结构,工作原理,导通条件,工作特性以及参数
5. 典型全控型晶闸管的基本特性
6. 晶闸管触发电路
7. 电力电子器件的保护和串并联使用
第二章 整流电路（Rectifier）
整流电路(Rectifier)是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。从各种角度对整流电路进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相、三相电路和多相电路；按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
2.1.1 单元内容
该单元包括教材第二章的2-1，2-2，2-3，2-5，2-6， 2-7，2-9节。
2-1节∶叙述单相可控整流电路。
2-2节∶分析三相桥式全控整流电路。
2-3节∶介绍变压器漏感对整流电路的影响。
2-5节：整流电路的谐波和功率因数分析基础。
2-6节：介绍大功率可控整流电路。
2-7节：整流电路的有源逆变工作状态分析
2-9节：相控电路的驱动控制
2.1.2 单元目标
通过本单元内容的学习，你将能够∶
? 掌握电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想。
? 掌握可控整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
? 熟悉变压器漏感对整流电路的影响。
? 熟悉大功率整流的特点。
? 掌握产生有源逆变的条件以及工作分析。
? 熟悉锯齿波移相触发电路的原理。
2.1.3考核知识点
1、 掌握可控整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
2、 理解变压器漏感对整流电路的影响。
3、 了解整流电路的谐波(harmonics)和功率因数。
4、 理解可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件
5、 了解锯齿波移相触发电路的原理
2.1.4 重点
本单元学习的重点内容是2-1、2-2、2-3、2-4、2-7节；重点概念是整流、逆变、有源逆变、谐波、相控。
2.1.5 难点
本单元学习的难点内容是2-1、2-2、2-7节；单相全控桥式整流电路的原理与计算、三相
全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。
2.2 学习指导
单相可控整流电路(第1节)
? 提示：单相可控整流电路的交流侧接单相电源，本节讲述几种典型的单相可控整流
电路，包括其工作原理、定量计算等，并重点讲述不同负载对电路工作的影响。
43-51页(约3学时)
? 难点补充解释
一、单相半波可控整流电路
1、 回忆单相半波不可控整流电路：
输出电压平均值为：
02U2sin?td（?t）?0.45U2
2、 单相半波可控整流带电阻负载的工作情况（如电阻加热炉、电解、电镀负载）：
根据晶闸管导通的两个基本条件，图2-1整流电路输出电压波形为图2-1d）所示。
直流输出电压平均值为：
Ud?2????2U2sin?td（?t）?2U21?cos?
（2-1） 1?cos?）?0.45U22?2
?：触发延时角，也称出发角或控制角。
? ：导通角，?????。
由公式（2-1）可见，随??，Ud?，移相范围为180o。调节?角，即可控
制Ud的大小，这种通过控制触发脉冲的相位角来控制直流输出电压大小的方式称
为相控方式。
Id?UdU1?cos?
（2-2） ?0.452
整流输出电压有效值为：
U?21????sin2?2U2sin?t）d（?t）?U2?
（2-3） 2??2?4??
流过晶闸管的电流有效值为：
（2-4） ?2?4?
晶闸管承受的最大电压为：
UFM?URM?2U2
根据功率因数的定义，有：
co?UI2P???sin2???? QU2I22?4?
可见，功率因数cos?是控制角?的函数。当??0?时，cos?最大为0.707
3、 单相半波可控整流带电感负载的工作情况（生产实践中，大多数的负载为阻感负载，如各种电机的励磁绕组、电磁铁线圈等。若?L》R，称为电感负载，例如电机的励磁绕组）：
分析整流电路带阻感负载工作情况的关键是：电感对电流变化有抗拒作用，所以流过电感的电流不能突变。工作波形见图2-2所示。为解决当?较大时，平均值Ud较小的矛盾，在整流电路的负载两端并联一个续流二极管，这样，Ud 中不再出现负的部分。
若L足够大，?L》R，即负载为电感负载，在VT关断期间，VDR可持续导通，使id连续，且id波形接近一条水平线，如图2-4f所示。
单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的在于利用其简单易学的特点，建立起整流电路的基本概念。
二、单相桥式全控整流电路（重点内容）
1、 带电阻负载的工作情况
在单相桥式全控整流电路中，晶闸管vTl和vT4组成一对桥臀，vT2和vf3组成另一对桥臂。注意：晶闸管vTl和VT2的工作状态应该是互异的，VT3和VT4也同理。 基本数据分析：
?的移相范围为180。
电流平均值：流过晶闸管的电流平均值：
IdVT?U1?cos?1
（2-7） Id?0.452
流过晶闸管的电流有效值：
（2-8） sin2??2??
输出电流有效值：
R1???sin2??2??
2． 阻感负载的工作情况
负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，其波形如图2-6b所示。
基本数据分析：
Ud?0.9U2cos??0,Ud0?0.9U2
??90?，Ud?0
?的移相范围为90o。
晶阐管导通角?与?无关，均为180o。其电流波形如图2-6b所示，平均值和有效值11分别为：IdVT?Id和IVT?Id?0.707Id。变压器二次电流为正负各180o的矩形波。 22
3．带反电动势负载时的工作情况
当忽略主电路各部分的电感，只有在u2瞬时值的绝对值大于反电动势即u2?E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。波形如图2-7b所示。
三、单相桥式半控整流电路
在单相桥式全控整流电路中，每一个导电回路中有1个晶闸管和1个二极管。如图2-10所示，为避免可能发生的失控现象，实用中需加续流二极管VDR。
2.2.2三相可控整流电路
? 提示：三相可控整流电路的交流侧接三相电源，本节讲述几种典型的三相可控整流
电路，包括其工作原理、定量计算等，并重点讲述不同负载对电路工作的影响。
51-59页(约3学时)
? 难点补充解释
一、三相半波可控整流电路
特点：三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，采用共阴极接法。输出波形如图2-13所示。概念：自然换相点。
1、带电阻负载：
基本数量关系：
三相半波可控整流电路阻性负载，电流波形有连续和断续之分，故整流输出电压平均值Ud也不相同。见公式（2-18）、（2-19）。?的移相范围为150o。
2、阻感负载：
假设L值极大，整流电流连续且波形基本为水平线。
基本数量关系：
Ud?1.17U2cos?t
IVT（AV）?IVT?0.368Id
（2-14） 1.57
UFM?URM?U2?2.45U2
三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。
二、三相桥式全控整流电路（重点内容）
目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图2-17所示，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1―VT2―VT3―VT4―VT5―VT6。
1、带电阻负载：
三亿文库包含各类专业文献、生活休闲娱乐、高等教育、行业资料、文学作品欣赏、应用写作文书、中学教育、92晶闸管额定电流等内容。　
　。 5.型号为 KS100-8 的元件表示 双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压 为 800V 伏、额定有效电流为 100A 。 6.180°导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在 ... 　1:相关定义说明 晶闸管在环境温度为 40(C 和规定的冷却状态下,稳定结温不超过额定结温时所允许流 过的最大工频正弦半波电流的平均值。使用时应按实际电流与通... 　选 用时,额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰 值电压 2,3 倍。 2、 根据晶闸管通态电流的定义,说明什么是晶闸管的额定电流? 答... 　解: 双向晶闸管的额定电流用有效值表示, 而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。 额定电流 100A 的普通晶闸管, 其通过电流的峰值为 100A×π =314A, 则... 　symbols 说明 单位 国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为 40 C 和规定的冷却状态下,稳定结温不超过额定 结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平 均值... 　选用时,额定 电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 2,3 倍。 3、 晶闸管元件通态平均电流的选择原则是什么? 答:额定通态平均... 　晶闸管 5、反向击穿电压 VBR:反向击穿电压是指在额定结温下,晶闸管 晶闸管阳极与阴 晶闸管 极之间施加正弦半波反向电压,当其反向漏电电流急剧增加时反对应的峰值电... 　晶闸管的额定电压 UTn ? ?minU DRM ,U RRM ? UTn =(2～3)UTM UTM :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 2、额定电流 IT(AV) IT(AV) 又称为额定通态... 　2.流经晶闸管的电流波形如题图 1-41 所示,其电流最大值为 Im。试计算电流波形的平均值、 有效值。若取安全裕量为 2,问额定电流为 100A 的晶闸管,其允许...本网站试开通微、小企业商家广告业务；维修点推荐项目。收费实惠有效果！欢迎在QQ或邮箱联系！
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