电力电子学晶闸管及基本电路课件

第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.1电力半导体器件9.2单相可控整流电路9.3三相可控整流电路9.4逆变器9.5晶闸管的触发电路9.6晶闸管的串并联和保护第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.1第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.1电力半导体器件9.1.1晶闸管1.晶闸管结构与符号阳极控制极阴极控制极<90A>200A第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.2第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管1.晶闸管结构与符号第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器3第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管2.晶闸管的工作原理第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器4第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管2.晶闸管的工作原理结论：1晶闸管具有双向阻断能力2晶闸管A、G两极加电压才导通：3晶闸管导通后，G极失去作用，使晶闸管再次阻断，必须将A极断电或反向.第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器5第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管3.晶闸管的伏安特性触发电压（电流）A、K间加直流6V，G极最小电压（电流）第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器6第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管4.晶闸管的应用1)顺变装置（交流电变成直流电）可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源2)逆变装置（直流变成交流电源）频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、不间断电源、交流电机电源。3)变频装置（顺变和逆变的组合）用于同步机和异步机的调速。4)直流电动机的调速（可代替直流发电机）效率高、响应快、体积小、重量轻。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器7第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.2

其他电力半导体器件1.双向晶闸管第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器8第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.2

其他电力半导体器件可关断晶闸管1.G极可控制元件导通与关断（不同极性脉冲信号）2.发电流(20mA)比普通晶闸管大(30uA）3.动态特性好（关断1us）而晶闸管需（5-30us）4.应用直流调压和开关电路。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器9第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路1.带电阻性负载的可控整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流10第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路2.带电感性负载的可控整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流11第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路3.续流二极管的作用第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流12第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路1)电阻性负载元件承受的正反向电压是电源电压的最大值√2U2第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流13第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流14第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载带电感性负载时可不要续流二极管第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流15第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载单向脉动直流电第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流16第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流17第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流18第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流19第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路例9.1一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，U0=0～180V，电流I0=0～9A，采用半控桥式整流电路如图，试求最大交流电压和电流的有效值，并选用元件。解：设导通角θ=πα=0U0=180V,I0=9A有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/9A)=12.2A平均电流Ivs=Iv=9A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414×220=39V≈2×39≈600V选用3cT9/600,2cz9/300第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流20第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(α=0)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流21第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(0<α≤π/6)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流22第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(0<α≤5π/6)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流23第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流24第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流25第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载变压器利用率低，易产生变压器铁芯饱和第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流26第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控负载平均电压Ud=Ud阴+Ud阳第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流27第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.2三相桥式全控整流电路共阴Vs1,Vs3,Vs5,共阳Vs2,Vs4,Vs6第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流28电力电子学晶闸管及基本电路课件29第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

可控整流电路(顺变器)小结单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要求不高的场合。单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，小功率的反电势负载。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

可控整流电路(顺变30第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.1有源逆变电路1.整流状态(0<α<π/2)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变31第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.1有源逆变器2.逆变状态(π/2<α<π)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.432第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.2无源逆变器1).无源逆变器的简单工作原理第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.433第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.2无源逆变器2).单相晶闸管桥式逆变器第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.434第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.2无源逆变器2.单相无源逆变器的电压控制(1)控制输入直流电压(2)内部控制脉宽控制第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.435第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变器2.单相无源逆变器的电压控制脉宽调制改变脉冲数改变脉冲宽度频率、电压协调控制(U/f保持不变)如f降低则保持脉冲数不变，间隔拉大使输岀电压U降低第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变36第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变器2.单相无源逆变器的电压控制波形的改善第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变37第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变器3.无源逆变器的换相（换流）第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变38第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变器3.无源逆变器的换相（换流）第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4.2无源逆变39第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.5

晶闸管的触发电路晶闸管对触发电路的要求(1)触发电压和触发电流，要求触发电压4V<Ug<9V；(2)触发时间(一般在9us以下)，因此，触发脉冲的宽度必须在9us以上(最好有20us一50us)，才能保证晶闸管可靠触发。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.5晶闸管的触40第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.5

晶闸管的触发电路晶闸管对触发电路的要求

(3)提高抗干扰能力不触发时，触发电路的输出电压应该小于0.15V～0.20V，必要时可在控制极上加上一个1V～2V的负偏压(就是在控制极上加一个对阴极为负的电压)(4)触发脉冲的前沿要陡，前沿最好在9us以下，否则将会因温度、电压等因素的变化而造成晶闸管的触发时间前后不一致。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.5晶闸管的触41第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.1电力半导体器件9.2单相可控整流电路9.3三相可控整流电路9.4逆变器9.5晶闸管的触发电路9.6晶闸管的串并联和保护第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.42第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.1电力半导体器件9.1.1晶闸管1.晶闸管结构与符号阳极控制极阴极控制极<90A>200A第九章电力电子学-

晶闸管及基本电路9.43第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管1.晶闸管结构与符号第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器44第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管2.晶闸管的工作原理第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器45第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管2.晶闸管的工作原理结论：1晶闸管具有双向阻断能力2晶闸管A、G两极加电压才导通：3晶闸管导通后，G极失去作用，使晶闸管再次阻断，必须将A极断电或反向.第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器46第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管3.晶闸管的伏安特性触发电压（电流）A、K间加直流6V，G极最小电压（电流）第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器47第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.1

晶闸管4.晶闸管的应用1)顺变装置（交流电变成直流电）可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源2)逆变装置（直流变成交流电源）频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、不间断电源、交流电机电源。3)变频装置（顺变和逆变的组合）用于同步机和异步机的调速。4)直流电动机的调速（可代替直流发电机）效率高、响应快、体积小、重量轻。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器48第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.2

其他电力半导体器件1.双向晶闸管第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器49第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器件9.1.2

其他电力半导体器件可关断晶闸管1.G极可控制元件导通与关断（不同极性脉冲信号）2.发电流(20mA)比普通晶闸管大(30uA）3.动态特性好（关断1us）而晶闸管需（5-30us）4.应用直流调压和开关电路。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.1电力半导体器50第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路1.带电阻性负载的可控整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流51第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路2.带电感性负载的可控整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流52第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.1单相半波可控整流电路3.续流二极管的作用第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流53第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路1)电阻性负载元件承受的正反向电压是电源电压的最大值√2U2第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流54第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流55第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载带电感性负载时可不要续流二极管第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流56第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载单向脉动直流电第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流57第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流58第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流59第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流60第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流电路9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路例9.1一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，U0=0～180V，电流I0=0～9A，采用半控桥式整流电路如图，试求最大交流电压和电流的有效值，并选用元件。解：设导通角θ=πα=0U0=180V,I0=9A有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/9A)=12.2A平均电流Ivs=Iv=9A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414×220=39V≈2×39≈600V选用3cT9/600,2cz9/300第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.2单相可控整流61第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(α=0)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流62第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(0<α≤π/6)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流63第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路1.电阻性负载(0<α≤5π/6)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流64第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流65第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流66第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.1三相半波可控整流电路2.电感性负载变压器利用率低，易产生变压器铁芯饱和第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流67第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控负载平均电压Ud=Ud阴+Ud阳第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流68第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流电路9.3.2三相桥式全控整流电路共阴Vs1,Vs3,Vs5,共阳Vs2,Vs4,Vs6第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.3三相可控整流69电力电子学晶闸管及基本电路课件70第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

可控整流电路(顺变器)小结单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要求不高的场合。单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，小功率的反电势负载。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

可控整流电路(顺变71第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.1有源逆变电路1.整流状态(0<α<π/2)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变72第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.1有源逆变器2.逆变状态(π/2<α<π)第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.473第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.4.2无源逆变器1).无源逆变器的简单工作原理第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9.474第九章电力电子学-晶闸管及基本电路

9.4逆变器9