第十章 电力电子学6.ppt

第十章 电力电子学——晶闸管及其基本电路 概 述 晶闸管的优点： 1）用很小的功率控制较大的功率，功率放大倍数可达到几十万倍 2）控制灵敏，反应快，晶闸管的导通和截止微秒级 3）损耗小，晶闸管本身的压降仅为1伏特左右 4）体积小、重量轻 晶闸管的缺点： 1）过载能力弱，必须采取保护措施 2）抗干扰能力差，易受冲击电压的影响，当外界干扰强时，容易产生误动作 3）导致电网波形畸变，高次谐波分量增加，干扰周围的电气设备（脉动） 4）控制电路比较复杂，对维修人员的技术水平要求高 10.1 电子半导体器件 10.1.1晶闸管（SCR） 2、晶闸管的工作原理 1、控制极不加电压，则不论晶闸管加正向还是反向电压，晶闸管不导通 2、晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压，晶闸管才导通，这是晶闸管导通的必要的两个条件 3、在晶闸管导通后，控制极失去控制作用，欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值。 晶闸管的状态： 通态 断态 实际上规定，当晶闸管阳极和阴极间加上6V直流电压，能使元件导通的控制极最小电流（电压），称为触发电流（电压） 4、晶闸管的主要参数 1）断态重复峰值电压 2）反向重复峰值电压 3）额定通态平均电流（额定正向平均电流） 4）维持电流 IH 在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流称维持电流 IH 10.1.2 其它电力半导体 1、双向晶闸管（TRIAC） 相当于两只普通的晶闸管反并联 2、可关断晶闸管（GTO） 3、功率晶体管GTR 可在高电压和强电流下工作，称为功率晶体管 10.2单相可控整流电路 10.2.1单相半波可控整流电路 1、带电阻性负载可控整流电路 可见： 1、负载为电感性时晶闸管的导通角θ将大于 （π－α） 2、负载电感越大，则θ越大，每个周期负电压所占地比重越大，使得输出电压和电流的平均值越小。 所以必须采取措施，否则负载上得不到所需要的电压和电流 10.2.2单相桥式可控整流电路 10.3 三相可控整流电路 10.3.2 三相桥式全控整流电路 2）、当0 α＝π/6 时 左图为α＝π/6时的输出电压波形图 可控整流电路要求触发脉冲间隔120度 在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压ud，其波形是连续的 3）、当π/6 α＝ 5π/6时 10.23 α＝ π/2时的三相半波可控整流电路输出电压波形 三相轮流导通，负载上的电压波形是断续的 输出电压平均值为： 2. 电感性负载 在VS1导通时，电源电压uA加到负载上 t1 时刻， uA 为零，由于自感电势的作用，电流的变化落后于电压，此时负载电流不为零， VS1维持导通 电感 L 足够大时， VS1一直导通至VS2控制极来触发脉冲，使其导通，从而VS1承受反向电压而关断 10.24 带电感性负载时三相半波可控整流电路及电压、电流波形 图10.26 电感性负载带续流二极管的三相半波可控整流电路及电压、电流波形 （ α＝ π/3） 有了续流二极管，整流输出电压波形、电压平均值与控制角的关系和纯电阻负载一样 电感足够大时，电流的波形接近于一条平行于横轴的直线 图10.26 * 1. 要求掌握晶闸管的基本工作原理 2. 了解基本可控整流电路的工作原理及其特点 本章学习要求 半导体器件的发展方向 微（弱）电子学(IC) 电力（强）电子学 电力电子学的任务：利用电力半导体器件和线路来实现电功率的变换和控制 晶闸管：Silicon Control rectifier(可控硅) 是20世纪60年代发展起来的一种新型的电力半导体器件，它的出现起到了弱电控制与强电输出之间的桥梁作用 目前采用晶闸管作为整流放大元件组成的控制系统，获得广泛的应用 1、晶闸管的结构和符号—可控硅整流元件（可控硅） 阳极A 阴极K 控制极G 控制极电路接入Eg， 主电路加上交流电压u2 在t1瞬间合上开关S 在t4瞬间拉开开关S u2 1) t=t1: 开关s合上，控制极对阴极的电压为正， 且晶闸管阳极对阴极电压为正。所以晶闸管导通 图10.3 2) t=t2: u2=0,流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管关断 3） t=t3: U2从零变正。晶闸管承受正向电压，导通 4） t=t4， 开关拉开，但是晶闸管处于导通状态，则维持导