1、 电力牵引系统归为二大类，一类是采用直流牵引电动机的牵引系统我们称为直流传动系统；另一类采用交流异步牵引电动机的牵引系统我们称为交流传动系统。交流传动系统，在变频调速技术成熟以前，变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等都只在一些特定场合有一定的应用，但由于其性能较差，很难运用在机车的牵引传动系统中。而直流调速系统具有较优良的静、动态性能指标，且控制简单，因此，早期的电力机车牵引传动系统基本上采用直流牵引传动系统。韶山系列电力机车的电传动系统是按通用化、标准化、系列化原则设计的交-直传动电力机车，由主电路、辅助电路和控制电路组成，SS6型与SS4B型电力机车电气线路相比，仅在6轴与4轴组合上有
2、区别。本项目以SS6型电力机车为例。通过SS6型电力机车牵引传动系统维护与调试项目的学习，使学生掌握交直电力机车直流牵引传动系统的结构及主电路工作原理与基本控制原理，培养学生利用相关仪器、设备对直流牵引传动系统维护、调试及常见故障分析与检修的能力；掌握牵引变流器检查维护的安全操作规范。【项目描述【项目描述】n1、掌握交直电力机车牵引传动系统的结构及主电路工作原理与基本控制原理；n2、了解交直电力机车直流牵引传动系统的主要设备；n3、掌握直流牵引传动系统常用电力电子器件的结构与工作原理及特性；n4、掌握直流牵引电机的结构、工作原理与技术参数；n5、掌握交直机车调速与制动的工作原理；n6、培养学生
3、利用相关仪器、设备对交直机车直流牵引传动系统维护、调试及常见故障分析与检修的能力；n7、掌握牵引变流器检查维护的安全操作规范。【学习目标学习目标】n 机车一般采用内燃牵引与电力牵引两大类。早期以内机车一般采用内燃牵引与电力牵引两大类。早期以内燃牵引为主，自从电气化铁路问世以业，电力牵引因为功燃牵引为主，自从电气化铁路问世以业，电力牵引因为功率大、速度高、效率高、过载能力强逐步成为机车牵引的率大、速度高、效率高、过载能力强逐步成为机车牵引的主流。采用直流牵引电动机的牵引系统我们称为直流牵引主流。采用直流牵引电动机的牵引系统我们称为直流牵引传动系统；另一类采用交流异步牵引电动机的牵引系统我传动系统
4、；另一类采用交流异步牵引电动机的牵引系统我们称为交流牵引传动系统。们称为交流牵引传动系统。n 轨道交通车辆电力传动方式按接触网和牵引电动机所采轨道交通车辆电力传动方式按接触网和牵引电动机所采用的电流制进行分类，分为：（用的电流制进行分类，分为：（1）直）直-直流传动；（直流传动；（2）交交-直流传动；（直流传动；（3）直）直-交流传动；（交流传动；（4）交）交-直直-交流传动。交流传动。【项目导入【项目导入】图1-1 电力机车传动系统示意图图1-2（a）内燃机车直流牵引传动系统示意图图1-2(b)电力机车直流牵引传动系统示意图【项目导入【项目导入】【学习目标】：【学习目标】：l 完成本课题的学
5、习后，能够用万用表测试晶闸管和单完成本课题的学习后，能够用万用表测试晶闸管和单结晶体管的好坏。结晶体管的好坏。l 掌握晶闸管工作原理。掌握晶闸管工作原理。l 分析单相半波整流电路的工作原理。分析单相半波整流电路的工作原理。l 分析单结晶体管触发电路的工作原理。分析单结晶体管触发电路的工作原理。l 掌握触发电路与主电路电压同步的基本概念。掌握触发电路与主电路电压同步的基本概念。l 掌握有源逆变的工作原理，有源逆变的条件。掌握有源逆变的工作原理，有源逆变的条件。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理一、晶闸管的工作原理一、晶闸管的工作原理1晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管引出三个极，阳
6、晶闸管引出三个极，阳极极A、阴极、阴极K、门极、门极（控制极）（控制极）G小电流塑封式小电流塑封式小电流螺旋式阴极（K）阴极（K）阳极（A）阳极（A）门极（G）门极（G）1晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的符号晶闸管的符号1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理1晶闸管的结构晶闸管的结构 晶闸管的内部结构晶闸管的内部结构 晶闸管等效电路晶闸管等效电路1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理 实验电路实验电路1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理 实验步骤实验步骤:第一步：按图（第一步：按图（a）接线，阳极和阴极之间加反向电
7、压，门极和）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第二步第二步：按图（按图（b）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第三步第三步：按图（按图（c）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和阴极之间加正向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。阴极之间加正向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第四步：按图（第四步：按图（d）接线，阳极和阴极之间加正向电压
8、，门极和）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理 第五步第五步：按图（按图（e）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。第六步：按图（第六步：按图（f）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和阴极之间也加正向电压，指示灯亮，晶闸管导通。极和阴极之间也加正向电压，指示灯亮，晶闸管导
9、通。第七步：按图（第七步：按图（g）接线，去掉触发电压，指示灯亮，晶闸）接线，去掉触发电压，指示灯亮，晶闸管仍导通。管仍导通。第八步第八步：按图（按图（h）接线，门极和阴极之间加反向电压，指）接线，门极和阴极之间加反向电压，指示灯亮，晶闸管仍导通。示灯亮，晶闸管仍导通。第九步：按图（第九步：按图（i）接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，）接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大，晶闸管阳极电流减小，当电流减小到一定值时，指示灯熄灭，晶晶闸管阳极电流减小，当电流减小到一定值时，指示灯熄灭，晶闸管关断。闸管关断。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理实验现象与结论实验
10、现象与结论实验顺序实验前灯的情况实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ug导通实验1暗反向反向暗晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何电压，它都处于关断状态2暗反向零暗3暗反向正向暗1暗正向反向暗晶闸管同时在正向阳极电压与正向门极电压作用下，才能导通2暗正向零暗3暗正向正向亮关断实验1亮正向正向亮已导通的晶闸管在正向阳极作用下，门极失去控制作用2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐渐减小到接近于零）任意暗晶闸管在导通状态时，当阳极电压减小到接近于零时，晶闸管关断1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理 晶闸管关断实验说明：晶闸管关断实验说明：（1
11、）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或）当晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极是否有正向触发电压或者承受反向电压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子，者承受反向电压，晶闸管不导通，只有很小的的反向漏电流流过管子，这种状态称为反向阻断状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单这种状态称为反向阻断状态。说明晶闸管像整流二极管一样，具有单向导电性。向导电性。（2）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电压，）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上反向电压或者不加电压，晶闸管不导通，这种状态称为正向阻断状态。这是二极管所不具备的。晶闸管不导通，这种状态称为正向阻断
12、状态。这是二极管所不具备的。（3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导通，这种状态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控导通，这种状态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特性。特性。（4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处于导通状态。即门极对管子不再具有控制作用。处于导通状态。即门极对管子不再具有控制作用。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2工作原理工作原理 结论：结论：1.晶闸管导通条件：晶闸管导
13、通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电阳极加正向电压、门极加适当正向电压。压。2.关断条件：关断条件：流过晶闸管的电流小于维持电流。流过晶闸管的电流小于维持电流。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理二、二、晶闸管特性与主要参数晶闸管特性与主要参数1晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性 晶闸管的阳极与阴极间电压和阳极电流之间的关系，称为阳晶闸管的阳极与阴极间电压和阳极电流之间的关系，称为阳极伏安特性。极伏安特性。晶闸管阳极伏安特性晶闸管阳极伏安特性1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数（1）晶闸管的电压定额）晶闸管的电压定额1
14、）断态重复峰值电压）断态重复峰值电压UDRM 规定，当门极断开晶闸管处在额定结温时，允许重复规定，当门极断开晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值加在管子上的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值电压，用电压，用UDRM表示。表示。2）反向重复峰值电压）反向重复峰值电压URRM 规定当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复规定当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的反向峰值电压为反向重复峰值电压，用加在管子上的反向峰值电压为反向重复峰值电压，用URRM表示。表示。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要
15、参数3）额定电压）额定电压 将将UDRM和和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。管的额定值。通常标准电压等级规定为：电压在通常标准电压等级规定为：电压在1000V以下，每以下，每100V为一级，为一级，1000V到到3000V，每，每200V为一级，用百位数或千为一级，用百位数或千位和百位数表示级数。位和百位数表示级数。选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的压的23倍，即：倍，即：（）TnUTMU（）1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数
16、4）通态平均电压）通态平均电压UT（AV）在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时，在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时，阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管压降），约为压降），约为1.5V。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 （2）晶闸管的电流定额）晶闸管的电流定额 1）额定电流）额定电流:通态平均电流是指在环境温度为通态平均电流是指在环境温度为40和规定的和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170电阻性负载电路中
17、，当电阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值，称为晶闸管的额定电流。均值，称为晶闸管的额定电流。晶闸管的电流的有效值与额定值的的关系为：晶闸管的电流的有效值与额定值的的关系为：例如额定电流为例如额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为的晶闸管，其允许通过的电流有效值为157A。T(AV)Tn57.1II1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 选择晶闸管额定电流的原则：选择晶闸管额定电流的原则：管子在额定电流时的电流有管子在额定电流时的电流有
18、效值大于其所在电路中可能流过的最大电流的有效值，同时取倍的余效值大于其所在电路中可能流过的最大电流的有效值，同时取倍的余量，即：量，即：TmTT(AV)25.1(57.1III57.1)25.1(TmT(AV)II1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题例题例例1-1 一晶闸管接在一晶闸管接在220V交流电路中，通过晶闸管电交流电路中，通过晶闸管电流的有效值为流的有效值为50A，问如何选择晶闸管的额定电压，问如何选择晶闸管的额定电压和额定电流？和额定电流？1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题解答例题解答解：晶闸管额定电压解：晶闸管额定电压 （23）=（23）
19、220V=622933V按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取800V，即，即8级。级。晶闸管的额定电流晶闸管的额定电流 =（1.52）=4864A按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取50A。TnUMTU257.1)25.1(TmT(AV)IIA57.1501.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2）维持电流）维持电流IH 在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降到刚好能保在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降到刚好能保持导通的最小阳极电流称为维持电流持导通的最小阳极电流称为维持电流IH。3）擎住电流）擎住电流IL 在晶闸管加上触发电压，当元件
20、从阻断状态刚转为导通状态在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚转为导通状态就去除触发电压，此时要保持元件持续导通所需要的最小阳极就去除触发电压，此时要保持元件持续导通所需要的最小阳极电流，称擎住电流电流，称擎住电流IL。4）断态重复峰值电流）断态重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流和反向重复峰值电流IRRM IDRM和和IRRM分别是对应于晶闸管承受断态重复峰值电压分别是对应于晶闸管承受断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压和反向重复峰值电压URRM时的峰值电流。时的峰值电流。5）浪涌电流）浪涌电流 ITSM是一种由于电路异常情况（如故障）引起的并使结温超过是一种由于电路异常情况（如故
21、障）引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。额定结温的不重复性最大正向过载电流。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 （3）门极参数）门极参数 1）门极触发电流）门极触发电流 室温下，在晶闸管的阳极室温下，在晶闸管的阳极阴极加上阴极加上6V的正向阳极电压，管的正向阳极电压，管子由断态转为通态所必需的最小门极电流，称为门极触发电流。子由断态转为通态所必需的最小门极电流，称为门极触发电流。2）门极触发电压）门极触发电压 门极触发电压产生门极触发电流所必需的最小门极电压，称门极触发电压产生门极触发电流所必需的最小门极电压，称为门极触发电
22、压。为门极触发电压。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数（4）动态参数）动态参数 1）断态电压临界上升率）断态电压临界上升率du/dtdu/dt是在额定结温和门极开路的情况下，不导致从断态到通态是在额定结温和门极开路的情况下，不导致从断态到通态转换的最大阳极电压上升率。转换的最大阳极电压上升率。2）通态电流临界上升率）通态电流临界上升率di/dtdi/dt是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。电流上升率。1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的主要参
23、数晶闸管的主要参数（5）晶闸管的型号）晶闸管的型号根据国家的有关规定，普通晶闸管的型号及含义如下：根据国家的有关规定，普通晶闸管的型号及含义如下：1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题例题 例例12：根据调节灯电路中的参数，确定本课题中：根据调节灯电路中的参数，确定本课题中晶闸管的型号晶闸管的型号?1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题解答例题解答解：解：第一步：第一步：单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受得的最大电单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受得的最大电压压第二步：第二步：考虑考虑23倍的余量倍的余量 （23）（23）第三步：第三步：确定所需晶闸
24、管的额定电压等级确定所需晶闸管的额定电压等级因为电路无储能元器件，因此选择电压等级为因为电路无储能元器件，因此选择电压等级为7的晶闸管就可以满的晶闸管就可以满足正常工作的需要了。足正常工作的需要了。V311220222TMUUMTUV622V311（）（1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题解答例题解答第四步第四步：根据白炽灯的额定值计算出其阻值的大小根据白炽灯的额定值计算出其阻值的大小第五步：第五步：确定流过晶闸管电流的有效值为：确定流过晶闸管电流的有效值为：流过晶闸管的平均电流为：流过晶闸管的平均电流为：1210402202dRA08.0121022045.045.02d
25、dRUI1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理例题解答例题解答由此可得，当时流过晶闸管电流的最大有效值为：由此可得，当时流过晶闸管电流的最大有效值为：第六步：第六步：考虑考虑1.52倍的余量倍的余量第七步：第七步：确定晶闸管的额定电流确定晶闸管的额定电流:因为电路无储能元器件，所以选择额定电流为因为电路无储能元器件，所以选择额定电流为1A的晶的晶闸管可以需要。闸管可以需要。由以上分析确定晶闸管应选用的由以上分析确定晶闸管应选用的型号型号为为：KP1-7 A128.0A08.057.157.1TmdIIA256.0A193.0128.0)25.1()25.1(TmAIA283.0T
26、(AV)I1.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理不控整流：以二极管作为整流器件，输出的直流电压大小不不控整流：以二极管作为整流器件，输出的直流电压大小不 能调节；能调节；可控整流：以晶闸管作为整流器件，通过改变晶闸管可控整流：以晶闸管作为整流器件，通过改变晶闸管 的触发角来调节输出的直流电压的大小。的触发角来调节输出的直流电压的大小。教学单元二、单相整流电路教学单元二、单相整流电路按输入交流电相数可分为单相整流与三相整流。按输入交流电相数可分为单相整流与三相整流。单相整流可分为单相半波整流与单相桥式整流。单相整流可分为单相半波整流与单相桥式整流。三相整流同样可分为三相半波整流与三
27、相桥式整流。三相整流同样可分为三相半波整流与三相桥式整流。整流：将交流电变成直流电（整流：将交流电变成直流电（ACDC）。）。根据整流后直流电压是否可调分为不控整流与可控整流根据整流后直流电压是否可调分为不控整流与可控整流。1.2 单相整流电路单相整流电路22020245.0)0cos1(22cos22)(dsin221UUtUttU1 1单相半波不控整流单相半波不控整流不控整流电路不控整流电路输出电压平均值：输出电压平均值：0 期间：电源电压期间：电源电压U2上端为正，下端为负，上端为正，下端为负，二极管承受正向电压而导通。忽略管压降，灯二极管承受正向电压而导通。忽略管压降，灯泡两端电压等于
28、电源电压泡两端电压等于电源电压U2。2 期间：电源电压期间：电源电压U2下端为正，上端为下端为正，上端为负，二极管承受反向电压而截止，灯泡两端无负，二极管承受反向电压而截止，灯泡两端无电压。电压。0d)(21Udttf一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路0 期间期间 2 期间期间1.2 单相整流电路单相整流电路半波整流案例：调光灯半波整流案例：调光灯（a）调光灯）调光灯灯泡的亮度由灯泡从电源吸收的功率决定。灯泡的亮度由灯泡从电源吸收的功率决定。RUp2功率功率所以调节灯泡两端的电压，就能调节灯泡的亮度。所以调节灯泡两端的电压，就能调节灯泡的亮度。（b）调光灯电路原理图）调光灯电路原理图2、
29、单相半波可控整流电路带电阻性负载、单相半波可控整流电路带电阻性负载1.2 单相整流电路单相整流电路2 2、单向半波可控整流带电阻性负载、单向半波可控整流带电阻性负载n名词术语和概念名词术语和概念：n控制角控制角：控制角也叫触发角或触发延迟：控制角也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。发脉冲出现之间的电角度。n导通角导通角：是指晶闸管在一周期内处于导：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。通的电角度。n移相：移相：移相是指改变触发脉冲出现的时刻，移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角的大小。即改变控制角的大小。n
30、移相范围：移相范围：移相范围是指一个周期内触发移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。化范围。调光灯主电路调光灯主电路1.2 单相整流电路单相整流电路（1）单相半波可控整流工作过程分析）单相半波可控整流工作过程分析输出电压与晶闸管两端波形输出电压与晶闸管两端波形1）在在0 期间：期间：晶闸管承受正向电压，晶闸管承受正向电压，此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。零。2）在在时刻：晶闸管继续承受正向电压，时刻：晶闸管继续承
31、受正向电压，门极加上触发信号，晶闸管被触发导通，门极加上触发信号，晶闸管被触发导通，电源电压电源电压u2施加在负载上，忽略晶闸管管施加在负载上，忽略晶闸管管压降，负载两端波形与电源电压相同，输压降，负载两端波形与电源电压相同，输出电压出电压ud=u2。0 期间期间单相半波整流主电路单相半波整流主电路1.2 单相整流电路单相整流电路（1）工作过程分析）工作过程分析3）在在时刻：时刻：交流电压过零，流过晶闸管交流电压过零，流过晶闸管的阳极电流等于零，晶闸管关断。的阳极电流等于零，晶闸管关断。2 期间，晶闸管承受反向电压不能导期间，晶闸管承受反向电压不能导通，输出电压与电流都等于零。通，输出电压与电
32、流都等于零。4）晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通期晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通期间，忽略晶闸管的管压降，间，忽略晶闸管的管压降，UVT=0，在晶闸管截止期间，管子将承受全部电在晶闸管截止期间，管子将承受全部电源反向电压。源反向电压。5)移相范围：移相范围：0 输出电压与晶闸管两端波形输出电压与晶闸管两端波形 2 期间期间1.2 单相整流电路单相整流电路 时波形时波形（a）输出电压波形）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形）晶闸管两端电压波形触 发导 通时刻过零关断时刻o30（2）不同角度时的波形分析）不同角度时的波形分析输出电压实测输出电压实测波形波形晶闸管两端电晶闸管两端电压实测波形压实
33、测波形1.2 单相整流电路单相整流电路（2）不同角度时的波形分析）不同角度时的波形分析o60（a）输出电压波形）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形）晶闸管两端电压波形输出电压实测输出电压实测波形波形晶闸管两端电晶闸管两端电压实测波形压实测波形1.2 单相整流电路单相整流电路（2）不同角度时的波形分析）不同角度时的波形分析o120（a）输出电压波形）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形）晶闸管两端电压波形晶闸管两端电晶闸管两端电压实测波形压实测波形输出电压实测输出电压实测波形波形1.2 单相整流电路单相整流电路（3）单相半波可控整流带电阻性负载电路参数的计算）单相半波可控整流带电阻性负载电路参
34、数的计算1）输出电压平均值与平均电流的计算：输出电压平均值与平均电流的计算：2TM2UU2cos145.0cos22)(dsin221)(21222dUtUttUdttfU2cos145.0d2dddRURUI2）晶闸管可能承受的正反向峰值电压为：）晶闸管可能承受的正反向峰值电压为：42sin2cos2IUUISP3)功率因数功率因数1.2 单相整流电路单相整流电路电感中电感中电流电流与与感应电动势感应电动势的关系：的关系：当电感中电流发生变化，电感产生的感应电动势将阻止电流变化当电感中电流发生变化，电感产生的感应电动势将阻止电流变化趋势。趋势。电感中电流愈大其储存的能量愈大。电感中电流愈大其
35、储存的能量愈大。当电流增大时，电感将当电流增大时，电感将产生左正右负的自感电势，产生左正右负的自感电势，阻碍电流的增大。阻碍电流的增大。电流的电流的方向与电压方向相同，电方向与电压方向相同，电感储存能量。感储存能量。当电流减小时，电感将当电流减小时，电感将产生左负右正的自感电势，产生左负右正的自感电势，阻碍电流的减小，电流的方阻碍电流的减小，电流的方向与电压方向相反，电感释向与电压方向相反，电感释放能量。放能量。2 单相半波整流带电感性负载单相半波整流带电感性负载1.2 单相整流电路单相整流电路（1）无续流二极管时）无续流二极管时1）在在0 期间：期间：晶闸管阳极承受晶闸管阳极承受正向电压，此
36、时晶闸管门极没有触发正向电压，此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向阻断状态，输信号，晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。出电压和电流都等于零。2）在在时刻：晶闸管继续承受正向时刻：晶闸管继续承受正向电压，当电压，当门极加上触发信号时，晶闸门极加上触发信号时，晶闸管被触发导通，电源电压管被触发导通，电源电压u2施加在施加在负载上，忽略晶闸管的管压降，输出负载上，忽略晶闸管的管压降，输出电压电压ud=u2。2 单相半波整流带电感性负载单相半波整流带电感性负载0 期间期间1.2 单相整流电路单相整流电路续流期间续流期间3）在在时刻：时刻：交流电压过零，由于交流电压过零，由于电感释放
37、储存的能量，电感释放储存的能量，由于此时电由于此时电感感L感应电势极性是上负下正，使电感应电势极性是上负下正，使电流方向不变，只要该感应电动势比流方向不变，只要该感应电动势比u2大，大，VT仍承受正向电压，且流过仍承受正向电压，且流过晶闸管的阳极电流仍大于维持电流，晶闸管的阳极电流仍大于维持电流，晶闸管会继续导通。直到电感的能晶闸管会继续导通。直到电感的能量全部释放完后，晶闸管在量全部释放完后，晶闸管在u2的反的反压作用下而截止。压作用下而截止。L两端的电压何时变为上负下正，如何判断？两端的电压何时变为上负下正，如何判断？电感中电流为何会滞后电压到达最大值？电感中电流为何会滞后电压到达最大值？
38、1.2 单相整流电路单相整流电路（1）无续流二极管时）无续流二极管时结论：结论：n由于电感的存在，晶闸管在过零点不由于电感的存在，晶闸管在过零点不能关断，出现负的电压，所以不管如能关断，出现负的电压，所以不管如何调节控制角，何调节控制角，Ud值总是很小，电流值总是很小，电流平均值平均值Id也很小，没有实用价值。也很小，没有实用价值。n实际的单相半波可控整流电路在带有实际的单相半波可控整流电路在带有电感性负载时，都在负载两端并联有电感性负载时，都在负载两端并联有续流二极管。续流二极管。1.2 单相整流电路单相整流电路（2）单相半波整流带电感性负载接续流二极管时）单相半波整流带电感性负载接续流二极
39、管时n 电感性负载接续流二极管时的电路电感性负载接续流二极管时的电路 晶闸管在电源电压过零点时，晶闸管在电源电压过零点时，该管能为电感性负载负载提该管能为电感性负载负载提供续流回路，确保晶闸管可供续流回路，确保晶闸管可靠关断，故称续流二极管。靠关断，故称续流二极管。作用：使负载不出现负电压作用：使负载不出现负电压1.2 单相整流电路单相整流电路（2）带电感性负载接续流二极管时）带电感性负载接续流二极管时 波形图分析：波形图分析：在电源电压正半周（在电源电压正半周（0区间），区间），晶闸晶闸管承受正向电压，触发脉冲在管承受正向电压，触发脉冲在 时刻触发时刻触发晶闸管导通，负载上有输出电压和电流。
40、晶闸管导通，负载上有输出电压和电流。晶闸管导通期间，续流二极管晶闸管导通期间，续流二极管VD承受反向承受反向电压而关断。电压而关断。0区间区间1.2 单相整流电路单相整流电路在电源电压负半周（在电源电压负半周（2区间），区间），电感释放储电感释放储存的能量，感应电压下正上负，使二极管存的能量，感应电压下正上负，使二极管VD承承受正向电压导通，受正向电压导通，维持负载电流通过维持负载电流通过VDVD构成回构成回路，而不通过变压器，称为路，而不通过变压器，称为续流。续流。此时电源电压此时电源电压u20，u2通过续流二极管使晶闸管承受反向电通过续流二极管使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压
41、仅为续流二极管压而关断，负载两端的输出电压仅为续流二极管的管压降。如果电感足够大，续流二极管一直导的管压降。如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使电流通到下一周期晶闸管导通，使电流id连续，且连续，且id波形近似为一条直线。波形近似为一条直线。（2）带电感性负载接续流二极管时）带电感性负载接续流二极管时2区间区间1.2 单相整流电路单相整流电路（3）带电感性负载接续流二极管时电路参数计算）带电感性负载接续流二极管时电路参数计算输出电压平均值输出电压平均值Ud与输出电流平均值与输出电流平均值Id。2cos145.0)cos1(22cos22)(dsin2212222dUUtU
42、ttUU2cos145.02ddddRURUI1.2 单相整流电路单相整流电路（3）接续流二极管时电路参数计算）接续流二极管时电路参数计算流过晶闸管流过晶闸管电流的平均值电流的平均值I IdTdT和有效值和有效值I IT T流过晶闸管电流的平均值流过晶闸管电流的平均值I IdTdT：流过晶闸管电流的有效值流过晶闸管电流的有效值IT：ddTII2ddTItdII2)(2121.2 单相整流电路单相整流电路（3）接续流二极管时电路参数计算）接续流二极管时电路参数计算流过续流二极管电流的平均值流过续流二极管电流的平均值I IdDdD和有效值和有效值I ID D流过续流二极管电流的平均值流过续流二极管
43、电流的平均值I IdDdD:ddDII21.2 单相整流电路单相整流电路（3）接续流二极管时电路参数计算）接续流二极管时电路参数计算晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压。晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压。晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压都为电源电压的峰值，晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压都为电源电压的峰值，即：即：22UUUDMTM1.2 单相整流电路单相整流电路1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管单结晶体管1单结晶体管的结构与工作原理（1）单结晶体管的结构）单结晶体管的结构n图中图中e为发射极，为发射极，b1为第一基
44、极，为第一基极，b2为第二基极。由图可见，在一块为第二基极。由图可见，在一块高电阻率的高电阻率的N型硅片上引出两个基型硅片上引出两个基极极b1和和b2，两个，两个 基极之间的电阻基极之间的电阻就是硅片本身的电阻，一般为就是硅片本身的电阻，一般为212k。在两个基极之间靠近。在两个基极之间靠近b1的的地方掺入地方掺入P型杂质并引出电极，成型杂质并引出电极，成为发射极为发射极e。它是一种特殊的半导。它是一种特殊的半导体器件，有三个电极，只有一个体器件，有三个电极，只有一个PN结，因此称为结，因此称为“单结晶体管单结晶体管”，又，又因为管子有两个基极，所以又称为因为管子有两个基极，所以又称为“双极二
45、极管双极二极管”。1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路（1）单结晶体管的结构1、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路（1）单结晶体管的结构触发电路常用的国产单结晶体管的型号主要有触发电路常用的国产单结晶体管的型号主要有BT31，BT33，BT35，其外形与管脚排列。，其外形与管脚排列。发射极发射极e第一基极第一基极b1第二基极第二基极b21、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路（2）单结晶体管的伏安特性单结晶体管的伏安特性：单结晶体管的伏安特性：当两基极当两基极b
46、1和和b2间加某一固定直流电压时，间加某一固定直流电压时，发射极电流与发射极正向电压发射极电流与发射极正向电压Ue之间的关系曲线称为单结晶体管的伏安之间的关系曲线称为单结晶体管的伏安特性特性f（Ue）。）。1、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路截止区截止区aP段段当开关当开关Q闭合，电压闭合，电压Ubb通过单结通过单结晶体管等效电路中的晶体管等效电路中的rbl和和rb2分分压，得压，得A点电位点电位UA，可表示为，可表示为式中式中 分压比，是单结晶体分压比，是单结晶体管的主要参数，管的主要参数，一般为一般为0309。bbb2b1b
47、bb1AUrrUrU（2）单结晶体管的伏安特性1、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路当当UeUp时，等效二极管时，等效二极管VD导通，导通，Ie增增大，这时大量的空穴载流子从发射极大，这时大量的空穴载流子从发射极注入注入A点到点到b1的硅片，使的硅片，使rbl迅速减小，迅速减小，导致导致UA下降，因而下降，因而Ue也下降。也下降。UA的下的下降，使降，使PN结承受更大的正偏，引起更结承受更大的正偏，引起更多的空穴载流子注入到硅片中，使多的空穴载流子注入到硅片中，使rbl进一步减小，形成更大的发射极电流。进一步减小，形成更大的发射极
48、电流。当当Ie增大到一定程度，硅片中载流子增大到一定程度，硅片中载流子的浓度趋于饱和，的浓度趋于饱和，rbl已减小至最小值，已减小至最小值，A点的分压点的分压UA最小，因而最小，因而Ue也最小，也最小，得曲线上的得曲线上的V点。点。V点称为谷点，谷点点称为谷点，谷点所对应的电压和电流称为谷点电压所对应的电压和电流称为谷点电压Uv和谷点电流和谷点电流Iv。这一区间称为特性曲。这一区间称为特性曲线的负阻区。线的负阻区。（2）单结晶体管的伏安特性负阻区负阻区PV段段1、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路（2）单结晶体管的伏安特性饱和区饱
49、和区VN段段eI当硅片中载流子饱和后，欲使继续增大，必须增大电当硅片中载流子饱和后，欲使继续增大，必须增大电压压Ue，单结晶体管处于饱和导通状态。，单结晶体管处于饱和导通状态。1、单结晶体管的结构与工作原理、单结晶体管的结构与工作原理1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路2单结晶体管张驰振荡电路单结晶体管张驰振荡电路（a）单结晶体管张驰振荡电路的电路图）单结晶体管张驰振荡电路的电路图（b）单结晶体管张驰振荡电路波形图）单结晶体管张驰振荡电路波形图1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路3单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路，是由单结晶体管触发电路，是由同步电路同步电
50、路和和脉冲移相与形成脉冲移相与形成两部分组成的。两部分组成的。(1）同步电路）同步电路触发信号和电源电压在频率和相位上触发信号和电源电压在频率和相位上相互协调的关系叫同步。相互协调的关系叫同步。同步电路由同步电路由同步变压器、桥式整流电同步变压器、桥式整流电路路VD1VD4、电阻、电阻R1及稳压管组成。及稳压管组成。1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路同步电路分析同步电路分析3单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路1.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路（2）脉冲移相与形成 1）电路组成）电路组成 脉冲移相由电阻脉冲移相由电阻RE和电容和电容C组成，组成，脉冲形成由单结晶体管、温补电
