1绪论-晶闸管总结

电力拖动控制系统一、分类工业控制大体分为三大类。电力拖动自动控制系统以机械运动为主要生产方式，以电动机为执行机构称之为电力拖动自动控制系统。过程控制系统以化学反应或热转换为主要方式，以自动化仪表与装置为检测和执行机构的系统。称之为过程控制系统。计算机控制系统电力拖动控制系统二、意义电力拖动自动控制系统中应用最普通的是自动调速系统，分为直流调速系统和交流调速系统两大类，直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，直流调速系统仍是自动调速系统的主要形式，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、大型起重机、造纸机、金属切削机床等领域得到了广泛的应用。换向问题是直流电动机的主要弱点，其单机容量、过载能力、最高电压和转速等重要指标都受到换向和由它引起的机械强度等问题的限制，换向器也给直流电机的制造和维护带来很多麻烦，而交流电动机则恰没有这个缺点。因此得到越来越广泛的应用。交流异步电动机具有结构简单，价格便宜、制造方便、维护容易等优点。得到了越来越广泛的应用。三、发展方向1、直流调速系统——可关断的电力电子器件及其实现的斩波及PWM（脉宽调制式变换器）。2、交流调速系统——变频调速系统。3、计算机控制系统——四、课程性质

工企自动化专业的一门专业课（综合性）；非工企自动化专业的一门专业课。本课将遵循理论与实际相结合的原则，从满足不同生产工艺的要求出发，应用自动控制理论，将电力拖动系统控制由简入繁，由低到高的进行分析，并介绍各种系统的静、动态性能及设计方案。五、课程内容

变流内容晶闸管单相可控整流三相可控整流逆变电路

直流拖动系统单闭环调速系统双闭环调速系统直流脉宽调速系统可逆调速系统位置随动系统

六、前续课：电路、模电、数电、自动控制原理、电机与电力拖动七、课程要求：1上课认真听讲，要求记笔记2课后认真完成作业八、考试方式：卷面70分、平时30分（出勤10分+作业及小考10分+课堂表现10分）九、参考教材：

晶闸管变流技术西安交通大学黄俊主编晶闸管变流技术莫正康编电机与电力拖动林瑞光主编理论40学时2.5学分实验12学时0.5学分绪论什么是电力电子技术？应用于电力领域的电子技术。利用电力电子器件把电能进行变换和控制的技术。目前工业应用中还是以晶闸管为主。主要研究功率半导体器件的应用技术。横跨电力、电子、控制三门领域，使电子进入强电领域，是强电、弱电的桥梁。电子技术分为：信息电子技术—弱电即电子领域。属信息处理电力电子技术—应用于电力领域属强电，属电能的控制电力电子技术包括电力电子器件制造技术和电力电子应用技术（变流技术）。电力电子技术电力电子技术的发展1904年第一只电子管诞生。然后水银整流器1947年贝尔实验室发明了晶体管。1957年第一只晶闸管诞生。

快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管。8000V、6000A新型半导体器件：GTR（大功率晶体管）、GTO（可关断晶闸管）、MOSFET功率场效应晶体管、IGBT（绝缘栅门极晶体管）、MCT（MOS晶闸管）电力电子技术电力电子技术的应用可控整流将交流电变为可控直流电交流→直流电力电子技术的应用逆变高压直流输电不间断电源逆变：将直流电变为交流电。有源逆变：将直流电逆变为与电网同频率的交流电回送电网。主要用于直流高压输电及绕线式异步电动机的串级调速。无源逆变：将直流电逆变为交流电直接供给负载应用的过程。

直流→交流电力电子技术的应用交流调压将固定的交流电变为可调的交流电交流→交流电力电子技术的应用变频将频率固定的交流电变为频率可调的交流电电力电子技术的应用变频交流→交流电力电子技术的应用直流斩波将固定的直流电变为可调的直流电直流→直流小结电力电子技术电力电子技术的发展电力电子技术的应用第一章晶闸管晶闸管的外形小电流塑封式小电流螺旋式大电流螺旋式大电流平板式图形符号晶闸管的外形KP螺旋式晶闸管的外形平板式晶闸管的散热片自冷式风冷式水冷式晶闸管的散热片水冷式风冷式自冷式1.1晶闸管的结构与工作原理GP1N1N2N2P2AK晶闸管的结构P1N1P2N2AGKJ1J2J3GP1N1N2N2P2AK晶闸管是PNPN四层半导体结构。具有J1、J2、J3三个PN结。可用三个二极管或两个三极管等效。晶闸管的等效电路(二极管等效电路)AKGJ1J2J3晶闸管的等效电路(三极管等效电路)AP1N1P2N2GKJ1J2J3晶闸管的等效电路(三极管等效电路)P2N2GKP1N1AJ1J2J3P2N1AKP1N1P2N1P2N2G晶闸管的表示符号KAGAAAKGG晶闸管的导通关断条件实验电路图Ia:阳极电流Ig:门极电流Ua:阳极电压Ug:门极电压点击进晶结构与工作原理.exe入仿真实验电路图晶闸管的导通实验一实验顺序实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ua1反向反向暗2反向零暗3反向正向暗晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何种电压，它都处于关断状态。晶闸管的导通实验二实验顺序实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ua1正向反向暗2正向零暗3正向正向亮晶闸管同时在正向阳极电压与正向门极电压作用下才能导通。晶闸管导通后的实验（原来灯亮——关断实验）实验顺序实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ua1正向反向亮2正向零亮3正向正向亮已导通的晶闸管在正向阳极电压作用下，门极失去控制作用。晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）实验顺序实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压Ua门极电压Ua1正向（逐渐减小到接近于零）任意暗晶闸管在导通状态时，当Ea减小到接近于零时，晶闸管关断。晶闸管的导通关断条件导通条件：

除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极正向电压，有足够的门极电流。维持导通条件：阳极电流大于维持电流IH关断条件：

阳极电流小于维持电流IH如何关断导通的晶闸管减小外电路的电源，或是增大电路中的负载。AGKP1N1P2N1P2N2晶闸管的触发原理有关晶闸管的几个名词触发：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，使晶闸管导通的过程称为触发。维持电流IH：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情况下，晶闸管关断。硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压也会导通的现象叫硬开通。反向阻断：当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。1.2晶闸管阳极伏安特性结论晶闸管门极断开时，阳极电压升到足够高时，会使晶闸管导通称作“硬开通”多次会损坏管子，晶闸管不充许这样工作。晶闸管是一种理想的无触点功率开关。只能稳定地工作在“导通”和“关断”两个状态，没有中间状态。用很少的门极电流控制很大的阳极电流。阻断时漏电流小，导通时压降小。要关断已经导通的晶闸管，必须使阳极电流小于维持电流。测量（1）阳极与阴极、阳极与门极间的正反向电阻都应在数百千欧以上。（2）门极与阴极间的电阻通常为几十到几百欧，因元件内部有旁路电阻，通常正反向阻值相差很小。（3）测门极与阴极间的电阻不能用万用表的高阻档，以防表内高压电池击穿门极的PN结。（4）元件能否可靠触发导通，用电源、电灯，晶闸管串联，当门极和阳极接触一下灯亮，则管子是可触发导通的。晶闸管阳极伏安特性1.额定电压1.3晶闸管的主要参数通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。1)

断态重复峰值电压UDRM——正向折转电压的80%2)

反向重复峰值电压URRM——反向折转电压的80%3)

通态（峰值）电压UTM——额定电流管压降峰值晶闸管的主要参数2晶闸管的额定通态平均电流（额定电流）IT(AV)

在规定的条件下,工频正弦半波的通态电流在一个整周期的平均值。额定电流的平均值为：额定电流的有效值为:

电流的有效值是从电流的热效应来考虑的，是电流的平方在时间积累效应上的平均效果负载电流波形系数为流过晶闸管的电流波形系数为在额定情况下波形系数为3门极触发电流和门极触发电压4通态平均电压5维持电流和掣住电流

使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有关。结温越高，则IH越小。有关晶闸管的几个特性总结晶闸管是一种大功率器件.只有导通和关断两种状态.晶闸管具有可控单向导电性。晶闸管正向导通压降为1V左右。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。晶闸管导通和关断的条件例题如图，阳极电流为交流电压，门极在t1瞬间合上开关Q，t4时刻开关Q断开，求电阻上的电压波形ud。QEgUgIaUaU2RdUdQEgUgIaUaU2RdUdU2UgUdtttt1t2t3t4总结1、晶闸管有哪些应用？2、晶闸管的结构和等效电路？3、晶闸管的导通关断条件？4、晶闸管的特性及特点绝缘门极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor)IGBT1982年研制，第一代于1985年生产，主要特点是低损耗，导通压降为3V，下降时间0.5us，耐压500—600V，电流25A。第二代于1989年生产，有高速开关型和低通态压降型，容量为400A/500—1400V，工作频率达20KHZ。目前第三代正在发展，仍然分为两个方向，一是追求损耗更低和速度更高；另一方面是发展更大容量，采用平板压接工艺，容量达1000A/4500V；命名为IEGT（InjectionEnhancedGateTransistor)工作频率：20KHZ应用广泛绝缘门极双极型晶体管IGBT

图2.18IGBT符号、电路及特性ICVCEVGE=0VGE1VGE2VGE3VRM0(c)输出特性正向阻断区VGE增加VBRIcVGEVGEth(d)转移特性(a)符号ICGECGCEVgVSR(b)电路RdrRbrT2T1ICABRg符号、电路及静态特性

48绝缘门极双极型晶体管IGBT主要特点电压控制开通和关断，控制功率小；双极性导电，开关速度介于MOSFET和BJT之