单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势电阻)

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1、电力电子技术课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路设计（反电势、电阻）班级：学号：姓名：、设计目的1、把从电力电子技术课程屮所学到的理论和实践知识，在课程设计实践屮全面综合的加以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来；2、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的棊本方法和技能,培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力；二、设计任务1、通过查阅参考资料完成单相半控桥式晶闸管整流电路的设计任务；2、绘制电气控制原理图，包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图)，正确选择或设计元

2、器件，订列元器件目录清单；1.设计的主要参数及要求：设计条件：1、电源电压：交流100V/50HZ2、输出功率：500W3、移相范围30°〜150°4、负载为反电势、电阻负载2.电路元件的选择(1)整流元件的选择由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，分别如图所示a）螺栓型b）平板型c）电气符号晶闸管管芯及电路符号表示晶闸管管芯的闪部结构如图所示，是一个四层（P-N-P-N2）三端（

3、A、K、G）的功率半导体器件。它是在N型的硅基片（N,）的两边扩散P型半导体杂质层（P,、P2），形成了两个PN结J，、J2。再在1^层内扩散N型半导体杂质层队又形成另一个PN结J3。然后在相应位置放置钼片作电极，引出阳极A,阴极K及门极G,形成了一个四层三端的大功率电子元件。这个四层半导体器件由于三个PN结的存在，决定了它的可控导通特性。晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明：1）只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通，两者不可缺一。2）晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极电压对管子随后的导通或关

4、断均不起作用，故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压，只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可，脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。这个脉冲常称之为触发脉冲。3）要使已导通的晶闸管关断，必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫安）。这可以通过增大负载电阻，降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来实现。这个能保持晶闸管导通的最小电流称为维持电流，是品闸管的一个重要参数。晶闸管为什么会有以上导通和关断的特性，这与晶闸管内部发生的物理过程有关。晶闸管是一个具有四层半导体的器件，内部形成有三个PN结丄、J2、J3，晶

5、闸管承受正向阳极电压时，其中Ji、承受反向阻断电压，J2承受正向附断电压。这三个PN结的功能可以看作是一个PXP型三极管VT,（P-N-P2)和一个NPN型三极管VT2(N—P2—N2)构成的复合作用，如图1-9所示。AKA图晶闸管的等效复合三极管效应可以看出，两个晶体管连接的特点是一个晶体管的集电极电流就是另一个晶体管的基极电流，当有足够的门极电流/«流入时，两个相互复合的晶体管电路就会形成强烈的正反馈，导致两个晶体管饱和导通，也即晶闸管的导通。蠤如果晶闸管承受的是反向阳极电压，由于等效晶体管VT,、VT2均处于反压状态，无论有

6、无门极电流么晶闸管都不能导通。晶闸管的基本特性1.静态待性静态特性又称伏安特性，指的是器件端电压与电流的关系。这里介绍阳极伏安特性和门极伏安特性。(1)阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性表示晶闸管阳极与阴极之间的电压&与阳极电流厶图6.5晶闸管阳极伏安特性①正向阻断高阻区；②负阻区；③正向导通低阻区；④反向阻断高阻区阳极伏安特性可以划分为两个区域：第I象限为正向特性区，第III象限为反向特性区。第I象限的正向特性又可分为正向阻断状态及正向导通状态。(2)门极伏安特性晶闸管的门极与阴极间存在着一个PN结J3,门极伏安特性就是指这个PN

7、结上正向门极电压G与门极电流7；间的关系。由于这个结的伏安特性很分散，无法找到一条典型的代表曲线，M能用一条极限高阻门极特性和一条极限低阻门极特性之间的一片区域来代表所有元件的门极伏安特性，如图1-11阴影区域所示。UcFM图6.6晶闸管门极伏安特性2.动态特性晶闸管常应用于低频的相控电力电子电路时，有时也在高频电力电子电路屮得到应用，如逆变器等。在高频电路应用时，需要严格地考虑晶闸管的开关特性，即幵通特性和关断待性。(1)幵通待性晶闸管由截止转为导通的过程为开通过程。图1-12给出了晶闸管的开关特性。在晶闸管处在正向阻断的条件下

8、突加门极触发电流，由于晶闸管内部正反馈过程及外电路电感的影响，阳极电流的增长需要一定的时间。从突加门极电流吋刻到阳极电流上升到稳定值A的10%所需的时间称为延迟时间L而阳极电流从10%/T上升到90%A所需的吋间称为上升吋间b延迟吋间与上升吋间之和