晶闸管及其基本电路

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1、HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,10. 电力电子技术,10.1 电力半导体器件 10.2 单相可控整流电路 10.3 逆变器,本章内容安排：,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术重点和难点,重点：,晶闸管的导通与关断条件，可控性。,难点：,（1）整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况； （2）逆变器的工作原理。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,利用半导体电力开关器件与其相应的控制电路组成变换器，实现电功率的变换与控制的学科，称为电力

2、电子学，其技术称为电力电子技术。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,由电力电子器件与相应控制电路组成的电力变换电路按其功能可分为下列几种：,（1）可控整流电路,（2）交流调压电路,（3）逆变电路,（4）变频电路,（5）斩波电路,（6）电子开关,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,电力电子器件根据其开通与关断可控性的不同可分为三类：,（1）不可控型器件，如整流二极管,（2）半控型器件 普通的SCR,（3）全控型器件 GTR、GTO、P-MOSFET

3、等,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,10.1.1 不可控型开关器件,仅整流二极管是不可控器件,在低电压（200V以下）、大电流（500A以下）的开关电路中，肖特基二极管应是首选的开关器件。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,10.1.2 半控型开关器件,普通晶闸管,螺栓形更换器件方便，用于100A以下的元件； 平板形散热效果比较好，用于200A以上的元件。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术1

4、0.1 电力半导体器件,普通晶闸管,晶闸管由四层半导体构成，形成三个PN结,10.1.2 半控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,10.1.2 半控型开关器件,普通晶闸管,主电路加上交流电压，控制极电路接入Eg，电阻上的电压波形,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,普通晶闸管,（1）晶闸管具有正、反向阻断能力；,（2）晶闸管阳极和控制极同时加正向电压时才导通；,（3）导通后，控制极失去控制作用，欲关断，需把阳极正向电压降到一定值（断开或

5、反向）。,10.1.2 半控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,晶闸管的伏安特性,10.1.2 半控型开关器件,晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系称为伏安特性。,实际规定，当晶闸管阳极与阴极之间加上6V直流电压时，使元件导通的控制极最小电流（电压）称为触发电流（电压）。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,如何判断管子的好坏,10.1.2 半控型开关器件,A-K之间应为高阻态；G-K间的逆向电阻比顺向电阻越大，表示晶闸管性能越好,HTTP

6、:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,双向晶闸管 是一种三端NPNPN元件，可直接作用于交流电源，双向均可由控制极触发导通。,10.1.2 半控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,逆导晶闸管 是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，这种器件不具备承受反向电压能力，一旦承受反向电压即开通。,10.1.2 半控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,光

7、控晶闸管 是一种利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管，其工作原理类似于光电二极管。,10.1.2 半控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.1 电力半导体器件,门极可关断晶闸管 晶闸管派生器件的一种，可通过门极施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。,10.1.3 全控型开关器件,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.2 可控整流电路,10.2.1 单相半波可控整流电路,1.带电阻性负载的可控整流电路,为控制角，为导通角 + ,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大

8、学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.2 可控整流电路,10.2.1 单相半波可控整流电路,1.带电感性负载的可控整流电路,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.2 可控整流电路,10.2.1 单相半波可控整流电路,续流二极管的作用,单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要求不高的场合。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.2 可控整流电路,10.2.2 单相桥式可控整流电路,单相半控桥式整流电路,在桥式整流电路中，元件承受的最大正反向电压是电源电压的最大值,HTTP:/DLS.ZZ

9、U.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.2 可控整流电路,10.2.2 单相桥式可控整流电路,单相全控桥式整流电路,把半控桥中的两只二极管用两只晶闸管取代即构成全控桥,单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.1 基本概念,利用晶闸管电路把直流电变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，称之为逆变，把直流电变成交流电的装置，叫做逆变器。,逆变分有源逆变和无源逆变。,同一套晶闸管电路既可实现整流，又可实现逆变，这种装置通常称为变流器。,HTTP:

10、/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,无源逆变电路的简单工作原理,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相晶闸管桥式逆变器,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相无源逆变器的电压控制,1. 控制逆变器的输入直流电压,1）电源为交流，通过可控整流电路，把交流变成可调的直流输入到逆变器，从而控制逆变器的输出交流电压。,2）电

11、源为直流，则可利用直流变成交流，控制逆变器或斩波器来改变直流输入电压的大小。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相无源逆变器的电压控制,2. 在逆变器内部的电压控制,1）脉宽控制,不改变逆变器输入直流电压的大小，而是通过改变逆变器中晶闸管的导通时间以控制输出脉冲的宽度来改变逆变器输出电压。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相无源逆变器的电压控制,2. 在逆变器内部的电压控制,1）脉冲宽度调制(P

12、MW),如频率降低时，每半周包含的等宽脉冲数不变，而加大脉冲宽度间的间隔，使输岀电压U降低,a)改变脉冲数; b)改变脉冲宽度,为了实现频率、电压协调控制（即U/f保持不变），应使脉冲重复的频率随输出电压成比例地变化。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相无源逆变器的电压控制,2. 在逆变器内部的电压控制,1）脉冲宽度调制(PMW),波形的改善,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,单相无源逆变器的电压控制,3. 无源逆变器的换相（换流）,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,10.3.2 无源逆变电路,逆变器的换流过程,3. 无源逆变器的换相（换流）,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第十章 电力电子技术10.3 逆变电路,思考题,课后练习 10.1、10.3、10.4、10.5、10.8,