電力電子技術(shù)課程課件

電力電子基本電路電力電子應(yīng)用電路常用電力電子器件電力電子技術(shù)返回晶閘管是晶體閘流管的簡稱，又稱為可控硅，是一種可以控制的大功率硅整流元件。一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理晶閘管具有三個PN結(jié)和四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它同二極管一樣具有單向?qū)щ娦裕珜?dǎo)通時間是可控的。PNPNA陽極K陰極G（門極）控制極A陽極G（門極）控制極K陰極常用電力電子器件1、晶閘管外形+-+-S+-+-S+-+-S+-+-S晶閘管通斷實驗晶閘管的工作原理PNPNA陽極K陰極G（門極）控制極PNNPNPAGKAKGIAIC1IC2IKIGT1T2這樣，形成強烈的正反饋，使兩管迅速的飽和導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用。晶閘管在正向陽極電壓下，只要一個短時存在的正向脈沖電壓加在控制極和陰極之間即可，這個脈沖電壓稱為觸發(fā)電壓。+-+-S+-+-SAKGIAIC1IC2IKIGT1T2晶閘管導(dǎo)通的條件：1）陽極（A）和陰極（K）之間加正向電壓。（A接正，K接負）2）控制極（G）與陰極（K）之間加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓。（G接正，K接負）晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的方法：降低陽極電源電壓，使陽極電流IA減小到不能維持正反饋，或?qū)㈥枠O電壓反接。二、晶閘管的伏安特性UI0△UBAUFMIFURMIH+--+CAKGIAIC1IC2IKIGT1T2PNNPNPAGK三、晶閘管的主要參數(shù)1、正向重復(fù)峰值電壓UFRM2、反向重復(fù)峰值電壓URRM3、額定正向平均電流IF4、維持電流IH5、門極觸發(fā)電壓和電流在規(guī)定的散熱條件和環(huán)境溫度下（40oC)，晶閘管的陽極和陰極間可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值，稱為額定正向平均電流。門極開路時，維持晶閘管導(dǎo)通所必須的最小電流值。在晶閘管陽極和陰極間加6V電壓時，能使它導(dǎo)通的最小門極電壓和電流。四、晶閘管型號及其含義導(dǎo)通時平均電壓組別共九級,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)（晶閘管類型）P--普通晶閘管K--快速晶閘管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。2、雙向晶閘管雙向晶閘管（TriodeACSwitch）簡稱TRIAC，是一種交流開關(guān)，它具有被觸發(fā)后能雙向?qū)ǖ男再|(zhì)，因此在交流開關(guān)、交流調(diào)壓（如電燈調(diào)光及加熱器控制）等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)圖等效電路電路符號雙向晶閘管的伏安特性雙向晶閘管觸發(fā)狀態(tài)雙向晶閘管一旦導(dǎo)通，即使失去觸發(fā)電壓，也能繼續(xù)維持導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)主電極T1、T2電流減小至維持電流以下或T1、T2間電壓改變極性，且無觸發(fā)電壓時，雙向晶閘管阻斷，只有重新施加觸發(fā)電壓，才能再次導(dǎo)通3、門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管（GateTurnoffThyristor）簡稱GTO。它具有普通晶閘管的全部優(yōu)點，如耐壓高、電流大等。同時它又是全控型器件，即在門極正脈沖電流觸發(fā)下導(dǎo)通，在負脈沖電流觸發(fā)下關(guān)斷。結(jié)構(gòu)電路符號門極可關(guān)斷晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通晶閘管相同，但在制作時采用特殊的工藝使管子導(dǎo)通后處于臨界飽和，而不像普通晶閘管那樣處于深度飽和狀態(tài)，這樣可以用門極負脈沖電流破壞臨界飽和狀態(tài)使其關(guān)斷?？申P(guān)斷晶閘管的主要參數(shù)與普通晶閘管大多相似一、單相半波可控整流電路1、輸出電壓的平均值U0可控整流2、輸出平均電流3、晶閘管的平均電流I=I04、晶閘管的最高反向電壓URM電感性負載電路及工作原理設(shè)u1為正弦波DAuLGu1u2uTRKL

u2正半周時晶閘管導(dǎo)通，u2過零后，由于電感反電動勢的存在，晶閘管在一定時間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。D稱為續(xù)流二極管,加入D的目的就是消除反電動勢的影響。u1t0+++二、單項橋式半控整流1、輸出電壓的平均值U02、輸出平均電流4、晶閘管的最高反向電壓URM3、晶閘管的平均電流單結(jié)晶體管觸發(fā)電路晶閘管的導(dǎo)通除了必須加正向陽極電壓外，在控制極與陰極之間還必須加觸發(fā)電壓。對觸發(fā)信號的要求：1、觸發(fā)信號應(yīng)有一定的持續(xù)時間（20S~50S）。2、觸發(fā)信號應(yīng)具有一定的功率，一般為0.5W~2W。觸發(fā)電壓一般為4V~10V，以滿足晶閘管所需要的起始“偏流”的大小3、觸發(fā)信號應(yīng)具有較陡的前沿，一般小于10S。4、能靈活地控制觸發(fā)信號發(fā)生的時刻。產(chǎn)生觸發(fā)電壓的電路稱為晶閘管的觸發(fā)電路。結(jié)構(gòu)PN結(jié)發(fā)射極EN型硅片B2第二基極B1第一基極歐姆接觸電阻EB2B2符號B2B1UBBEIERB2RB1等效電路單結(jié)晶體管伏安三特性單結(jié)三晶體三管的三伏安三特性三是指三基極B1和B2之間三加一三固定三電壓UBB時，三發(fā)射三極電三流IE與電三壓UE之間三的關(guān)三系曲三線。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負阻區(qū)飽和區(qū)PAUBBIEUEEB2B2+-B2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)發(fā)三射極三與基三極之三間不三加電三壓時三，分壓三比=常數(shù)單結(jié)三晶體三管不三導(dǎo)通三，AP段稱三為截止三區(qū)。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEAIEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)UE=UD+UBB時，單結(jié)三晶體三管開三始導(dǎo)三通，IE增大三，P點為三峰點三，UP為峰三點電三壓，IP為峰三點電三流。UP=UD+UBB。PV段特性曲線的動態(tài)電阻為負值，故稱為負阻區(qū)。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)IE增大三到一三定值三時，UE下降三到最三低點三，稱三為谷三點V，此后三，IE繼續(xù)三增大三時，三電壓三略有三上升三，但三變化三不大三，這三個區(qū)三稱為飽和三區(qū)。uCEUPUV00uR1tt單結(jié)三晶體三管具三有IE增加UE反而三減小三的負三阻特三性，三可以三和RC電路三一起三組成三自振三蕩電三路。單結(jié)晶體管振蕩電路IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負阻區(qū)飽和區(qū)PARPR2R1+-uCS充電放電uR1B2B1單結(jié)三晶體三管觸三發(fā)電三路u0RLTH2TH1D1D2~主電路uR3DZRRPR2R1+-uC電路三中元三件作三用：1）、三穩(wěn)壓三管削三波作三用0utuZt02）、三變壓三器的三同步三作用uCt00u0t3）、三改變RP的移三相作三用4）、三電阻R2的溫三度補三償作三用t0ug晶閘三管雖三然優(yōu)三點很三多，三但也三有過三載能三力差三等弱三點。三因此三，在三實際三應(yīng)用三中必三須采三取過三電流三和過三電壓三保護三。帶放大環(huán)節(jié)的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路u0RLTH2TH1D1D2~主電路uR3DZRR2R1+ugR4R5CuiT1T2晶閘三管的三保護一、三過流三保護晶閘三管發(fā)三生過三電流三的原三因主三要有三：1）負三載端三過載三或短三路；2）某三個晶三閘管三被擊三穿短三路，三造成三其它三元件三的過電流三；3）觸三發(fā)電三路工三作不三正常三或受三干擾三，使三晶閘三管誤觸發(fā)三，引三起過三電流三。1、快三速熔三斷器TH2TH1D1D2A）、快速三熔斷三器接三在負三載端B）、快速三熔斷三器與三元件三串聯(lián)C）、快速三熔斷三器接三在輸三入端晶閘三管過三電流三的保三護措三施：2、過三電流三繼電三器在輸三入端三或輸三入端三接過三電流三繼電三器，三都可三以在三發(fā)生三電流三故障三時動三作，三使輸三入端三的開三關(guān)跳三閘，三這種三保護三對過三載是三有效三的，三但在三發(fā)生三短路三時，三由于三過電三流繼三電器三的動三作及三自動三開關(guān)三的跳三閘需三要一三定的三時間三，如三果短三路電三流比三較大三，這三種方三法不三好。3、過三流截三止保三護利用三過電三流的三信號三將晶三閘管三的觸三發(fā)脈三沖移三后，三使晶三閘管三的導(dǎo)三通角三減小三或停三止觸三發(fā)。二、三晶閘三管的三過電三壓保三護引起三過電三壓的三原因三是因三為電三路中三一般三都接三有電三感元三件。晶閘三管過三電壓三的保三護措三施：1、阻三容保三護利用三電容三來吸三收過三電壓三，其三實質(zhì)三就是三將造三成過三電壓三的能三量變?nèi)呻娙龍瞿苋績θ娴饺娙萑髦腥?，然三后釋三放到三電阻三中去三消耗三掉?、硒三堆保三護電力三電子三應(yīng)用三電路1．無三級（三連續(xù)三）調(diào)三光燈無級三調(diào)光三燈電三路，三實質(zhì)三上它三是一三個可三控硅三調(diào)壓三電路三，通三過調(diào)三節(jié)加三到燈三泡上三的電三壓來三實現(xiàn)三調(diào)光三。該電三路也三可用三于調(diào)三節(jié)電三烙鐵三、電三熨斗三的溫三度，三調(diào)節(jié)三電風(fēng)三扇的三轉(zhuǎn)速三等2、撥三盤式三密碼三鎖控三制電三路密碼三：7—三10三—2。改換三密碼三鎖的三密碼三號時,需變?nèi)鼡苋P和三晶閘三管控三制極三的連三線5和11接地三的目三的是三為了三防止三長期三按下三按鈕SB，同三時又三撥動三撥盤三而使三密碼三鎖自三動開三鎖3、錄音三機記三錄來三客留三言電三路錄音三機記三錄來三客留三言電三路如三圖所三示，三來客三按下三門外