在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，开始晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到
的电压称为反向不重复峰值电压(URSM)，或称反向转折(击穿)电压(UBR)。可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。
晶闸管的主要参数
（1）断态重复峰值电压UDRM （2）反向重复峰值电压URRM
为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值，产品合格证
在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压称为断态重复峰值电压UDRM，其数
在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压称为反向重复峰值电压URRM，此电压数值规定比反向击穿压的2～3倍作为安全系数。
（3）额定通态平均电流（额定正向平均电流）IT 内）的平均值，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。即
通常把UDRM与URRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使晶闸管遭到破坏，因而在选用
在环境温度不大于40oC和规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻性负载的单相工频半波电路中导通角不小于170°，即
这里需要特别说明的是，晶闸管允许流过的电流的大小主要取决于元件的结温，而在规定的环境温度和冷却条件下，结温 （4）维持电流IH
流约为25℃时的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。
其电流的有效值决定。因此，在使用时应按照工作中晶闸管实际流过的电流的有效值与通态平均电流所对应的电流有效值相等的原
在规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件继续导通的最小电流称为维持电流IH 。一般为几十毫安～一百多毫
8.2.6 三相桥式全控整流电路
VT3和VT5，共阳极的一组为VT2、VT4和VT6。其电路如图8.22所示
三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的。习惯上将晶
对于图8.22的电路，可以像分析三相半波可控整流电路一样，先分析若是不可控整流电路的情况，即把晶闸管都换成二极管，这种情况相当于可控整流电路的
时的情况。即要求共阴极的一组晶闸管要在
自然换相点1、3、5点换相，而共阳极的一组晶闸管则会在自然换相点2、4、6点换相。因此，对于可控整流电路，就要求触发电路在三相电源相电压正半周的1、3、5点的位置给晶闸管VT1、VT3和VT5送出触发脉冲，而在三相电源相电压负半周的2、4、6点的位置给晶闸管VT2、VT4和VT6送出触发脉冲，且在任意时刻共阴极组和共阳极组的晶闸管中都各有一只晶闸管导通，这样在负载中才能有电流通过，负载上得到的电压是某一线电压。其波形如图8.23所示。为便于分析，可以将一个周期分成6个区间，每个区
间
区间，u相电位最高，在
时刻，即对于共阴极组的u相晶闸管VT1的
的时刻，
给其加触发脉冲，VT1满足其导通的两个条件，同时假设此时共阳极组阴极电位最低的晶闸管VT6已导通，这样就形成了由电源u相经VT1、负载为正，则此时u相绕组的电流出电压
，且
后到
及VT6回电源v相的一条电流回路。若假设电流流出绕组的方向
为负。在负载电阻上就得到了整流后的直流输
为正，v相绕组上的电流
，为三相交流电源的线电压之一。
时刻，进入
区间，这时u相相电压
仍是最高，但对于共阳极组的
过
晶闸管来说，由于w相相电压为最负，即VT2的阴极电位将变得最低。所以在自然换相点２点，即
时，给晶闸管VT2加触发脉冲，使其导通，同时由于VT2的导通，使VT6承受了反向的线电压而关断
了。即共阳极组由刚才的VT6换流到VT2，则形成的电流通路仍由电源u相流出，经过还在导通的共阴极组的晶闸管VT1，向负载 同样，再过
供电，由VT2流回到电源w相，此时后至
时刻，进入
。
为最负，故
区间，VT4阴极所接的u相相电压。在
又该触发晶闸管VT4，输出电压为
。在
区间，触发导通VT5，输出电压为
区间，给共阳极组的晶闸管VT6加触发脉冲，使得输出电压变为
。以后又重复上述过程。
由图8.23的波形图可以看出，三相桥式全控整流电路中两组晶闸管的自然换相点对应相差当
。
时，各个晶闸管均是在各自的自然换相点换相，导通的顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6-V1，
，相位相差了
，也即六只晶闸管的触发脉冲依次相差
。负载上得到的
每只晶闸管轮流导通
输出电压的波形，从相电压的波形上看，共阴极晶闸管导通时，若以变压器二次侧的中点为参考点，则
整流后的输出电压为相电压正半周的包络线，而共阳极组晶闸管导通时，输出电压为相电压负半周的包络线，总的整流输出电压是两条包络线之间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。因此三相桥式全控整流电路的输出波形可用电源线电压波形表示。 由图8.23中的波形可以看出晶闸管所承受的电压即晶闸管本身导通时
的波形与三相半波电路时的分析是一样的，
为零；同组的其他相邻晶闸管导通时，就承受相应的线电压。故晶闸管承受的最大
的正反向电压仍为。而由流过一只晶闸管的电流的波形可以看出，每只晶闸管在一周期内都导通了
的波形相同。
，波形的形状与相应段的
需要特别说明的是，三相桥式全控整流电路要保证任何时候都有两只晶闸管导通，这样才能形成向负载供电的回路，并且是共阴极和共阳极组成各一个，不能为同一组的晶闸管。所以，在此电路合闸启动过程中或电流断续时，为保证电路能正常工作，就需要保证同时触发应导通的两只晶闸管，即要同时保证两只晶闸管都有触发脉冲。一般可以采用两种方式：一是采用单宽脉冲触发，即脉冲宽度大于
，小
于脉冲
，一般取，如图8.24中的，这样可以保证在第二个脉冲来的时候，前一个
，
还没有消失，这样两只晶闸管VT1和VT2会同时有脉冲，因篇幅有限，在图8.24中画出了
其他五个宽脉冲没有画出。
另一种脉冲形式是采用双窄脉冲，即要求本相的触发电路在送出本相的触发脉冲时，给前一相补发一个辅
助脉冲，两个脉冲相位相差，脉宽一般是。如图8.24中，在给晶闸管VT3送出脉冲的
同时，又给晶闸管VT2补发了一个辅助冲。虽然双窄脉冲的电路比较复杂，但其要求的触发电路的
输出功率小，可以减小脉冲变压器的体积。而单宽脉冲触发方式虽然可以少一半脉冲输出，但为了不使脉冲变压器饱和，其铁心体积要做得大一些，绕组的匝数也要多，因而漏电感增大，导致输出的脉冲前沿不陡，这样对于多个晶闸管串联时是不利的。虽然可以利用增加去磁绕组的办法来改善这一情况，但这样又会使装置复杂化。所以两种触发方式中常选用的是双窄脉冲触发方式。
8.2.7 晶闸管的触发电路
普通晶闸管是半控型电力电子器件。为了使晶闸管由阻断状态转入导通状态，晶闸管在承受正向阳极电压的同时，还需要在门极加上适当的触发电压。控制晶闸管导通的电路称为触发电路。触发电路常以所组成的主要元件名称进行分类，包括简单触发电路、单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器和计算机控制数字触发电路等。
控制GTR、GTO、功率MOSFET、IGBT等全控型器件的通断则需要设置相应的驱动电路。基极（门极、栅极）驱动电路是电力电子主电路和控制电路之间的接口。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗。另外，许多保护环节也设在驱动电路或通过驱动电路来实现。
触发电路与驱动电路是电力电子装置的重要组成部分。为了充分发挥电力电子器件的潜力、保证装置的正常运行，必须正确设计与选择触发电路与驱动电路。
晶闸管的触发信号可以用交流正半周的一部分，也可用直流，还可用短暂的正脉冲。为了减少门极损耗，确保触发时刻的准确性，触发信号常采用脉冲形式。晶闸管对触发电路的基本要求有如下几条： （1）触发信号要有足够的功率
为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流必须大于晶闸管产品参数提供的门极触发电压与触发电流值，即必须保证具有足够的触发功率。例如，KP50要求触发电压不小于3.5V，触发电流不小于100mA；KP200要求触发电压不小于4V，触发电流不小于200mA。但触发信号不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流，以防损坏晶闸管的门极。在触发信号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，允许触发电压或触发电流的幅值在短时间内大大超过铭牌规定值。 （2）触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步
为了保证电路的品质及可靠性，要求晶闸管在每个周期都在相同的相位上触发。因此，晶闸管的触发电压必须与其主回路的电源电压保持固定的相位关系，即实现同步。实现同步的办法通常是选择触发电路的同步电压，使其与晶闸管主电压之间满足一定的相位关系。 （3）触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡
为使被触发的晶闸管能保持住导通状态，晶闸管的阳极电流在触发脉冲消失前必须达到擎住电流，因此，要求触发脉冲应具有一定的宽度，不能过窄。特别是当负载为电感性负载时，因其中电流不能突变，更需要较宽的触发脉冲，才可使元件可靠导通。例如，单相整流电路，电阻性负载时脉冲宽度应大于10us，电感性负载时则因大于100us；三相全控桥中，采用单脉冲触发时脉宽应大于60°（通常取90°），而采用双脉冲触发时，脉宽为10°左右即可。此外，很多晶闸管电路还要求触发脉冲具有陡的前沿，以实现精确的触发导通控制。
（4）触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求
触发脉冲的移相范围与主电路的型式、负载性质及变流装置的用途有关。例如，单相全控桥电阻负载要求触发脉冲移相范围为180°，而电感性负载（不接续流管时）要求移相范围为90°。三相半波整流电路电阻负载时要求移相范围为150°，而三相全控桥式整流电路电阻负载时要求移相范围为120°。
8.3.6 转速、电流双闭环直流调速系统组成及静特性
问题的提出
在工业部门中，有许多生产机械，例如龙门刨床、可逆轧钢机等，由于生产的需要及加工工艺特点，经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，起到和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产率，如何缩短这一部分时间，以充分发挥生产机械效能，提高生产率，是转速控制系统首先要解决的问题。为此，在电动机最大电流（转矩）受限制的约束条件下，希望充分发挥电动机的过载能力，在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许的最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，在电动机起动到稳态转速后，又让电流（转矩）立即降下来，使转矩与负载转矩相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程如图8.43所示，起动电流呈方形波，转速是线性增长的。这种在最大电流（转矩）受限制条件下调速系统能得到最快起动过程的控制策略称为“最短时间控制”或“时间最优控制”。
为了实现在允许条件下最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈可以保持该量基本不变，因此采用电流负反馈应该能得到近似的恒流过程。前面讨论的电流截止负反馈调速系统，在起动过程中具有限流作用，使起动电流不超过电机的最大允许电流值，但并不能保证在整个起动过程中以恒定电流起动。例如对于图8.51所示的采用PI调节器的电流截止负反馈闭环调速系统，在稳态时，它要力图使大电流为idm=（
+
）/β（因
）。当转速上升时，
,在电动机转速为零时，其最增大，起动电流则随之下降，因
此实际起动过程如图8.44所示。显然，它与理想起动过程较大区别，要慢得多。原因是这种系统的转速反馈信号和电流反馈信号在一点进行综合，加到一个调节器的输入端，在起动过程中两种反馈都起作用；正常负载时实现速度调节，电流超过临界值时进行电流调节，达到最大电流后马上又降下来，使电动机转矩也随之减小，因此加速过程必然加长。再者，一个调节器同时要完成两种调节任务，调节器的动态参数也无法保证两种调节过程同时具有良好的动态品质。
转速、电流双闭环调速系统的组成
图8.45所示为转速、电流双闭环调速系统的原理框图。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串联连接。把转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入，用电流调节器的输出去控制晶管整流的触发器。从闭环结构上看，电流调节环在里面，是内环；转速调节环在外面，叫做外环。
为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器通常都采用PI调节器。在图8.45中，标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照触发器GT的控制电压
为正电压的情况标
出的，而且考虑运算放大器的反相作用。通常，转速电流两个调节器的输出值是带限幅的，转速调节器的输出限幅电压为
，它决定了电流调节器给定电压的最大值；电流调节器的输出限幅电压是
，它限
制了晶闸管整流装置输出电压的最大值。