《電力電子技術(shù)》課件

第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件20.2可控整流電路19.3逆變電路19.4交流調(diào)壓電路19.5直流斬波電路2022/11/261第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件20.2本章要求1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和主要參數(shù)。2.理解可控整流電路的工作原理、掌握電壓平均值與控制角的關(guān)系。3.了解單結(jié)晶體管及其觸發(fā)電路的工作原理。第19章電力電子技術(shù)2022/11/262本章要求1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特第19章電19.1.1電力電子器件的分類(lèi)19.1電力電子器件

根據(jù)不同的開(kāi)關(guān)特性，電力電子器件可分為如下三類(lèi)：（1）不控器件：這種器件的導(dǎo)通和關(guān)斷無(wú)可控的功能，如整流二極管等。（2）半控器件：這種器件通過(guò)控制信號(hào)只能控制其導(dǎo)通，而不能控制其關(guān)斷，如普通晶閘管等。（3）全控器件：這種器件通過(guò)控制信號(hào)既能控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，如可關(guān)斷晶閘管，功率晶體管、功率場(chǎng)效晶體管等。2022/11/26319.1.1電力電子器件的分類(lèi)19.1電力電子器件（Silicon

ControlledRectifier）晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時(shí)間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開(kāi)關(guān)等方面。

體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。

優(yōu)點(diǎn)：19.1.2晶閘管2022/11/264（SiliconControlledRectifieG控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極G陽(yáng)極

AP1P2N1N2四層半導(dǎo)體

晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu),其外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖。(c)結(jié)構(gòu)KGA(b)符號(hào)(a)外形晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)三個(gè)

PN

結(jié)2022/11/265G控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極G陽(yáng)極AP1P2N1N2P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK2022/11/266P1P2N1N2KGA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶T1T22工作原理A

在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均飽和導(dǎo)通，此過(guò)程稱(chēng)觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過(guò)程KGEA>0、EG>0EGEA+_R2022/11/267T1T22工作原理A在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均

晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG

，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。2.工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反饋過(guò)程2022/11/268晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通晶閘管導(dǎo)通的條件：1.晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極與陰極之間)施加正向電壓。

2.晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。

晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。

依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：

1.必須使可控硅陽(yáng)極電流減小,直到正反饋效應(yīng)不能維持。

2.將陽(yáng)極電源斷開(kāi)或者在晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反相電壓。2022/11/269晶閘管導(dǎo)通的條件：1.晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流U3.伏安特性2022/11/2610正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG4.主要參數(shù)UFRM:正向重復(fù)峰值電壓（晶閘管耐壓值）晶閘管控制極開(kāi)路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM=80%UB0。普通晶閘管UFRM

為100V—3000V反向重復(fù)峰值電壓控制極開(kāi)路時(shí),允許重復(fù)作用在晶閘管元件上的反向峰值電壓。一般取URRM

=80%UBR

普通晶閘管URRM為100V—3000VURRM：2022/11/26114.主要參數(shù)UFRM:正向重復(fù)峰值電壓（晶閘管耐壓值）反向正向平均電流環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。

IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。2022/11/2612正向平均電流IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為UF:

通態(tài)平均電壓（管壓降）在規(guī)定的條件下，通過(guò)正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰極間的電壓平均值。一般為1V左右。IH:

維持電流在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般IH為幾十~一百多毫安。UG、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流室溫下，陽(yáng)極電壓為直流6V時(shí)，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。2022/11/2613UF:通態(tài)平均電壓（管壓降）IH:維持電流UG、IG：晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別共九級(jí),用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類(lèi)型）P--普通晶閘管S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。2022/11/2614晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別額定電壓,用百位或千位2.雙向晶閘管特點(diǎn)：相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個(gè)控制極。符號(hào)：A1A2G控制極第一電極第二電極通過(guò)控制電壓的控制可實(shí)現(xiàn)雙向?qū)ā?022/11/26152.雙向晶閘管特點(diǎn)：相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個(gè)工作原理UA1>UA2時(shí)，控制極相對(duì)于A2加正脈沖，晶閘管正向?qū)?，電流從A1流向A2。UA2>UA1時(shí)，控制極相對(duì)于A2加負(fù)脈沖，晶閘管反向?qū)?，電流從A2流向A1。A1A2G2022/11/2616工作原理UA1>UA2時(shí)，控制極相對(duì)于A2加正脈沖，UA2>交流調(diào)壓電路

雙向二極管：只要在其兩端加上一定數(shù)值的正或負(fù)電壓即可使其導(dǎo)通。RCTu+_雙向二極管2022/11/2617交流調(diào)壓電路雙向二極管：RCTu+_雙向二19.2.1可控整流電路1.單相半波可控整流電阻性負(fù)載(1)電路

u

>0時(shí)：若ug=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時(shí):

晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uo=0,uT=u，故稱(chēng)可控整流?？刂茦O加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，uuoRL+–+uT+––Tio2022/11/261819.2.1可控整流電路1.單相半波可控整流(1)(2)工作原理t12u

<

0時(shí):

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷

加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu

>0時(shí):tO2022/11/2619(2)工作原理t12u<0時(shí):可控硅承受反tO

接電阻負(fù)載時(shí)單相半波可控整流電路電壓、電流波形動(dòng)畫(huà)控制角t1tOtOt22tO導(dǎo)通角(3)工作波形2022/11/2620tO接電阻負(fù)載時(shí)動(dòng)畫(huà)控制角t1tOtO(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。2022/11/2621(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可2.電感性負(fù)載與續(xù)流二極管(1)電路

當(dāng)電壓u過(guò)零后，由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一段時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。uuoR+–+uT+––T?LeL?

在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(shì)(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升(見(jiàn)波形)。2022/11/26222.電感性負(fù)載與續(xù)流二極管(1)電路當(dāng)電壓tOtOtOt1tOt22

2)工作波形(未加續(xù)流二極管)2022/11/2623tOtOtOt1tOt222)uuoR+–+uT+––LTioDiou>0時(shí)：

D反向截止，不影響整流電路工作。u

<0時(shí)：

D正向?qū)?晶閘管承受反向電壓關(guān)斷,電感元件L釋放能量形成的電流經(jīng)D構(gòu)成回路(續(xù)流),負(fù)載電壓uo波形與電阻性負(fù)載相同(見(jiàn)波形圖)。3.電感性負(fù)載(加續(xù)流二極管)+–(1)電路2022/11/2624uuoR+–+uT+––LTioDiou>0時(shí)：u<(3)工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2tO2022/11/2625(3)工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2.單相半控橋式整流電路電路(1).工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T(mén)1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b(a)電壓u

為正半周時(shí)io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此時(shí)，T2和D1均承受反向電壓而截止。2022/11/26262.單相半控橋式整流電路電路(1).工作原理io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(b)電壓u

為負(fù)半周時(shí)bRLD1T2a此時(shí)，T1和D2均承受反向電壓而截止。2022/11/2627io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bttOtO3.工作波形2動(dòng)畫(huà)tO2022/11/2628ttOtO3.工作波形2動(dòng)畫(huà)tO2022么么么么方面Sds絕對(duì)是假的么么么么方面Sds絕對(duì)是假的4.輸出電壓及電流的平均值2022/11/26304.輸出電壓及電流的平均值2022/11/2630兩種常用可控整流電路電路特點(diǎn)該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D1D4u0RLD3+-+-2022/11/2631兩種常用可控整流電路電路該電路只用一只晶閘管，且其上2.電路特點(diǎn)1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2

便起續(xù)流二極管作用。(2)20.2.3三相半波可控整流電路動(dòng)畫(huà)2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。T1T2D1D2uuORL+-+-2022/11/2632電路1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2便起(2)2三相橋式半控整流電路2.工作原理1.電路動(dòng)畫(huà)u2a2u2bu2ct1t2uoTT1RLuoD3T2T3D2D1iocbau++––2022/11/2633三相橋式半控整流電路2.工作原理1.電路動(dòng)畫(huà)u2a219.2.2晶閘管的保護(hù)

晶閘管承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力很差，這是它的主要缺點(diǎn)。

晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過(guò)電流時(shí)，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開(kāi)路。例如一只100A的晶閘管過(guò)電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)0.02秒，否則將因過(guò)熱而損壞；

晶閘管耐受過(guò)電壓的能力極差，電壓超過(guò)其反向擊穿電壓時(shí)，即使時(shí)間極短，也容易損壞。若正向電壓超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，則晶閘管誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。2022/11/263419.2.2晶閘管的保護(hù)晶閘管承受過(guò)電壓、過(guò)電流1.晶閘管的過(guò)流保護(hù)(1)快速熔斷器保護(hù)

電路中加快速熔斷器。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，它能在晶閘管過(guò)熱損壞之前熔斷，切斷電流通路，以保證晶閘管的安全。與晶閘管串聯(lián)接在輸入端~接在輸出端快速熔斷器接入方式有三種，如下圖所示。2022/11/26351.晶閘管的過(guò)流保護(hù)(1)快速熔斷器保護(hù)電路中加快速(2)過(guò)流繼電器保護(hù)(3)過(guò)流截止保護(hù)

在輸出端(直流側(cè))或輸入端(交流側(cè))接入過(guò)電流繼電器，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，繼電器動(dòng)作，使電路自動(dòng)切斷。

在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)電路，利用過(guò)電流信號(hào)控制觸發(fā)電路。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，檢測(cè)電路控制觸發(fā)脈沖迅速后移或停止產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而使晶閘管導(dǎo)通角減小或立即關(guān)斷。2022/11/2636(2)過(guò)流繼電器保護(hù)(3)過(guò)流截止保護(hù)在輸出端(2.硒堆保護(hù)2.晶閘管的過(guò)壓保護(hù)(1)阻容保護(hù)CR

利用電容吸收過(guò)壓。其實(shí)質(zhì)就是將造成過(guò)電壓的能量變成電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存到電容中，然后釋放到電阻中消耗掉。RCRC

硒堆保護(hù)(硒整流片)CR~RL晶閘管元件的阻容保護(hù)2022/11/26372.硒堆保護(hù)2.晶閘管的過(guò)壓保護(hù)(1)阻容保護(hù)CR19.2.3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及工作原理(1)結(jié)構(gòu)B2第二基極B1N歐姆接觸接觸電阻P發(fā)射極E第一基極PN結(jié)N型硅片(a)示意圖單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(hào)(b)符號(hào)B2EB12022/11/263819.2.3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及(2)工作原理UE<

UBB+UD=UP時(shí)PN結(jié)反偏，IE很??；PN結(jié)正向?qū)?IE迅速增加。UE

UP時(shí)

–分壓比(0.5~0.9)UP

–

峰點(diǎn)電壓UD–

PN結(jié)正向?qū)▔航礏2B1UBBEUE+_+_RP+_+_等效電路RB1RB2AUBBEUE+_RP+_+_B2B1測(cè)量單結(jié)晶體管的實(shí)驗(yàn)電路由圖可求得2022/11/2639(2)工作原理UE<UBB+UD=UP(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點(diǎn)電壓、電流):

維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。

UP(峰點(diǎn)電壓)：

單結(jié)管由截止變導(dǎo)通

所需發(fā)射極電壓。IpIVoIEUEUP峰點(diǎn)電壓UV谷點(diǎn)電壓V負(fù)阻區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)負(fù)阻區(qū)：UE>UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE反而下降，出現(xiàn)負(fù)阻。P2022/11/2640(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點(diǎn)電壓、電流):1.UE<UP時(shí)單結(jié)管截止；UE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通，UE<UV時(shí)恢復(fù)截止。單結(jié)晶體管的特點(diǎn)B2EB12.單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP與外加固定電壓UBB及分壓比

有關(guān)，外加電壓UBB或分壓比不同，則峰點(diǎn)電壓UP不同。3.不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓UV和谷點(diǎn)電流IV都不一樣。谷點(diǎn)電壓大約在2~5V之間。常選用

稍大一些，UV稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。2022/11/26411.UE<UP時(shí)單結(jié)管截止；UE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)2.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1).振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路

單結(jié)晶體管弛張振蕩電路利用單結(jié)管的負(fù)阻特性及RC電路的充放電特性組成頻率可調(diào)的振蕩電路。ugR2R1RUucE+C+__+_50100k3000.47F2022/11/26422.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1).振蕩電路單結(jié)晶體管弛ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k3000.47F(2)振蕩過(guò)程分析設(shè)通電前uC=0。

接通電源U,電容C經(jīng)電阻R充電。電容電壓uC逐漸升高。

當(dāng)uC

UP時(shí),單結(jié)管導(dǎo)通,電容C放電,R1上得到一脈沖電壓。UpUvUp-UDuCtugt電容放電至uC

Uv時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使ug0。(a)(b)2022/11/2643ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k300注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。upuv(c)電壓波形uCttugOO2022/11/2644注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。主電路觸發(fā)電路u1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+–uC++–RuL+ug+u+3.單結(jié)管觸發(fā)的半控橋式整流電路(1)電路2022/11/2645主電路觸發(fā)電路u1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T22.工作原理(1)整流削波U2M削波UZRu2+–+–uo+–uZ整流U2MtOZtOtO2022/11/26462.工作原理(1)整流削波U2M削波UZRu2+–+–u(2)觸發(fā)電路UP-UDR1R2RPCuc+Rug+uZ+ttUvUpRLT1D1D2T2uL+(3)輸出電壓uLOOUZtOtO2022/11/2647(2)觸發(fā)電路UP-UDR1R2RPCuc+Rug+uZ+問(wèn)題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個(gè)變壓器上？

目的：保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時(shí)過(guò)零(即兩者同步)，使電容在每半個(gè)周期均從零開(kāi)始充電，從而保證每半個(gè)周期的第一個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻相同(即角一樣)以使輸出平均電壓不變。2.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？

穩(wěn)壓管的作用：是將整流后的電壓變成梯形(即削波)，使單結(jié)管兩端電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值上，從而保證單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖幅度和每半個(gè)周期產(chǎn)生第一脈沖的時(shí)間，不受交流電源電壓變化的影響。2022/11/2648問(wèn)題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)3.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？如何改變控制角？

根據(jù)晶閘管的特性，它一旦觸發(fā)導(dǎo)通，在陽(yáng)極電壓足夠大的條件下，即使去掉觸發(fā)信號(hào)，仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)。因此，每半個(gè)周期中只有第一個(gè)觸發(fā)脈沖起作用。改變充電時(shí)間常數(shù)即可改變控制角?？刂平亲兓姆秶Q(chēng)為移相范圍。4.電壓的調(diào)節(jié)R

電容充電速度變慢uL2022/11/26493.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？根據(jù)晶單結(jié)晶體管觸發(fā)電路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T3T4D1D2DZR

輸出脈沖可以直接從電阻R1引出(如前圖)，也可通過(guò)脈沖變壓器輸出。由于晶閘管控制極與陰極間允許的反向電壓很小，為了防止反向擊穿，在脈沖變壓器副邊串聯(lián)二極管D1,可將反向電壓隔開(kāi)，而并聯(lián)D2，可將反向電壓短路。2022/11/2650單結(jié)晶體管觸發(fā)電路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T使用脈沖變壓器的觸發(fā)電器2022/11/2651使用脈沖變壓器的觸發(fā)電器2022/11/265120.5應(yīng)用舉例1.電瓶充電機(jī)電路R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T1

該電瓶充電機(jī)電路使用元件較少，線路簡(jiǎn)單，具有過(guò)充電保護(hù)、短路保護(hù)和電瓶短接保護(hù)。2022/11/265220.5應(yīng)用舉例1.電瓶充電機(jī)電路R1~AVR2R4工作原理R2

、RP、

C

、T1

、R3

、R4

構(gòu)成了單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

當(dāng)待充電電瓶接入電路后，觸發(fā)電路獲得所需電源電壓開(kāi)始工作。R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T12022/11/2653工作原理R2、RP、C、T1、R3、

當(dāng)電瓶電壓充到一定數(shù)值時(shí)，使得單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP大于穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓，單結(jié)晶體管不能導(dǎo)通，觸發(fā)電路不再產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，充電機(jī)停止充電。R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T12022/11/2654當(dāng)電瓶電壓充到一定數(shù)值時(shí)，使得單結(jié)晶體管的峰R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T1

觸發(fā)電路和可控整流電路的同步是由二極管D和電阻R1來(lái)完成的。

交流電壓過(guò)零變負(fù)后，電容通過(guò)D和R1迅速放電。

交流電壓過(guò)零變正后D截止，電瓶電壓通過(guò)R2

、RP向C充電。改變RP之值，可設(shè)定電瓶的初始充電電流。

2022/11/2655R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待T119.3逆變電路1.逆變電路：實(shí)現(xiàn)DC—AC整流器逆變器u，fUDu0，f02022/11/265619.3逆變電路1.逆變電路：實(shí)現(xiàn)DC—AC整流器B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8Hz-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLE2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!lUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL92A+x*u$qZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C)v%s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9HA-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRg8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjR2022/11/2657B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$q第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件20.2可控整流電路19.3逆變電路19.4交流調(diào)壓電路19.5直流斬波電路2022/11/2658第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件20.2本章要求1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和主要參數(shù)。2.理解可控整流電路的工作原理、掌握電壓平均值與控制角的關(guān)系。3.了解單結(jié)晶體管及其觸發(fā)電路的工作原理。第19章電力電子技術(shù)2022/11/2659本章要求1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特第19章電19.1.1電力電子器件的分類(lèi)19.1電力電子器件

根據(jù)不同的開(kāi)關(guān)特性，電力電子器件可分為如下三類(lèi)：（1）不控器件：這種器件的導(dǎo)通和關(guān)斷無(wú)可控的功能，如整流二極管等。（2）半控器件：這種器件通過(guò)控制信號(hào)只能控制其導(dǎo)通，而不能控制其關(guān)斷，如普通晶閘管等。（3）全控器件：這種器件通過(guò)控制信號(hào)既能控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷，如可關(guān)斷晶閘管，功率晶體管、功率場(chǎng)效晶體管等。2022/11/266019.1.1電力電子器件的分類(lèi)19.1電力電子器件（Silicon

ControlledRectifier）晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時(shí)間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開(kāi)關(guān)等方面。

體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。

優(yōu)點(diǎn)：19.1.2晶閘管2022/11/2661（SiliconControlledRectifieG控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極G陽(yáng)極

AP1P2N1N2四層半導(dǎo)體

晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu),其外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖。(c)結(jié)構(gòu)KGA(b)符號(hào)(a)外形晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)三個(gè)

PN

結(jié)2022/11/2662G控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極G陽(yáng)極AP1P2N1N2P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK2022/11/2663P1P2N1N2KGA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶T1T22工作原理A

在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均飽和導(dǎo)通，此過(guò)程稱(chēng)觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過(guò)程KGEA>0、EG>0EGEA+_R2022/11/2664T1T22工作原理A在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均

晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG

，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。2.工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反饋過(guò)程2022/11/2665晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通晶閘管導(dǎo)通的條件：1.晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極與陰極之間)施加正向電壓。

2.晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。

晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。

依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：

1.必須使可控硅陽(yáng)極電流減小,直到正反饋效應(yīng)不能維持。

2.將陽(yáng)極電源斷開(kāi)或者在晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反相電壓。2022/11/2666晶閘管導(dǎo)通的條件：1.晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流U3.伏安特性2022/11/2667正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG4.主要參數(shù)UFRM:正向重復(fù)峰值電壓（晶閘管耐壓值）晶閘管控制極開(kāi)路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM=80%UB0。普通晶閘管UFRM

為100V—3000V反向重復(fù)峰值電壓控制極開(kāi)路時(shí),允許重復(fù)作用在晶閘管元件上的反向峰值電壓。一般取URRM

=80%UBR

普通晶閘管URRM為100V—3000VURRM：2022/11/26684.主要參數(shù)UFRM:正向重復(fù)峰值電壓（晶閘管耐壓值）反向正向平均電流環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。

IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。2022/11/2669正向平均電流IF：IFt2如果正弦半波電流的最大值為UF:

通態(tài)平均電壓（管壓降）在規(guī)定的條件下，通過(guò)正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰極間的電壓平均值。一般為1V左右。IH:

維持電流在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般IH為幾十~一百多毫安。UG、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流室溫下，陽(yáng)極電壓為直流6V時(shí)，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V，IG為幾十到幾百毫安。2022/11/2670UF:通態(tài)平均電壓（管壓降）IH:維持電流UG、IG：晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別共九級(jí),用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類(lèi)型）P--普通晶閘管S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。2022/11/2671晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別額定電壓,用百位或千位2.雙向晶閘管特點(diǎn)：相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個(gè)控制極。符號(hào)：A1A2G控制極第一電極第二電極通過(guò)控制電壓的控制可實(shí)現(xiàn)雙向?qū)ā?022/11/26722.雙向晶閘管特點(diǎn)：相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個(gè)工作原理UA1>UA2時(shí)，控制極相對(duì)于A2加正脈沖，晶閘管正向?qū)?，電流從A1流向A2。UA2>UA1時(shí)，控制極相對(duì)于A2加負(fù)脈沖，晶閘管反向?qū)?，電流從A2流向A1。A1A2G2022/11/2673工作原理UA1>UA2時(shí)，控制極相對(duì)于A2加正脈沖，UA2>交流調(diào)壓電路

雙向二極管：只要在其兩端加上一定數(shù)值的正或負(fù)電壓即可使其導(dǎo)通。RCTu+_雙向二極管2022/11/2674交流調(diào)壓電路雙向二極管：RCTu+_雙向二19.2.1可控整流電路1.單相半波可控整流電阻性負(fù)載(1)電路

u

>0時(shí)：若ug=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時(shí):

晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uo=0,uT=u，故稱(chēng)可控整流?？刂茦O加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，uuoRL+–+uT+––Tio2022/11/267519.2.1可控整流電路1.單相半波可控整流(1)(2)工作原理t12u

<

0時(shí):

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷

加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu

>0時(shí):tO2022/11/2676(2)工作原理t12u<0時(shí):可控硅承受反tO

接電阻負(fù)載時(shí)單相半波可控整流電路電壓、電流波形動(dòng)畫(huà)控制角t1tOtOt22tO導(dǎo)通角(3)工作波形2022/11/2677tO接電阻負(fù)載時(shí)動(dòng)畫(huà)控制角t1tOtO(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。2022/11/2678(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可2.電感性負(fù)載與續(xù)流二極管(1)電路

當(dāng)電壓u過(guò)零后，由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一段時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。uuoR+–+uT+––T?LeL?

在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(shì)(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升(見(jiàn)波形)。2022/11/26792.電感性負(fù)載與續(xù)流二極管(1)電路當(dāng)電壓tOtOtOt1tOt22

2)工作波形(未加續(xù)流二極管)2022/11/2680tOtOtOt1tOt222)uuoR+–+uT+––LTioDiou>0時(shí)：

D反向截止，不影響整流電路工作。u

<0時(shí)：

D正向?qū)?晶閘管承受反向電壓關(guān)斷,電感元件L釋放能量形成的電流經(jīng)D構(gòu)成回路(續(xù)流),負(fù)載電壓uo波形與電阻性負(fù)載相同(見(jiàn)波形圖)。3.電感性負(fù)載(加續(xù)流二極管)+–(1)電路2022/11/2681uuoR+–+uT+––LTioDiou>0時(shí)：u<(3)工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2tO2022/11/2682(3)工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO2.單相半控橋式整流電路電路(1).工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T(mén)1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b(a)電壓u

為正半周時(shí)io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此時(shí)，T2和D1均承受反向電壓而截止。2022/11/26832.單相半控橋式整流電路電路(1).工作原理io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(b)電壓u

為負(fù)半周時(shí)bRLD1T2a此時(shí)，T1和D2均承受反向電壓而截止。2022/11/2684io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bttOtO3.工作波形2動(dòng)畫(huà)tO2022/11/2685ttOtO3.工作波形2動(dòng)畫(huà)tO2022么么么么方面Sds絕對(duì)是假的么么么么方面Sds絕對(duì)是假的4.輸出電壓及電流的平均值2022/11/26874.輸出電壓及電流的平均值2022/11/2630兩種常用可控整流電路電路特點(diǎn)該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D1D4u0RLD3+-+-2022/11/2688兩種常用可控整流電路電路該電路只用一只晶閘管，且其上2.電路特點(diǎn)1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2

便起續(xù)流二極管作用。(2)20.2.3三相半波可控整流電路動(dòng)畫(huà)2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。T1T2D1D2uuORL+-+-2022/11/2689電路1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2便起(2)2三相橋式半控整流電路2.工作原理1.電路動(dòng)畫(huà)u2a2u2bu2ct1t2uoTT1RLuoD3T2T3D2D1iocbau++––2022/11/2690三相橋式半控整流電路2.工作原理1.電路動(dòng)畫(huà)u2a219.2.2晶閘管的保護(hù)

晶閘管承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力很差，這是它的主要缺點(diǎn)。

晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過(guò)電流時(shí)，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開(kāi)路。例如一只100A的晶閘管過(guò)電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)0.02秒，否則將因過(guò)熱而損壞；

晶閘管耐受過(guò)電壓的能力極差，電壓超過(guò)其反向擊穿電壓時(shí)，即使時(shí)間極短，也容易損壞。若正向電壓超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，則晶閘管誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。2022/11/269119.2.2晶閘管的保護(hù)晶閘管承受過(guò)電壓、過(guò)電流1.晶閘管的過(guò)流保護(hù)(1)快速熔斷器保護(hù)

電路中加快速熔斷器。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，它能在晶閘管過(guò)熱損壞之前熔斷，切斷電流通路，以保證晶閘管的安全。與晶閘管串聯(lián)接在輸入端~接在輸出端快速熔斷器接入方式有三種，如下圖所示。2022/11/26921.晶閘管的過(guò)流保護(hù)(1)快速熔斷器保護(hù)電路中加快速(2)過(guò)流繼電器保護(hù)(3)過(guò)流截止保護(hù)

在輸出端(直流側(cè))或輸入端(交流側(cè))接入過(guò)電流繼電器，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，繼電器動(dòng)作，使電路自動(dòng)切斷。

在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)電路，利用過(guò)電流信號(hào)控制觸發(fā)電路。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，檢測(cè)電路控制觸發(fā)脈沖迅速后移或停止產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，從而使晶閘管導(dǎo)通角減小或立即關(guān)斷。2022/11/2693(2)過(guò)流繼電器保護(hù)(3)過(guò)流截止保護(hù)在輸出端(2.硒堆保護(hù)2.晶閘管的過(guò)壓保護(hù)(1)阻容保護(hù)CR

利用電容吸收過(guò)壓。其實(shí)質(zhì)就是將造成過(guò)電壓的能量變成電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存到電容中，然后釋放到電阻中消耗掉。RCRC

硒堆保護(hù)(硒整流片)CR~RL晶閘管元件的阻容保護(hù)2022/11/26942.硒堆保護(hù)2.晶閘管的過(guò)壓保護(hù)(1)阻容保護(hù)CR19.2.3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及工作原理(1)結(jié)構(gòu)B2第二基極B1N歐姆接觸接觸電阻P發(fā)射極E第一基極PN結(jié)N型硅片(a)示意圖單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(hào)(b)符號(hào)B2EB12022/11/269519.2.3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)及(2)工作原理UE<

UBB+UD=UP時(shí)PN結(jié)反偏，IE很??；PN結(jié)正向?qū)?IE迅速增加。UE

UP時(shí)

–分壓比(0.5~0.9)UP

–

峰點(diǎn)電壓UD–

PN結(jié)正向?qū)▔航礏2B1UBBEUE+_+_RP+_+_等效電路RB1RB2AUBBEUE+_RP+_+_B2B1測(cè)量單結(jié)晶體管的實(shí)驗(yàn)電路由圖可求得2022/11/2696(2)工作原理UE<UBB+UD=UP(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點(diǎn)電壓、電流):

維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。

UP(峰點(diǎn)電壓)：

單結(jié)管由截止變導(dǎo)通

所需發(fā)射極電壓。IpIVoIEUEUP峰點(diǎn)電壓UV谷點(diǎn)電壓V負(fù)阻區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)負(fù)阻區(qū)：UE>UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE反而下降，出現(xiàn)負(fù)阻。P2022/11/2697(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點(diǎn)電壓、電流):1.UE<UP時(shí)單結(jié)管截止；UE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通，UE<UV時(shí)恢復(fù)截止。單結(jié)晶體管的特點(diǎn)B2EB12.單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP與外加固定電壓UBB及分壓比

有關(guān)，外加電壓UBB或分壓比不同，則峰點(diǎn)電壓UP不同。3.不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓UV和谷點(diǎn)電流IV都不一樣。谷點(diǎn)電壓大約在2~5V之間。常選用

稍大一些，UV稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。2022/11/26981.UE<UP時(shí)單結(jié)管截止；UE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)2.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1).振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路

單結(jié)晶體管弛張振蕩電路利用單結(jié)管的負(fù)阻特性及RC電路的充放電特性組成頻率可調(diào)的振蕩電路。ugR2R1RUucE+C+__+_50100k3000.47F2022/11/26992.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1).振蕩電路單結(jié)晶體管弛ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k3000.47F(2)振蕩過(guò)程分析設(shè)通電前uC=0。

接通電源U,電容C經(jīng)電阻R充電。電容電壓uC逐漸升高。

當(dāng)uC

UP時(shí),單結(jié)管導(dǎo)通,電容C放電,R1上得到一脈沖電壓。UpUvUp-UDuCtugt電容放電至uC

Uv時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使ug0。(a)(b)2022/11/26100ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k300注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。upuv(c)電壓波形uCttugOO2022/11/26101注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。主電路觸發(fā)電路u1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+–uC++–RuL+ug+u+3.單結(jié)管觸發(fā)的半控橋式整流電路(1)電路2022/11/26102主電路觸發(fā)電路u1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T22.工作原理(1)整流削波U2M削波UZRu2+–+–uo+–uZ整流U2MtOZtOtO2022/11/261032.工作原理(1)整流削波U2M削波UZRu2+–+–u(2)觸發(fā)電路UP-UDR1R2RPCuc+Rug+uZ+ttUvUpRLT1D1D2T2uL+(3)輸出電壓uLOOUZtOtO2022/11/26104(2)觸發(fā)電路UP-UDR1R2RPCuc+Rug+uZ+問(wèn)題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個(gè)變壓器上？

目的：保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時(shí)過(guò)零(即兩者同步)，使電容在每半個(gè)周期均從零開(kāi)始充電，從而保證每半個(gè)周期的第一個(gè)觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻相同(即角一樣)以使輸出平均電壓不變。2.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？

穩(wěn)壓管的作用：是將整流后的電壓變成梯形(即削波)，使單結(jié)管兩端電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值上，從而保證單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖幅度和每半個(gè)周期產(chǎn)生第一脈沖的時(shí)間，不受交流電源電壓變化的影響。2022/11/26105問(wèn)題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)3.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？如何改變控制角？

根據(jù)晶閘管的特性，它一旦觸發(fā)導(dǎo)通，在陽(yáng)極電壓足夠大的條件下，即使去掉觸發(fā)信號(hào)，仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)。因此，每半個(gè)周期中只有第一個(gè)觸發(fā)脈沖起作用。改變充電時(shí)間常數(shù)即可改變控制角?？刂平亲兓姆秶Q(chēng)為移相范圍。4.電壓的調(diào)節(jié)R

電容充電速度變慢uL2022/11/261063.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個(gè)起作用？根據(jù)晶單結(jié)晶體管觸發(fā)電路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T3T4D1D2DZR

輸出脈沖可以直接從電阻R1引出(如前圖)，也可通過(guò)脈沖變壓器輸出。由于晶閘管控制極與陰極間允許的反向電壓很小，為了防止反向擊穿，在脈沖變壓器副邊串聯(lián)二極管D1,可將反向電壓隔開(kāi)，而并聯(lián)D2，可將反向電壓短路。2022/11/26107單結(jié)晶體管觸發(fā)電路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T使用脈沖變壓器的觸發(fā)電器2022/11/26108使用脈沖變壓器的觸發(fā)電器2022/11/265120.5應(yīng)用舉例1.電瓶充電機(jī)電路R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T1

該電瓶充電機(jī)電路使用元件較少，線路簡(jiǎn)單，具有過(guò)充電保護(hù)、短路保護(hù)和電瓶短接保護(hù)。2022/11/2610920.5應(yīng)用舉例1.電瓶充電機(jī)電路R1~AVR2R4工作原理R2

、RP、

C

、T1

、R3

、R4

構(gòu)成了單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。

當(dāng)待充電電瓶接入電路后，觸發(fā)電路獲得所需電源電壓開(kāi)始工作。R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T12022/11/26110工作原理R2、RP、C、T1、R3、

當(dāng)電瓶電壓充到一定數(shù)值時(shí)，使得單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP大于穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓，單結(jié)晶體管不能導(dǎo)通，觸發(fā)電路不再產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，充電機(jī)停止充電。R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T12022/11/26111當(dāng)電瓶電壓充到一定數(shù)值時(shí)，使得單結(jié)晶體管的峰R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待充電瓶T1

觸發(fā)電路和可控整流電路的同步是由二極管D和電阻R1來(lái)完成的。

交流電壓過(guò)零變負(fù)后，電容通過(guò)D和R1迅速放電。

交流電壓過(guò)零變正后D截止，電瓶電壓通過(guò)R2

、RP向C充電。改變RP之值，可設(shè)定電瓶的初始充電電流。

2022/11/26112R1~AVR2R4R3RPDDZTC+_待T119.3逆變電路1.逆變電路：實(shí)現(xiàn)DC—AC整流器逆變器u，fUDu0，f02022/11/2611319.3逆變電路1.逆變電路：實(shí)現(xiàn)DC—AC整流器B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfN