第五章_电力电子变流技术

1、 P1P2N1N2P1P2N1N2K GAKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK T1T2G2Bii 1BG22Ciii 在极短时间内使两个在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此三极管均饱和导通，此过程称触发导通。过程称触发导通。211CCii 2BG21ii EGEA+_RGi2BiG21iG2iGEA+_R T1T2Gi2BiGi21Gi2EGG2Bii 1BG22Ciii 211CCii 2BG21ii 必须使可控硅阳极电流减小必须使可控硅阳极电流减小, ,直到直到正反馈正反馈效应效应不能维持。不能维持。 将阳极电源断开或者在晶闸管的将阳极电源断开或者在

2、晶闸管的URRMUFRMIG2 IG1 IG0 = 0UBRIFUBOIHoUIIG0IG1IG2正向平均电流正向平均电流)(曲曲线线UfI UFRM:晶闸管晶闸管控制极开路且正向阻断情况下控制极开路且正向阻断情况下, ,允允许重复加在许重复加在晶闸管晶闸管两端的正向峰值电压。两端的正向峰值电压。一般取一般取UFRM = = 80% UB0 。普通普通晶闸管晶闸管 UFRM 为为100V 3000V控制极开路时控制极开路时, ,允许重复作用在允许重复作用在晶闸管晶闸管元元 件上的反向峰值电压。件上的反向峰值电压。一般取一般取 URRM = 80% UBR 普通普通晶闸管晶闸管 URRM为为10

3、0V3000VURRM：)(sin21m0mFIttdII 环境温度为环境温度为4040 C C及及标准散热条件下，标准散热条件下，晶闸晶闸管处于管处于全导通时全导通时可以连续通过的工频正弦可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。半波电流的平均值。 IF t 2 i如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为Im, 则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。额定电压额定电压, ,用百位或千位数表示用百位或千位数表示取取UFRM或或URRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流( (IF) 晶闸管晶闸管K P普通型普通型如如KP5-7表示表示额定正向平均电流为额定正向平均电

4、流为5A, ,额定电压为额定电压为700V。(1) 电路电路。uuu To, 0。0,To uuu+T t1 2 。uu,u T 0o:1t 。0,To uuu tuO晶晶闸闸管管不不导导通通。,0,0g1 ut t 。uuu To, 0gu tO tOuO 控制角控制角 t1 tuO tguO t22 tTuO导通角导通角 = 180- tuUd21O )d(sin221ttU LLOO1cos0.452UUIRR2cos145. 0 U +TLeL tguO tTuO tOuO t1 tuO t22 180- iL+LTD+(1) 电路电路iL tOu tuO tTuO 2 tguOaRL

5、D2T1b+T1T2RLuoD1D2+T1T2RLuoD1D2+bRLD1T2a tOu tuO2 tguO tuUd1O )d(sin21ttUU 2cos19 . 0LO RURUI2cos19 . 0 U欲装一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，调节范围：欲装一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，调节范围：电压电压U0=0V180V,电流电流I0=010A。现采用单相半控桥式整流电。现采用单相半控桥式整流电路，试求最大输入交流电压和电流有效值，并选择整流元件。路，试求最大输入交流电压和电流有效值，并选择整流元件。 解解: 设在晶闸管导通角设在晶闸管导通角为为(控制角为控制角为0

6、)时输出电压值为最大（时输出电压值为最大（180V），）， 则对则对应的应的输入交流电压有效值输入交流电压有效值为最大。为最大。V.UU20090180900 实际上还要考虑实际上还要考虑电网电压波动电网电压波动、管压降管压降以及以及导通角导通角常常到不了常常到不了1800 ，交流电压，交流电压要比上述计算而得到的值适当加大要比上述计算而得到的值适当加大10%左右，即大约为左右，即大约为220V。因此，在本例中。因此，在本例中可以不用变压器，直接接到可以不用变压器，直接接到220V的交流电源上。的交流电源上。 交流电流有效值交流电流有效值 ：A.AVVRUIL21210180220 晶闸管所承

7、受的最大正向电压、最大反向电压和二极管所承受的最大反向电压晶闸管所承受的最大正向电压、最大反向电压和二极管所承受的最大反向电压相等，即：相等，即：VV.UUURMFM3102204112流过晶闸管和二极管的平均电流流过晶闸管和二极管的平均电流 ：AAIIIVVS5210210三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路纯电阻性负载纯电阻性负载uvw123idRuduuvuT1tuuwtuuuvuwuuud控制角控制角电流连续，、晶电流连续，、晶闸管导通角都为闸管导通角都为120晶闸管承受的最大反向晶闸管承受的最大反向压降为压降为2U6tiT1三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路纯电阻性负载纯电

8、阻性负载uvw123idRud控制角控制角30tuuuuuuu电流处于连续与断续的临界点，、电流处于连续与断续的临界点，、晶闸管导通角仍为晶闸管导通角仍为120ttuuuuuu三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路纯电阻性负载纯电阻性负载uvw123idRud控制角控制角60uiT130时电流断续，、晶闸管导时电流断续，、晶闸管导通角小于通角小于120三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路纯电阻性负载纯电阻性负载 6562d) t(tdsinU223U控制角控制角 30时时u波形连续，整流电压平均值波形连续，整流电压平均值 cosU17. 12tu6 32 30时，晶闸管电流有效值时，晶闸

9、管电流有效值 65622T) t(d)RtsinU2(21I)2cos2332(21RU2 控制角控制角 30时时u波形连续，整流电压平均值波形连续，整流电压平均值晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值)2cos2332(21RUI2T cosU17.1U2d三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路纯电阻性负载纯电阻性负载控制角控制角 30时时tu 62d) t(tdsinU223U3/)6cos(1 U17. 12 30时，晶闸管电流有效值时，晶闸管电流有效值 622T) t(d)RtsinU2(21I)2sin412cos4365(21RU2 控制角控制角 30时时u波形断续，整流电压平均值波形

10、断续，整流电压平均值晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值3/)6cos(1 U17. 1U2d )2sin412cos4365(21RUI2T 晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值22RMU6U32U 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3652uvRudidL+-14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 2uvuwvwvuwu vwuv不可控整流电路的自然不可控整流电路的自然换相点就是可控整流电换相点就是可控整流电路控制角路控制角的起点的起点 任

11、意时刻必须有两个晶闸任意时刻必须有两个晶闸管同时导通才能构成回路，管同时导通才能构成回路，共阳极与共阴极组各有一共阳极与共阴极组各有一只晶闸管导通只晶闸管导通触发脉冲可以采用宽脉冲触发脉冲可以采用宽脉冲和双窄脉冲两种形式工作和双窄脉冲两种形式工作双窄脉冲方式：给晶闸管双窄脉冲方式：给晶闸管发主触发脉冲时，给另一发主触发脉冲时，给另一只配对的晶闸管也发一触只配对的晶闸管也发一触发脉冲，称为辅助触发脉发脉冲，称为辅助触发脉冲冲 同组晶闸管之间脉冲互差同组晶闸管之间脉冲互差120，共阳极与共阴极组，共阳极与共阴极组晶闸管差晶闸管差60，只要脉冲，只要脉冲宽度大于宽度大于60，就能构成，就能构成回路，

12、即宽脉冲方式回路，即宽脉冲方式控控共阴极组中阳极电位共阴极组中阳极电位最高的晶闸管导通最高的晶闸管导通;VT1RLuoVT6VT3VT5VT4VT2io Cba+共阳极组共阳极组共阴极组共阴极组 在在 t1 t2 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，VT1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中b点电位最低，点电位最低，VT4 导通。导通。负载电压负载电压uouaubuC2 t uoott1t2t3t4t5t6t7t8t9VT1RLVT6VT3VT5VT4VT2io Cba0 在在 t2 t3 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，VT 1 导通；导通； 共阳极组

13、中共阳极组中c点电位最低，点电位最低， VT6 导通。导通。RLuoio Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uotoVT1VT3VT5VT2VT4VT6 在在 t3 t4 期间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高， VT 3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中c点电位最低，点电位最低， VT 6 导通。导通。负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uotoRLio Cbau+ oVT1VT3VT5VT2VT4VT6 在在 t4 t5 期

14、间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高，VT3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中a点电位最低，点电位最低，VT2 导通。导通。负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uotoRLio Cbau+ oVT1VT3VT5VT2VT4VT6t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto 在一个周期中，每个晶闸在一个周期中，每个晶闸管只有三分之一的时间导管只有三分之一的时间导通（导通角为通（导通角为120）。）。变压器副边电压变压器副边电压负载电压负载电压uouaubuC2 t RLio Cbau+ oVT1VT3VT5VT2

15、VT4VT6uo1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 21 16 6控制角控制角0三相全控桥式工作原理三相全控桥式工作原理3652uvRudidL+-14wtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvtuuuuuu控制角控制角60uT1晶闸管承受的最大正、反晶闸管承受的最大正、反向压降为向压降为6 U2t1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 21 16 6tuuuuuu电阻性负载电阻性负载三相桥式全控三相桥式全控 电阻性负载电阻性负载3652uvRudid14w控制角控制角30tuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16

16、61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 21 16 6控制角控制角6060时电流处于连续时电流处于连续与断续的临界点与断续的临界点 cosU35. 1cosU34. 2L22计算计算Ud时，将纵轴右移时，将纵轴右移30 3232d) t(tdsinU626U060时时3 t1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 21 16 6tuuuuuu三相桥式全控三相桥式全控 电阻性负载电阻性负载3652uvRudid14w控制角控制角90tuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 21 16 660时，电流断续时，电流断续 3cos1U34. 22 32d) t(tdsinU626U60120时时3 移相范围为移相范围为120 ，一旦发生过，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将电流时，温度急剧上升，可能将PNPN结烧坏，造成元结烧坏，造成元件内部短路或开路。例如一只件内部短路或开路。例如一只100A的的晶闸管晶闸管过电流过电流为为400A400A时，仅允许持续时，仅允许持续0.020.