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?，但?dǎo)通時(shí)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shí)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(fù)）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(fù)）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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)，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(diǎn)，如耐壓高、電流大等。同時(shí)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(fù)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(shí)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(fù)脈沖電流破壞臨界飽和狀態(tài)使其關(guān)斷。可關(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(fù)載電路及工作原理設(shè)u1為正弦波DAuLGu1u2uTRKL

u2正半周時(shí)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(shí)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(xiàng)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(shí)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(shí)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等效絡(luò)電路單結(jié)晶體管伏安佳特性單結(jié)哨晶體泉管的集伏安留特性折是指布基極淋B1和B2之間陶加一情固定傘電壓畜UBB時(shí)，止發(fā)射微極電掃流IE與電逢壓UE之間芽的關(guān)喜系曲千線。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)PAUBBIEUEEB2B2+-B2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)發(fā)案射極丸與基鬧極之渾間不憂加電牧壓時(shí)本，分壓宜比悔=齊常數(shù)單結(jié)榴晶體飯管不鬼導(dǎo)通相，A相P段速稱為截止豎區(qū)。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEAIEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)UE=UD+UBB時(shí)，單結(jié)駐晶體碌管開膠始導(dǎo)唉通，IE增大席，P漠點(diǎn)為擊峰點(diǎn)上，UP為峰攀點(diǎn)電違壓，IP為峰模點(diǎn)電戴流。UP=UD+UBB。PV段特性曲線的動態(tài)電阻為負(fù)值，故稱為負(fù)阻區(qū)。IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA當(dāng)IE增大覆到一領(lǐng)定值懷時(shí)，UE下降潤到最畢低點(diǎn)輸，稱刃為谷偶點(diǎn)V誘，此濱后，IE繼續(xù)華增大斥時(shí)，跳電壓霜略有穴上升槍，但索變化視不大匯，這辭個區(qū)寒稱為飽和傳區(qū)。uCEUPUV00uR1tt單結(jié)緩晶體付管具桿有IE增加UE反而肌減小撇的負(fù)頑阻特膽性，頌可以疤和R脫C電冠路一宮起組爭成自響振蕩鋒電路謎。單結(jié)晶體管振蕩電路IEUEUP0截止區(qū)UVVBIVIP負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)PARPR2R1+-uCS充電放電uR1B2B1單結(jié)蹦晶體敘管觸蠅發(fā)電發(fā)路u0RLTH2TH1D1D2~主電路uR3DZRRPR2R1+-uC電路澡中元昆件作孤用：1）銀、穩(wěn)右壓管攤削波睜作用0utuZt02）奮、變涌壓器徑的同掀步作倚用uCt00u0t3）弦、改秋變RP的移吳相作仙用4）晝、電滑阻R2的溫仔度補(bǔ)男償作鴉用t0ug晶閘妖管雖晉然優(yōu)因點(diǎn)很貓多，衣但也聞有過曠載能威力差頌等弱排點(diǎn)。忠因此益，在醋實(shí)際并應(yīng)用挨中必呈須采扇取過肺電流費(fèi)和過銳電壓湊保護(hù)停。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晶閘朵管的圈保護(hù)一、障過流羊保護(hù)晶閘液管發(fā)稻生過積電流竭的原適因主測要有集：1）播負(fù)載之端過撓載或裂短路?。?）喪某個揚(yáng)晶閘伸管被后擊穿蔑短路輸，造臺成其見它元繩件的泥過電流鑰；3）昂觸發(fā)詞電路拼工作昌不正陶?；蚝芨山g擾，檔使晶發(fā)閘管我誤觸發(fā)繪，引鏡起過石電流總。1、梳快速渡熔斷糾器TH2TH1D1D2A）附、快蒸速熔姥斷器庫接在做負(fù)載次端B）尖、快攜速熔利斷器舊與元家件串蘭聯(lián)C）霉、快喝速熔沸斷器慎接在痕輸入株端晶閘屋管過拖電流掉的保嗚護(hù)措尾施：2、糊過電攀流繼管電器在輸淺入端響或輸脖入端浴接過春電流萍繼電餃器，斜都可熱以在鐮發(fā)生修電流勺故障態(tài)時(shí)動器作，橡使輸藥入端尤的開厭關(guān)跳綁閘，掙這種捎保護(hù)健對過眾載是漿有效胸的，架但在立發(fā)生邪短路揚(yáng)時(shí)，腸由于繡過電編流繼笨電器享的動棋作及捏自動母開關(guān)庭的跳選閘需腔要一胡定的腸時(shí)間虜，如優(yōu)果短陡路電造流比刻較大策，這煌種方餅法不短好。3、陸過流川截止小保護(hù)利用也過電區(qū)流的皇信號境將晶腦閘管劫的觸合發(fā)脈充沖移虛后，略使晶朗閘管您的導(dǎo)駝通角華減小族或停古止觸遺發(fā)。二、義晶閘資管的房誠過電怠壓保掀護(hù)引起蘋過電模壓的塵原因豆是因拌為電捕路中蛾一般筆都接父有電慘感元漲件。晶閘挎管過伴電壓膚的保修護(hù)措朋施：1、泛阻容巷保護(hù)利用顧電容預(yù)來吸孝收過辣電壓珍，其蘿實(shí)質(zhì)噴就是丈將造置成過終電壓匠的能累量變潤成電蠅場能滅量儲絨存到壩電容鑼器中欄，然淚后釋斜放到向電阻艙中去犧消耗慣掉。2、龍硒堆寬保護(hù)電力薄電子仍應(yīng)用攤電路1．鎮(zhèn)無級渾（連暮續(xù)）吧調(diào)光齒燈無級吳調(diào)光皇燈電蒸路，項(xiàng)實(shí)質(zhì)屑上它指是一萄個可杜控硅帥調(diào)壓朵電路恰，通釀過調(diào)服節(jié)加潤到燈常泡上可的電能壓來宴實(shí)現(xiàn)音調(diào)光吼。該電聾路也虹可用陸于調(diào)順節(jié)電爆烙鐵法、電訓(xùn)熨斗攻的溫序度，基調(diào)節(jié)板電風(fēng)襯扇的攔轉(zhuǎn)速欠等2、墳撥盤迫式密渾碼鎖終控制臉電路密碼滿：7稠—1棒0—炕2。改換纏密碼授鎖的切密碼遷號時(shí)爺,需狹變更幸撥盤伸和晶辯閘管登控制隨極的僚連線5和葉11預(yù)接地?cái)U(kuò)的目文的是捆為了豬防止依長期查按下吐按鈕林SB錘，同彈時(shí)又勝撥動毛撥盤規(guī)而使馬密碼羅鎖自稀動開爐鎖3、錄音崗機(jī)記紹錄來吸客留錫言電糠路錄音汗機(jī)記乖錄來喇客留兆言電釣路如煌圖所賴示，平來客孫按下怠門外眼按鈕蜜SB銷，電戰(zhàn)源對望電容C1充電淘，同唯時(shí)晶承