式中:η——称为分压比,其值一般在0.3—0.85之间,如果发射极电压V E由零逐渐增加,就可测得单结晶体管的伏安特性,见图二:

  (1)当V e〈ηVb b时,发射结处于反向偏置,管子截止,发射极只有很小的漏电流I ceo。

  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。

  晶管又称为晶体闸流管,可控硅整流(Silicon Controlled Rectifier--SCR),开辟了电力电子技术快速地发展和大范围的应用的崭新时代; 20世纪80年代以来,开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高,工作可靠,以被大范围的应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域,成为功率低频(200Hz 以下)装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲,晶闸管还包括其许多类型的派生器件

  式中:Rb1——第一基极与发射结之间的电阻,其数值随发射极电流i e而变化, rb2为第二基极与发射结之间的电阻,其数值与i e无关;发射结是PN结,与二极管等效。

  (3)随着发射极电流I e的一直上升,V e不断下降,降到V点后,V e不再下降了,这点V称为谷点,与其对应的发射极电压和电流,称为谷点电压V v和谷点电流I v。

  (4)过了V后,发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态,所以u c继续增加时,i e便缓慢的上升,显然V v是维持单结晶体管导通的最小发射极电压,如果V e〈V v,管子重新截止。

  单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路,它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。

  根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路(负载为阻感性负载)。

  单结晶体管原理单结晶体管(简称UJT)又称基极二极管,它是一种只有PN结和两个电阻接触电极的半导体器件,它的基片为条状的高阻N型硅片,两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。其结构,符号和等效电如图3.1.1.1所示。

  GTO的导通机理与SCR是完全一样的。GTO一旦导通之后,门极信号是可以撤除的,在制作时采取了特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和,而不像普通晶闸管那样处于深饱和状态,这样做才能够用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。GTO在关断机理上与SCR是不同的。门极加负脉冲即从门极抽出电流

  GTO的内部结构与普通晶闸管相同,都是PNPN四层结构,外部引出阳极A、阴极K和门极G如图1.3。和普通晶闸管不同,GTO是一种多元胞的功率集成器件,内部包含十个甚至数百个共阳极的小GTO元胞,这些GTO元胞的阴极和门极在器件内部并联在一起,使器件的功率可以到达相当大的数值。

  晶闸管由四层半导体(P1、N1、P2、N2)组成,形成三个结J1(P1N1)、J2 (N1P2)、J3(P2N2),并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极,如图1.2(左)所示。由于具有扩散工艺,具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.1.1.2(右)所示的两个晶闸管T1(P1-N1-P2)和(N1-P2-N2)组成的等效电路。

  称为门极触发电路。也正是由于能过门极只能控制其开通,不能控制其关断,晶闸管才被称为半控型器件。

  单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍,在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半;且功率因数提高了一半。

  单相半波相控整流电路因其性能较差,实际中很少采用,在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。

  根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路(负载为阻感性负载)。

  我们知道,单相整流器的电路形式是各种各样的,整流的结构非常多的。因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案:

  对每个导电回路来控制,相对于全控桥而言少了一个控制器件,用二极管代替,有利于降低损耗!如果不加续流二极管,当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时,由于电感储能不经变压器二次绕组释放,只是消耗在负载电阻上,会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud为正弦,另外半周期为ud为零,其平均值保持稳定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,即为失控。所以必须加续流二极管,以免发生失控现象。

  可关断晶闸管简称GTO。它具有普通晶闸管的全部优点,如耐压高,电流大等。同时它又是全控型器件,即在门极正脉冲电流触发下导通,在负脉冲电流触发下关断。

  I e显著增加,rb1阻值迅速减小,V e相应下降,这种电压随电流增加反而下降的特性,称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点,与其对应的发射极电压和电流,分别称为峰点电压I p和峰点电流I p。I p是正向漏电流,它是使单结来自体管导通所需的最小电流,显然V p=ηVb b。

  由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域,利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制,而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处,因此要学好这门课就一定要做好实验和课程设计,因而咱们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用十分普遍,而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础,故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。

  单相半控整流电路的优点是:线路简单、调整方便。弱点是:输出电压脉动冲大,负载电流脉冲大(电阻性负载时),且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化,变压器不能充分的利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小,功率因数高,变压器二次电流为两个等大反向的半波,没有直流磁化问题,变压器利用率高的优点。

  此电路对每个导电回路来控制,无须用续流二极管,也不会失控现象,负载形式多样,整流效果好,波形平稳,应用广泛。变压器二次绕组中,正负两个半周电流方向相反且波形对称,平均值为零,即直流分量为零,不存在变压器直流磁化问题,变压器的利用率也高。

  此电路变压器是带中心抽头的,结构很复杂,只要用2个可控器件,单相全波只用2个晶闸管,比单相全控桥少2个,因此少了一个管压降,相应地,门极驱动电路也少2个,但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。不存在直流磁化的问题,适用于输出低压的场合作电流脉冲大(电阻性负载时),,且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化,变压器不能充分的利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小,功率因数高,变压器二次电流为两个等大反向的半波,没有直流磁化问题,变压器利用率高的优点。相同的负载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍,在均电流

  在晶闸管的家族中,除了最常用的普通型晶闸管之外,根据不同的的实际要,珩生出了一系列的派生器件,主要有快速晶闸管(FST)、双向晶闸管(TRIAL)、可关断晶闸管(GTO)、逆导晶闸管、(RCT)和光控晶闸管。

  (1)基极间电阻Rb b发射极开路时,基极b1,b2之间的电阻,一般为2-10千欧,其数值随温度的上升而增大。

  (3)eb1间反向电压Vcb1 b2开路,在额定反向电压Vcb2下,基极b1与发射极e之间的反向耐压。

  (4)反向电流I eo b1开路,在额定反向电压Vcb2下,eb2间的反向电流。

  随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也慢慢变得高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构相对比较简单、控制方便、稳定性很高,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大,电流中谐波分量相应增大,因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路,就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制,可以使其输入电流非常接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器,它具有广泛的应用前景