电力电子技术课程课件

电力电子基本电路电力电子应用电路常用电力电子器件电力电子技术返回晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅，是一种可以控制的大功率硅整流元件。一、晶闸管的结构和工作原理晶闸管具有三个PN结和四层半导体结构，它同二极管一样具有单向导电性，但导通时间是可控的。PNPNA阳极K阴极G（门极）控制极A阳极G（门极）控制极K阴极常用电力电子器件1、晶闸管外形+-+-S+-+-S+-+-S+-+-S晶闸管通断实验晶闸管的工作原理PNPNA阳极K阴极G（门极）控制极PNNPNPAGKAKGIAIC1IC2IKIGT1T2这样，形成强烈的正反馈，使两管迅速的饱和导通。晶闸管导通后，控制极就失去了控制作用。晶闸管在正向阳极电压下，只要一个短时存在的正向脉冲电压加在控制极和阴极之间即可，这个脉冲电压称为触发电压。+-+-S+-+-SAKGIAIC1IC2IKIGT1T2晶闸管导通的条件：1）阳极（A）和阴极（K）之间加正向电压。（A接正，K接负）2）控制极（G）与阴极（K）之间加适当的正向触发电压。（G接正，K接负）晶闸管由导通转为截止的方法：降低阳极电源电压，使阳极电流IA减小到不能维持正反馈，或将阳极电压反接。二、晶闸管的伏安特性UI0△UBAUFMIFURMIH+--+CAKGIAIC1IC2IKIGT1T2PNNPNPAGK三、腰晶闸搜管的阴主要郑参数1、正微向重忠复峰谁值电惜压UFR钻M2、反锡向重惰复峰馆值电挽压URR当M3、额安定正涛向平遣均电蛾流IF4、维贪持电队流IH5、门誉极触遗发电酷压和办电流在规汉定的营散热馋条件辆和环泻境温尽度下季（40oC)，晶闸秒管的叼阳极茧和阴肺极间汉可以秧连续妨通过蜜的工日频正拔弦半剖波电魄流的凶平均庭值，怪称为呼额定重正向猫平均斑电流棍。门极成开路加时，焦维持赞晶闸闷管导辫通所茶必须采的最恐小电崇流值向。在晶店闸管砌阳极亦和阴化极间选加6V电压绕时，斯能使对它导饥通的欣最小遮门极息电压则和电灵流。四、腊晶闸扭管型大号及凶其含型义导通叼时平并均电蚊压组凑别共九补级,用字大母A~块I表示0.收4~闹1.鹊2V额定甜电压,用百仍位或府千位疫数表鲁示取UFR央M或URR篇M较小治者额定政正向期平均探电流(IF)（晶闸管类型）P--普通晶闸管K--快速晶闸管S--双向晶闸管

晶闸管KP普通型如KP谣5-驰7表示额定如正向宾平均洲电流配为5A,额定露电压绸为70兄0V。2、双乔向晶冶闸管双向丸晶闸梯管（Tr滤io租de此AC享Sw差it饼ch）简虹称TR喇IA苏C，是望一种命交流姻开关缝，它光具有际被触惊发后济能双贫向导堪通的膛性质狭，因群此在史交流岸开关歇、交膝流调坛压（座如电绘灯调柳光及轨加热窗器控垒制）盗等方柴面获补得了性广泛突的应波用。结构泄图等效眼电路电路臭符号双向利晶闸板管的恭伏安像特性双向拥晶闸吩管触燥发状绍态双向腿晶闸枪管一权旦导村通，仅即使宜失去移触发贴电压杠，也驶能继匆续维书持导歇通状驱态。呢当主停电极T1、T2电流酿减小那至维龄持电承流以卫下或T1、T2间电料压改散变极后性，锁且无半触发震电压姐时，拳双向击晶闸阳管阻董断，建只有利重新依施加柴触发史电压沸，才旗能再连次导著通3、门宾极可茄关断仙晶闸挽管门极贯可关宁断晶川闸管殖（Ga炼te咐Tu怕rn屠of凝fTh悬yr线is慢to予r）简并称GT猎O。它仗具有害普通过晶闸勿管的骄全部柱优点钞，如探耐压煎高、抛电流瞧大等页。同节时它香又是梨全控语型器妙件，巾即在振门极里正脉境冲电仍流触攻发下换导通陕，在席负脉典冲电坡流触胸发下款关断鸡。结构电路符号门极源可关烈断晶月闸管羊的内询部结浆构与约普通伸晶闸吴管相址同，驴但在纵制作外时采油用特球殊的廊工艺斥使管艇子导滥通后宣处于兴临界朝饱和拜，而录不像源普通挂晶闸言管那市样处拾于深痛度饱热和状泉态，泛这样脱可以栏用门内极负苗脉冲须电流燃破坏治临界呈饱和补状态采使其崭关断硬。可关膨断晶馋闸管套的主联要参速数与廊普通能晶闸灯管大乔多相躲似一、型单相自半波学可控组整流堂电路1、输执出电糠压的五平均滥值U0可控记整流2、输五出平藏均电响流3、晶辣闸管爆的平姜均电耍流I=I04、晶究闸管景的最落高反剂向电倒压URM电感抗性负耽载电路访及工定作原滔理设u1为正脊弦波DAuLGu1u2uTRKLu2正半值周时谈晶闸袖管导晋通，u2过零邀后，撇由于最电感浑反电爷动势宵的存雾在，腰晶闸员管在房诚一定秒时间苍内仍黎维持缸导通阻，失患去单袍向导绳电作柳用。D称为伏续流赛二极初管,加入D的目陈的就承是消怪除反电动董势的司影响罩。u1t0+++二、壮单项授桥式登半控骆整流1、输照出电析压的赴平均肃值U02、输免出平快均电锋流4、晶暗闸管稍的最鸭高反场向电立压URM3、晶擦闸管树的平基均电授流单结味晶体暂管触伪发电誓路晶闸欺管的扩导通惭除了过必须锄加正贱向阳狸极电原压外仿，在疲控制攀极与逼阴极帖之间斥还必喝须加锈触发茎电压哀。对首触发吼信号春的要岁求：1、触寒发信杠号应六有一夺定的幅持续掘时间模（20S过~5定0单S）。2、触唱发信虚号应旨具有丢一定牢的功磁率，伪一般过为0.毁5W爆~2铸W。触发爽电压页一般溉为4话V~门10返V，遥以满鞠足晶闸样管所面需要侮的起裹始“鸦偏流确”的暑大小3、触壮发信遥号应南具有娱较陡贤的前壶沿，捎一般漏小于10S。4、能激灵活裁地控开制触址发信板号发牢生的星时刻棍。产生论触发苹电压丢的电疫路称期为晶今闸管卡的触指发电供路。结构PN结发射极EN型硅片B2第二基极B1第一基极欧姆接触电阻EB2B2符号B2B1UBBEIERB2RB1等效巨电路单结晶体管伏安拌特性单结谁晶体动管的绢伏安逮特性碰是指影基极B1和B2之间狮加一条固定独电压UBB时，喝发射显极电明流IE与电吼压UE之间芳的关别系曲际线。IEUEUP0截止区UVVBIVIP负阻区饱和区PAUBBIEUEEB2B2+-B2B1UBBEIERB2RB1UEA当发酿射极赌与基孩极之勾间不互加电妈压时爱，分压贫比=常数单结幻玉晶体移管不熊导通饰，AP段称浙为截止坊区。IEUEUP0截止区UVVBIVIP负阻区饱和区PAB2B1UBBEIERB2RB1UEAIEUEUP0截止区UVVBIVIP负阻区饱和区PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA当UE=UD+

UBB时，单结市晶体筛管开耀始导章通，IE增大只，P点为膏峰点持，UP为峰午点电偿压，IP为峰意点电井流。UP=UD+

UBB。PV段特性曲线的动态电阻为负值，故称为负阻区。IEUEUP0截止区UVVBIVIP负阻区饱和区PAB2B1UBBEIERB2RB1UEA当IE增大庭到一屡定值谢时，UE下降洪到最继低点缓，称漂为谷楚点V，此后翅，IE继续恳增大绩时，翼电压滔略有巴上升迎，但锹变化组不大由，这桨个区蝴称为饱和象区。uCEUPUV00uR1tt单结演晶体简管具压有IE增加UE反而赚减小突的负岛阻特个性，械可以久和RC电路蹈一起寺组成兽自振底荡电损路。单结晶体管振荡电路IEUEUP0截止区UVVBIVIP负阻区饱和区PA

RPR2R1+-uC

S充电放电uR1B2B1单结权晶体婶管触倦发电铜路u0RLTH2TH1D1D2~

主电路uR3DZRRPR2R1+-uC电路希中元即件作毒用：1）、沾稳压晶管削秘波作线用0utuZt02）、薪变压驻器的诸同步遍作用uCt00u0t

3）、妖改变RP的移苹相作业用4）、畅电阻R2的温象度补促偿作血用t0ug晶闸匀管虽计然优泻点很敬多，膊但也固有过旱载能劈燕力差惧等弱嘉点。苦因此折，在错实际锅应用勿中必但须采乱取过卷电流脱和过唯电压造保护敌。带放大环节的单结晶体管触发电路u0RLTH2TH1D1D2~

主电路uR3DZ

RR2R1+ugR4R5CuiT1T2

晶闸薪管的向保护一、普过流雅保护晶闸求管发欲生过灰电流祥的原往因主棋要有鹿：1）负沃载端悼过载电或短旱路；2）某围个晶颤闸管在被击壤穿短帐路，包造成辜其它枝元件扶的过电流目；3）触性发电盛路工雄作不策正常宿或受井干扰当，使相晶闸虑管误触发锁，引直起过擦电流侄。1、快严速熔绣断器

TH2TH1D1D2

A）、快速话熔断畜器接臂在负责载端B）、快速黑熔断忆器与葡元件越串联C）、快速底熔断凤器接屡在输领入端晶闸贼管过锡电流咏的保草护措逢施：2、过铃电流填继电絮器在输亭入端课或输哄入端吃接过疫电流杂继电貌器，赤都可舞以在抛发生六电流他故障滔时动涨作，恳使输帆入端毛的开劣关跳抚闸，窝这种葛保护掏对过驻载是墙有效隐的，票但在遭发生密短路筹时，蜜由于孤过电裹流继棋电器呈的动锣作及闪自动嘱开关届的跳抖闸需辨要一验定的疾时间颗，如总果短牢路电衔流比促较大阁，这夸种方同法不旦好。3、过娇流截配止保寺护利用释过电肌流的革信号健将晶岭闸管兼的触认发脉椒冲移单后，企使晶赤闸管德的导泥通角壁减小活或停查止触掉发。二、宋晶闸挣管的六过电爆压保盖护引起俯过电疤压的阀原因哑是因君为电庙路中商一般版都接德有电飘感元帝件。晶闸拨管过样电压阿的保州护措阴施：1、阻暂容保洲护利用馅电容谨来吸抛收过乐电压夏，其湾实质闷就是愈将造栏成过仁电压描的能帆量变梢成电累场能码量储呼存到推电容爹器中焰，然吹后释量放到变电阻宾中去帆消耗敌掉。2、硒室堆保浩护电力似电子坛应用闹电路1．无湿级（瞎连续沙）调增光灯无级注调光废灯电屈路，困实质近上它楚是一