（a） 双晶体管模型 （b）工作原理
图3.2 晶闸管的双晶体管模型和工作原理
3．晶闸管的门极触发条件
（1）:晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通； （2）：晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通； （3）晶闸管一旦导通门极就失去控制作用； （4）要使晶闸管关断，只能使其电流小到零一下。
晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流ＩＧ的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。
3.2 可关断晶闸管
可关断晶闸管简称GTO
（1）可关断晶闸管的工作原理
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，在制作时采用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，这样可以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（即抽出饱和导通时储存的大量载流子），强烈正反馈使器件退出饱和而关断。
由于单相桥式全控整流带电阻性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
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3.3 晶闸管选取
晶闸管主要参数:
1、额定电压UTN
通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压：
UTN=（2～3）UTM （3-1） 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) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
ITN：额定电流有效值，根据管子的IT(AV) 换算出 I(AV)、ITM. ITN三者之间的关系：
ITN= 1/2??(2sinwt)2d(wt) = Im/2=0.5Im (3-2)
0?IT(AV) =1/2??Imsinwtd(wt)?Im?0.318Im (3-3)
03、额定电流IT(AV)
维持电流是指晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。维持电流与结温有关，结温越高，维持电流越小，晶闸管越难关断。
4、掣住电流IL
晶闸管刚从阻断状态转变为导通状态并撤除门极触发信号，此时要维持元件 导通所需的最小阳极电流称为掣住电流。一般掣住电流比维持电流大（2～4）倍。
? 7
5、通态平均管压降 UT(AV)
指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.4～1.2V。
6、门极触发电流Ig
在常温下，阳极电压为6V时，使晶闸管能完全导通所用的门极电流，一般为 毫安级。
7、断态电压临界上升率di/dt
在额定结温和门极开路的情况下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。一般为每微秒几十伏。
8、通态电流临界上升率di/dt
在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。若晶闸管导通时电流 上升太快，则会在晶闸管刚开通时，有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而损坏晶闸管。
9、波形系数
有直流分量的电流波形，其有效值I与平均值Id之比称为该波形的波形系数，用Kf表示：
Kf?I (3-4) Id额定状态下， 晶闸管的电流波形系数：
Kf?ITnIT(AV)??2?1.57
(3-5)
参数计算如下：
由设计要求知U2?100V，此时代入（2-1）可得最大输出电压：
22U2(cos???sin?) =101.5V，满足要求。
?
假设负载电感很大，负载电流连续且波形近似为一水平线，则该电路负载为：
R=Ud2/P=902/500=16.2Ω 晶闸管承受的最大反向电压为 ：
2U2?1002V?141V
取2-3倍裕量：
UN?(2~3)*1002?283~424V 取晶闸管的额定电压为400V
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流过晶闸管电流有效值最大为： Idmax=P/Udm=500/101.5=4.9A
考虑到安全裕量，故晶闸管额定电流为： I=（1.5～2）Idmax =7.35V～9.8A 取晶闸管的额定电流为10A
经过查询知本次课设中选取四个晶闸管型号为KPI0
表一：KPI0的参数 型号参数 KPI0
正向平均电流 正反峰值电压 门极触发电压 触发电流门极 10A 100-2000V <=3.0 <=100 3.4 变压器的选择
根据参数计算可知:变压器应选变比为K?容量至少为500VA
U2220V??2.2 Ud100V3.5 性能指标分析
整流电路的性能常用两个技术指标来衡量：一个是反映转换关系的用整流输出电压的平均值表示；另一个是反映输出直流电压平滑程度的，称为纹波系数。
（1)整流输出电压平均值
Ud=
???1???2U2sin?td??t?=
22?U2cos?=0.9U2cos? (3-6)
（2)纹波系数
纹波系数Kr用来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即
U2?UdULrKr??
UdUd （3-7）
22
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第四章 辅助电路的设计
4.1 触发电路的设计
对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极
之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。触发电路亦称驱动电路。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。
对触发电路的要求：
1、触发信号可为直流、交流或脉冲电压。
2、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产品。晶闸管器件出厂时，所标注的门极触发电流Igt、门极触发电压U是指该型号的所有合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以触发脉冲应一定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡。由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间。只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发信号应有足够的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一般为0.5~1MS，相当于50HZ、18度电度角。为了可靠地、快速地触发大功率晶闸管，常常在 触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。
3、触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不能太大，以防止损坏其控制极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。
4、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。
例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，要求触发脉冲的移项范围是0
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