利用晶闸管可组成各种可控整流电路。对于单相电路来说,有单相半波可控整流、单相全波可控整流、单相半控桥式整流电路以及单相全控桥式整流电路。对三相电路来说,有三相半波可控整流、三相半控桥式整流、三相全控桥式整流、双三相桥式串联全控整流电路以及双三相桥式带平衡电抗器全控整流电路。各种可控整流电路及基本电量关系见表8-11、表8-12。
表8-8 快速晶闸管主要参数
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额定值 型号 |
通态平 均电流 |
通态峰 值电压 |
断态重 复峰值 电流 |
反向重 复峰值 电流 |
维持 电流 |
断态、反向 重复值 电压 |
浪涌电 流上限 值 |
门极正 向峰值 电压 |
门极正 向峰值 电流 |
门极触 发电流 |
门极触 发电压 |
门极不 触发 电压 |
断态电 压临界 上升率 |
通态电 流临界 上升率 |
| IT(AV) | UTM | IDRM | IRRM | IH | UDRM、URRM | ITSM | UFGM | IFGM | IGT | UGT | UGD | du/dt | di/dt | |
| /A | /V | /mA | /InA | /mA | /V | /A | /V | /A | /mA | /V | /V | /(V/μs) | /(A/μs) | |
| KK1 | 1 | ≤2.6 | ≤8 |
≤3 ≤8 ≤8 |
≤10 ≤40 ≤70 | 100～200 | 18 | 6 |
≤30 ≤60 ≤70 | ≤2.5 | ≥0.2 |
C、D、 E、F、 G | — | |
| KK3 | 3 | 54 | 10 | |||||||||||
| KK5 | 5 | 90 | ||||||||||||
|
≤150 ≤150 ≤200 ≤250 | ≤3 | |||||||||||||
| KK10 | 10 | ≤10 | ≤10 | ≤150 | 180 | |||||||||
| KK20 | 20 | 360 | A | |||||||||||
| KK30 | 30 | ≤20 | ≤20 |
≤200 ≤250 | 540 | 20 | ||||||||
| KK50 | 50 | 900 | 10 | 1 | ≤250 | ≤35 | A、B | |||||||
| KK100 | 100 | ≤3 | ≤40 | ≤40 | ≤250 | 1.8×103 | 2 | B、C | ||||||
| KK200 | 200 | 3.0×103 | 3 |
≤350 ≤450 | ≤4 | B、C、E | ||||||||
| KK300 | 300 | ≤50 | ≤50 | ≤350 | 4.6×103 | 16 | 3 | |||||||
| KK600 | 600 | ≤3.2 |
≤60 ≤120 |
≤60 ≤120 |
≤450 ≤550 | 9.0×103 | ≤550 | ≥0.3 |
E、F G、H | |||||
| KK1000 | 1 000 | 15×103 |
注:①di/dt项中:A=25,B=50,C=100,D=150,E=200,F=300,G=500,H=1 000。
②du/dt项中:C=100,D=200,E=500,F=800,G=1000;都为下限值。
表8-9 双向晶闸管主要参数
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额定值 型号 |
额定通态 电流 IT /A |
断态重复 峰值电流 IDRM mA |
断态重复 峰值电压 UDRM /V |
通态平均 电压 UT /V |
控制极触 发电压 UGT /V |
控制极触 发电流 IGT /mA |
维持 电流 IH /mA |
浪涌 电流 ITSM /A |
转折 电流 Is /mA |
断态电压 临界上升 率 du/dt /(V/μs) |
换向电流 临界下降 率 di/dt /(A/μs) | 冷却方式 |
| KS5 | 5 | ≤5 | 100～1 600 | ≤3 | 5～100 | 43 | ≥20 | ≥0.2% | ||||
| KS20 | 20 | ≤10 | 100～1 600 | 1.2 | ≤3 | 5～200 | <60 | 170 | ≤60 | ≥20 | ≥0.2% | 自冷 |
| KS50 | 50 | ≤10 | 100～1 600 | 1.2 | ≤3 | ≤150 | <60 | 420 | ≤60 | ≥20 | ≥0.2% | 强迫风冷 |
| KS200 | 200 | ≤20 | 100～1 600 |
1.2 UT1+UT2 | ≤4 | 10～400 | <120 | 1 700 | ≥50 | ≥0.2% | 强迫风冷 | |
| KS400 | 400 | ≤25 | 100～1 600 |
UT1-UT2 ≤0.5 | ≤4 | 20～400 |
实 测 值 | 3 400 | ≥50 | ≥0. 2% |
水冷或 风冷 | |
| KS500 | 500 | ≤25 | 100～1 600 |
UT1+UT2 ≥2.5 UT1-UT2 ≤0.5 | ≤4 | 20～400 |
实 测 值 | 4 200 | ≥50 | ≥0.2% |
水冷或 风冷 |
注:外形与KP型相同。
表8-10 门极可关断晶闸管主要参数
| 型号 |
额 定 正 向 峰 值 电 流 IF /A |
正 向 阻 断 峰 值 电 压 UPF V |
反 向 峰 值 电 压 UPR /V |
正 向 平 均 漏 电 流 Ift /mA |
反 向 平 均 漏 电 流 Irt /mA |
最 大 正 向 压 降 UF /V |
控 制 极 触 发 电 压 UG /V |
控 制 极 触 发 电 流 IG /mA |
维 持 电 流 IH /mA |
控 制 极 可 关 断 电 压 UGto /V |
控 制 极 可 关 断 电 流 IGto /A |
控 制 极 最 大 正 向 电 压 UGm /V |
控 制 极 反 向 击 穿 电 压 UGe /V |
开 通 时 间 ton /μs |
关 断 时 间 toff /μs |
电 压 上 升 率 du/dt /(V/μs) |
工 作 频 率 f /(kHz) |
关 断 增 益 Boff |
| KG3 | 3 | ≤1.5 | ||||||||||||||||
| KG5 | 5 | 30～ | 30～ | ≤2.5 | ||||||||||||||
| ≤5 | ≤10 | ≤3 | ≤3.5 | ≤200 | ≤200 | ≤20 | ≤10 |
≤6～ 20 | ≤5 |
2 ～20 | ≥50 | ≤30 |
2～ 20 | |||||
| KG8 | 8 | 1 400 | 1 400 | ≤4 | ||||||||||||||
| KG10 | 10 | ≤5 |
表8-11 单相可控整流电路及其电量关系
续表
注:①电阻性负载是指电阻负载或带续流二极管电感负载。
②电感性负载是指无续流二极管的电感负载。
③
表8-12 三相可控整流电路及其电量关系
续表
| 整流电路名称 | 三相半波 | 三相半控桥 | 三相全控桥 | 双三相桥串联 | 双三相桥带平衡电抗器 | ||
|
α=0时输出电压脉动 系数S③ | 0.25 | 0.057 | 0.014 | 0.014 | |||
|
流 过 元 件 电 流 (α=0) | 平均值 | 电阻负载 | 0. 333IZ | 0. 167IZ | |||
| 电感负载 | 0. 333IZ | 0. 167IZ | |||||
| 有效值 | 电阻负载 | 0. 58IZ | 0. 293IZ | ||||
| 电感负载 | 0. 577IZ | 0. 289IZ | |||||
| 最大值 | 电阻负载 | 1. 21IZ | 1. 05IZ | 0. 514IZ | |||
| 电感负载 | 1IZ | 0. 5IZ | |||||
| 元件电压计算系数KUT | 2. 45 | 2. 45 | |||||
| 元件电流计算系数KIT | 0. 367 | 0. 183 | |||||
| 整流电压计算系数KUV | 1. 17 | 2. 34 | 4. 68 | 2. 34 | |||
|
变压器阀侧相电流 计算系数KIV | 0. 577 | 0. 816 | 0. 816 | 0. 408 | |||
| 功率因数λ(u=0) | 0.826cosα |
α≤π/3:0. 47(1+ cosα) | 0. 955(cosα) | 0. 985 cosα | 0.985cosα | ||
注:同表8-11。
表8-13 各种可控整流电路特点及适用场合
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整流电 路名称 |
晶闸管数 量(个) |
晶闸管两端电 压的峰值输出 整流电压 |
晶闸管额定正 向平均电流/输 出整流电流 |
变压器利 用系数 |
输出电压 脉动系数 |
电网侧电 流波形畸 变因数 | 适用场合 |
| 单相半波 | 1 | 3. 14 | 1 | 32. 3% | 1.57 |
对电压波形要求不高的低压、小功率 负载,如台灯调光电路 | |
| 单相全波 | 2 | 3. 14 | 0. 5 | 67. 5% | 0. 667 | 0. 9 |
UZ≤50V、PZ≤5kW的小负载,因要 有中点抽头的变压器,故应用不多 |
|
单相半控 桥 | 2 | 1.57 | 0. 5 | 81% | 0. 667 | 0. 9 |
UZ≤230V、PZ≤10kW指标较好,应 用较多,如小容量直流传动设备 |
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单相全控 桥 | 4 | 1.57 | 0. 5 | 81% | 0. 667 | 0. 9 |
UZ≤230V、PZ≤10kW的小负载,因 晶闸管元件较多,应用较少 |
| 三相半波 | 3 | 2. 09 | 0. 373 | 74% | 0. 25 | 0. 827 |
UZ≤230V、PZ≤50kW直流传动和电 极励磁设备,但畸变因数严重,应用不 多 |
|
三相半控 桥 | 3 | 1.05 | 0. 373 | 95% | 0. 057 | 0. 955 |
PZ≤200kW的直流传动、电解电源 等设备,各项指标较好,应用较多 |
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三相全控 桥 | 6 | 1.05 | 0.373 | 95% | 0.057 | 0. 955 |
PZ>1 000kW的各种中小功率的直流 传动设备,因能用于可逆线路、故应用 广泛 |
续表
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整流电 路名称 |
晶闸管数 量(个) |
晶闸管两端 电压的峰值输 出整流电压 |
晶闸管额定 正向平均电流/ 输出整流电流 |
变压器 利用系数 |
输出电 压脉动系 数 |
电网侧电 流波形畸 变因数 | 适用场合 |
|
双三相桥 串联 | 12 | 0. 524 | 0. 373 | 97% | 0. 014 | 0. 985 |
PZ > 1 000kW、电压又较高的负载、 晶闸管需要串联处,如大功率高压直流 传动设备 |
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双三相桥 带平衡电 抗器 | 12 | 1.05 | 0. 186 | 97% | 0. 014 | 0. 985 |
PZ>1 000kW、电流又较大的负载、 为电解、电镀和大容量的直流传动设 备、因要平衡电抗器,故设备体积较大 |
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说 明 |
晶闸管 元件少、 相应触发 系统简 单、维护 方便,设 备投资少 |
输出同样整 流电压、元件 两端电压越低 可选用电压等 级较低的元件, 对高电压较有 利、可避免不 必要的元件串 联 |
输出同样整 流电流,元件 正向平均电流 越小,可选用 电流等级较低 的元件,对大 电流有利,可 避免不必要的 元件并联 |
变压器 利用系数 越大,输 出同样的 整流功率 变压器计 算容量越 小,因而 经济 |
脉动率 越小,说 明交流成 分小,所 需滤波器 数目少 |
畸变因 数数值越 大,说明 对电网供 电品质影 响越小, 这对大功 率的供电 装置尤为 重要 |
应根据负载情况选用合适的整流电 路。如小功率负载,可用单相半控桥; 大中功率电动机负载可用三相全控桥; 大功率电动机负载或低压大电流负载, 可用双相桥带平衡电抗器线路 |
注:①表中各参数是在全导通及负载是纯电阻情况下的计算值。
②变压器利用系数=整流器输出功率/变压器计算容量。
表8-14 国产常用晶闸管桥臂模块型号和规格
各种可控整流电路的特点及适用场合见表8-13。
国产常用晶闸管模块桥臂型号及规格见表8-14。