電力電子學(xué)晶閘管及基本電路課件

第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.1電力半導(dǎo)體器件9.2單相可控整流電路9.3三相可控整流電路9.4逆變器9.5晶閘管的觸發(fā)電路9.6晶閘管的串并聯(lián)和保護(hù)第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.1第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號陽極控制極陰極控制極<90A>200A第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.2第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器3第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器4第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理結(jié)論：1晶閘管具有雙向阻斷能力2晶閘管A、G兩極加電壓才導(dǎo)通：3晶閘管導(dǎo)通后，G極失去作用，使晶閘管再次阻斷，必須將A極斷電或反向.第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器5第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管3.晶閘管的伏安特性觸發(fā)電壓（電流）A、K間加直流6V，G極最小電壓（電流）第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器6第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管4.晶閘管的應(yīng)用1)順變裝置（交流電變成直流電）可變電壓電源、恒壓、恒流源、直流電機(jī)電源2)逆變裝置（直流變成交流電源）頻率精度高，負(fù)荷變化時輸岀穩(wěn)定，恒頻率電源、不間斷電源、交流電機(jī)電源。3)變頻裝置（順變和逆變的組合）用于同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速。4)直流電動機(jī)的調(diào)速（可代替直流發(fā)電機(jī)）效率高、響應(yīng)快、體積小、重量輕。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器7第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件1.雙向晶閘管第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器8第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件可關(guān)斷晶閘管1.G極可控制元件導(dǎo)通與關(guān)斷（不同極性脈沖信號）2.發(fā)電流(20mA)比普通晶閘管大(30uA）3.動態(tài)特性好（關(guān)斷1us）而晶閘管需（5-30us）4.應(yīng)用直流調(diào)壓和開關(guān)電路。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器9第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路1.帶電阻性負(fù)載的可控整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流10第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路2.帶電感性負(fù)載的可控整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流11第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路3.續(xù)流二極管的作用第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流12第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路1)電阻性負(fù)載元件承受的正反向電壓是電源電壓的最大值√2U2第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流13第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流14第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載帶電感性負(fù)載時可不要續(xù)流二極管第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流15第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載單向脈動直流電第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流16第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流17第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流18第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流19第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路例9.1一臺白熾燈泡調(diào)光電路，需要可調(diào)的直流電源，U0=0～180V，電流I0=0～9A，采用半控橋式整流電路如圖，試求最大交流電壓和電流的有效值，并選用元件。解：設(shè)導(dǎo)通角θ=πα=0U0=180V,I0=9A有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/9A)=12.2A平均電流Ivs=Iv=9A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414×220=39V≈2×39≈600V選用3cT9/600,2cz9/300第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流20第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(α=0)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流21第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤π/6)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流22第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤5π/6)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流23第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流24第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流25第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載變壓器利用率低，易產(chǎn)生變壓器鐵芯飽和第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流26第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控負(fù)載平均電壓Ud=Ud陰+Ud陽第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流27第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.2三相橋式全控整流電路共陰Vs1,Vs3,Vs5,共陽Vs2,Vs4,Vs6第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流28電力電子學(xué)晶閘管及基本電路課件29第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

可控整流電路(順變器)小結(jié)單相半波電路簡單，指標(biāo)差，只適用于小功率要求不高的場合。單相橋式電路性能指標(biāo)好，電壓脈動頻率大,適用小功率電路。晶閘管在直流負(fù)載側(cè)的單相橋式電路，接線簡單，小功率的反電勢負(fù)載。三相半波可控整流電路，指標(biāo)一般，較少采用。三相橋式可控電路，各項指標(biāo)好，最適合大功率高壓電路。三相全控橋可工作在整流狀態(tài)，同時還能工作在逆變狀態(tài)。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

可控整流電路(順變30第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.1有源逆變電路1.整流狀態(tài)(0<α<π/2)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變31第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.1有源逆變器2.逆變狀態(tài)(π/2<α<π)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.432第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.2無源逆變器1).無源逆變器的簡單工作原理第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.433第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.2無源逆變器2).單相晶閘管橋式逆變器第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.434第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制(1)控制輸入直流電壓(2)內(nèi)部控制脈寬控制第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.435第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制脈寬調(diào)制改變脈沖數(shù)改變脈沖寬度頻率、電壓協(xié)調(diào)控制(U/f保持不變)如f降低則保持脈沖數(shù)不變，間隔拉大使輸岀電壓U降低第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變36第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制波形的改善第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變37第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變器3.無源逆變器的換相（換流）第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變38第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變器3.無源逆變器的換相（換流）第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4.2無源逆變39第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.5

晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管對觸發(fā)電路的要求(1)觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流，要求觸發(fā)電壓4V<Ug<9V；(2)觸發(fā)時間(一般在9us以下)，因此，觸發(fā)脈沖的寬度必須在9us以上(最好有20us一50us)，才能保證晶閘管可靠觸發(fā)。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.5晶閘管的觸40第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.5

晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管對觸發(fā)電路的要求

(3)提高抗干擾能力不觸發(fā)時，觸發(fā)電路的輸出電壓應(yīng)該小于0.15V～0.20V，必要時可在控制極上加上一個1V～2V的負(fù)偏壓(就是在控制極上加一個對陰極為負(fù)的電壓)(4)觸發(fā)脈沖的前沿要陡，前沿最好在9us以下，否則將會因溫度、電壓等因素的變化而造成晶閘管的觸發(fā)時間前后不一致。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.5晶閘管的觸41第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.1電力半導(dǎo)體器件9.2單相可控整流電路9.3三相可控整流電路9.4逆變器9.5晶閘管的觸發(fā)電路9.6晶閘管的串并聯(lián)和保護(hù)第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.42第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號陽極控制極陰極控制極<90A>200A第九章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路9.43第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器44第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器45第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理結(jié)論：1晶閘管具有雙向阻斷能力2晶閘管A、G兩極加電壓才導(dǎo)通：3晶閘管導(dǎo)通后，G極失去作用，使晶閘管再次阻斷，必須將A極斷電或反向.第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器46第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管3.晶閘管的伏安特性觸發(fā)電壓（電流）A、K間加直流6V，G極最小電壓（電流）第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器47第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.1

晶閘管4.晶閘管的應(yīng)用1)順變裝置（交流電變成直流電）可變電壓電源、恒壓、恒流源、直流電機(jī)電源2)逆變裝置（直流變成交流電源）頻率精度高，負(fù)荷變化時輸岀穩(wěn)定，恒頻率電源、不間斷電源、交流電機(jī)電源。3)變頻裝置（順變和逆變的組合）用于同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速。4)直流電動機(jī)的調(diào)速（可代替直流發(fā)電機(jī)）效率高、響應(yīng)快、體積小、重量輕。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器48第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件1.雙向晶閘管第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器49第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器件9.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件可關(guān)斷晶閘管1.G極可控制元件導(dǎo)通與關(guān)斷（不同極性脈沖信號）2.發(fā)電流(20mA)比普通晶閘管大(30uA）3.動態(tài)特性好（關(guān)斷1us）而晶閘管需（5-30us）4.應(yīng)用直流調(diào)壓和開關(guān)電路。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.1電力半導(dǎo)體器50第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路1.帶電阻性負(fù)載的可控整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流51第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路2.帶電感性負(fù)載的可控整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流52第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.1單相半波可控整流電路3.續(xù)流二極管的作用第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流53第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路1)電阻性負(fù)載元件承受的正反向電壓是電源電壓的最大值√2U2第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流54第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流55第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載帶電感性負(fù)載時可不要續(xù)流二極管第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流56第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載單向脈動直流電第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流57第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流58第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流59第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流60第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流電路9.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路例9.1一臺白熾燈泡調(diào)光電路，需要可調(diào)的直流電源，U0=0～180V，電流I0=0～9A，采用半控橋式整流電路如圖，試求最大交流電壓和電流的有效值，并選用元件。解：設(shè)導(dǎo)通角θ=πα=0U0=180V,I0=9A有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/9A)=12.2A平均電流Ivs=Iv=9A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414×220=39V≈2×39≈600V選用3cT9/600,2cz9/300第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.2單相可控整流61第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(α=0)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流62第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤π/6)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流63第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤5π/6)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流64第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流65第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流66第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載變壓器利用率低，易產(chǎn)生變壓器鐵芯飽和第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流67第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控負(fù)載平均電壓Ud=Ud陰+Ud陽第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流68第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流電路9.3.2三相橋式全控整流電路共陰Vs1,Vs3,Vs5,共陽Vs2,Vs4,Vs6第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.3三相可控整流69電力電子學(xué)晶閘管及基本電路課件70第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

可控整流電路(順變器)小結(jié)單相半波電路簡單，指標(biāo)差，只適用于小功率要求不高的場合。單相橋式電路性能指標(biāo)好，電壓脈動頻率大,適用小功率電路。晶閘管在直流負(fù)載側(cè)的單相橋式電路，接線簡單，小功率的反電勢負(fù)載。三相半波可控整流電路，指標(biāo)一般，較少采用。三相橋式可控電路，各項指標(biāo)好，最適合大功率高壓電路。三相全控橋可工作在整流狀態(tài)，同時還能工作在逆變狀態(tài)。第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

可控整流電路(順變71第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.1有源逆變電路1.整流狀態(tài)(0<α<π/2)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變72第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.1有源逆變器2.逆變狀態(tài)(π/2<α<π)第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.473第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.4.2無源逆變器1).無源逆變器的簡單工作原理第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9.474第九章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

9.4逆變器9