晶闸管及其基本电路概述

汇报人：AA2024-01-20晶闸管及其基本电路概述目录晶闸管基本概念与原理晶闸管基本电路类型晶闸管触发电路设计晶闸管保护电路设计晶闸管在电力电子系统中的应用实验与仿真分析01晶闸管基本概念与原理晶闸管（Thyristor）是一种具有三个电极的半导体器件。其内部结构包括四层半导体材料，形成三个PN结。根据电极的排列方式，晶闸管可分为NPN型和PNP型两种。晶闸管定义及结构晶闸管具有独特的开关特性，可在高电压、大电流条件下工作。导通后的晶闸管具有很低的导通压降，可承受较高的电流密度。当晶闸管阳极与阴极间施加正向电压，且控制极施加触发脉冲时，晶闸管导通。当阳极电流小于维持电流时，晶闸管自动关断。工作原理与特性主要参数与性能指标维持电流晶闸管导通后，撤去触发信号仍能维持导通所需的最小阳极电流。额定电流在规定条件下，晶闸管能长期通过的最大正向电流。额定电压晶闸管能承受的最大正向阻断电压。触发电压与触发电流使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需的最小控制极电压和电流。开关时间包括开通时间和关断时间，表示晶闸管从触发到完全导通及从阳极电流下降到零所需的时间。02晶闸管基本电路类型123只允许电流在一个方向上通过，具有整流功能。单向导电性通过控制触发信号来控制晶闸管的导通与关断。触发控制主要用于直流电源、可控整流、调光、调速等场合。应用领域单向晶闸管电路允许电流在两个方向上通过，具有交流开关功能。双向导电性可采用正向或反向触发信号来控制晶闸管的导通。触发方式主要用于交流电源控制、交流电机调速、温度控制等场合。应用领域双向晶闸管电路具有快速响应和关断能力，适用于高频应用。快速晶闸管电路通过光信号控制晶闸管的导通与关断，实现光电隔离。光控晶闸管电路在关断状态下具有反向导通能力，可用于反向电压保护。逆导晶闸管电路特殊功能晶闸管电路可根据具体需求应用于不同的场合，如高频电源、光电隔离器、过压保护等。应用领域特殊功能晶闸管电路03晶闸管触发电路设计触发方式分类当晶闸管控制极（G）与阴极（K）之间施加正向电压，且阳极（A）与阴极（K）之间施加正向电压时，晶闸管导通。电压触发原理电流触发原理在晶闸管控制极（G）注入一定电流，使晶闸管内部形成导电沟道，从而实现导通。根据触发信号的性质，晶闸管触发方式可分为电压触发和电流触发。触发方式选择及原理为确保触发电路正常工作，需要提供稳定的电源。一般采用直流电源，其电压和电流应满足触发电路的要求。触发电路电源设计根据实际需要，选择合适的触发信号源，如脉冲发生器、函数发生器等。同时，对触发信号进行适当的处理，如放大、整形等，以满足晶闸管的触发要求。触发信号产生与处理为避免触发电路对主电路产生干扰，需要采取隔离措施，如使用光电耦合器、脉冲变压器等。触发电路与主电路隔离触发电路设计要点案例一在直流电机调速系统中，采用晶闸管作为可控整流元件。通过改变触发电路的脉冲宽度或频率，实现对电机转速的连续调节。该方案具有调速范围宽、响应速度快等优点。案例二在交流调压系统中，利用晶闸管的相位控制功能，实现对输出电压的连续调节。通过改变触发电路的相位角，可以控制晶闸管的导通角，从而改变输出电压的大小。该方案具有调节灵活、效率高等特点。案例三在无功补偿装置中，采用晶闸管投切电容器组的方式实现无功补偿。通过控制晶闸管的导通与关断，实现对电容器组的快速投切。该方案具有响应速度快、补偿效果好等优点。实际应用案例分析04晶闸管保护电路设计当电流超过一定值时，快速熔断器会自动熔断，切断电路，保护晶闸管不受损坏。快速熔断器电流互感器电子式过流保护通过检测电流互感器二次侧的电流，判断是否超过晶闸管的额定电流，如果超过则触发保护电路。采用电子元件构成的过流保护电路，具有反应速度快、精度高、可重复性好等优点。030201过电流保护电路设计03瞬态电压抑制器瞬态电压抑制器是一种二极管形式的保护器件，当瞬态电压超过一定值时，会自动导通并将过电压泄放掉。01阻容吸收电路在晶闸管两端并联阻容吸收电路，可以吸收浪涌电压，保护晶闸管不受过电压损坏。02压敏电阻压敏电阻在电压超过一定值时，电阻值急剧下降，将过电压通过压敏电阻泄放掉，从而保护晶闸管。过电压保护电路设计温度传感器在晶闸管附近安装温度传感器，实时监测晶闸管的温度。温度控制电路当温度超过一定值时，温度控制电路会触发保护动作，如降低电流、切断电路等。散热设计合理的散热设计可以降低晶闸管的工作温度，提高其可靠性。例如采用散热器、风扇等散热措施。温度保护电路设计05晶闸管在电力电子系统中的应用利用晶闸管的单向导电性，将交流电转换为直流电。在整流电路中，晶闸管作为开关元件，通过控制其导通角来调节输出电压。将直流电转换为交流电的过程。在逆变电路中，晶闸管同样作为开关元件，通过控制其开关状态来实现直流到交流的转换。整流与逆变技术应用逆变技术整流技术交流调压技术应用交流调压通过改变晶闸管的导通角来调节交流输出电压的大小。这种技术被广泛应用于电机控制、照明调光等领域。相位控制利用晶闸管的相位控制特性，实现对交流输出电压的精确调节。这种技术在电力系统中具有广泛的应用，如无功补偿、有功功率调节等。在电力系统中，无功功率的流动会导致系统电压波动和功率因数降低。利用晶闸管的无功补偿技术，可以实现对无功功率的动态补偿，提高系统的稳定性和效率。无功补偿电力系统中的非线性负载会产生谐波电流，对系统造成危害。晶闸管的无功补偿技术可以实现对谐波电流的有效治理，提高电能质量。谐波治理无功补偿技术应用06实验与仿真分析搭建晶闸管实验电路根据实验需求，选择合适的晶闸管型号，搭建基本的晶闸管电路，包括触发电路、保护电路等。测试方法使用示波器、万用表等测试工具，对晶闸管的电压、电流波形进行测试和记录，分析晶闸管的工作状态。实验平台搭建及测试方法仿真软件选择选择适合的电路仿真软件，如PSPICE、MATLAB等。晶闸管模型建立在仿真软件中建立晶闸管的仿真模型，包括电气特性、触发特性等。参数设置根据实验需求，设置合适的仿真参数，如电源电压、触发信号等。仿真模型