④按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：单极型器件：电力MOSFET、肖特基势垒二极管等双极型器件：电力二极管/GTO/GTR/等复合型器件：电力MOSFET/IGBT等目前小功率场合使用电力MOSFET，中等功率使用IGBT，大功率场合使用晶闸管或GTO
第三章整流电路
3-1单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20mH，U2=100V，求当??0?时和60?时的负载电流Id，并画出Ud与Id波形。
解：??0?时，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压U2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压U2的一个周期中下列方程成立：
Ldid?2U2sin?tdt
考虑到初始条件：当?t?0时id=0可解方程：
Id＝12?2?2U2（1－cos?t）?L 2U?（1－cos?t）d(?t)?L 2U2?22.51(A)?L
Id??0?Ud与Id的波形如下图：
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当a=60?时，在U2的正半周期60?~180?期间，晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在U2负半周期180?~300?期间释放，因此在U2的一个周期中60?~300?期间，下列微分方程成立：
Ldid?2U2sin?tdt
考虑到初始条件：当?t?60?时id=0可解方程得：
2U21（－cos?t)dt2id=
其平均值为
Id=
12???5?332U212U2(?cos?t)d(?t)?＝11.25(A)?L22?L
此时Ud与id的波形如下图：
3-2 图1为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明:①晶闸管承受的最大反向电压为22U2;②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。 因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二
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次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α相同时，对于电阻负载：(0~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等；( π~π+α)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(π+α~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U2。 对于电感负载： (π~π+α)期间，单相全波电路中VTl导通，单相全控桥电路中VTl、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (π+α~2π+α)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。 可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。
3-3单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，当α=30°时，要求：
①作出Ud、Id、和I2的波形；
②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①Ud、Id、和I2的波形如下图：
②输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为： Ud=0.9U2cosα=0.9×100×cos30°＝77.97V Id＝Ud/R=77.97/2=38.99A I2=Id=38.99(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U2=1002=141.4(V) -
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考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
UN=(2~3)×141.4=283~424(V) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为：
IVT=Id/2=27.57(A) 晶闸管的额定电流为：
IN=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-4单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
解：注意到二极管的特点:承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：
3-5单相桥式全控整流电路，U2 =100V，负载R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当α=45°时，要求： ①作出Ud、Id和I2的波形；；
②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2； ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①Ud、Id和I2的波形如下图：
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②整流输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次测电流有效值I分别为： Ud=0.9U2cosα=0.9×100×cos45°=63.64V
Id=(Ud一E)/R=(63.64一60)/2=1.82A I2=Id=1.82(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U2=1002=141.4V
流过每个晶闸管的电流有效值为： IVT=Id/2=1.29A 故晶闸管的额定电压为：
UN=(2~3)×141.4=283~424(V) 晶闸管的额定电流为：
IN=(1.5~2)×1.29/1.57=1.23~1.64(A)
晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-6晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管)，电路如图2所示，U2=100V电阻电感负载,，R=20，L值很大，当α=60°时求流过器件电流的有效值，并作出Ud、Id、IVT、ID的波形。 解：Ud、Id、IVT、ID的波形如下图：
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