第8章电力电子器件及其应用.ppt
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1、第 8 章 电力电子器件及其应用,太原理工大学电工基础教学部,第8章 电力电子器件及其应用,8.1 晶闸管,8.2 可控硅整流电路,8.3 单结晶闸管触发电路,8.4 晶闸管的保护,本章要求:,1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特 性和主要参数。 2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电 压平均值与控制角的关系。 3. 了解单结晶体管及其触发电路的工作原 理。,第8章 电力电子器件及其应用,晶闸管(Thyristor) 可控硅(SCR ) (Silicon Controlled Rectifier) 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功 率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域 扩展
2、到强电领域。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性,但它的导通时间是可控的,主要用于整流、逆变、 调压及开关等方面。,体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏)。,8.1 晶闸管,8.1.1 基本结构及工作原理,G,1.基本结构和符号,外形,结构,常用晶闸管的图片,螺栓型晶闸管,晶闸管模块,平板型晶闸管外形及结构,2.晶闸管导通实验,(c)去掉控制极正向电压,灯泡亮。,(d)阳极加反向电压,灯泡熄灭。,(a)控制极不加电压,灯泡不亮。,(b)控制极加正向电压,灯泡亮。,晶闸管导通的条件:,晶闸管阳极与阴极之间加正向电压(U
3、AK0)。 同时 晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正向触发脉冲。,晶闸管导通后,控制极便失去作用。 依靠正反馈,晶闸管仍可维持导通状态。,晶闸管关断的条件:,晶闸管阳极电流小于维持电流(IAIH) ,或将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压(UAK0) 。,3.晶闸管导通和关断条件,晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合,4.工作原理,工作原理,A,在极短时间内使两个三极管均饱和导通,此过程称触发导通。,形成正反馈过程,K,G,EA 0、EG 0,EG,晶闸管导通后,去掉EG , 依靠正反馈,仍可维持导通状态。,工作原理,G,EA 0、EG 0,K,正向特性,反向特性,
4、IG2 IG1 IG0,正向转折电压,反向转折电压,正向平均电流,维持电流,8.1.2 伏安特性及主要参数,1. 伏安特性,2 .主要参数,(1) 正向平均电流 IF: 环境温度为40C及标准散热条件下,晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。,如果正弦半波电流的最大值为Im, 则,普通晶闸管IF为1A 1000A。,(3) 通态平均电压(管压降) UF: 在规定的条件下,通过正弦半波平均电流时, 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。,(2) 维持电流 IH: 在规定的环境和控制极断路时,晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。 一般IH为几十 一百多毫安。,(4)
5、 正向重复峰值电压(晶闸管耐压值)UFRM: 控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V 3000V,(5)反向重复峰值电压URRM: 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V3000V,(6)控制极触发电压和电流UG、IG: 室温下,阳极电压为直流6V时,使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V,IG为几十到几百毫安。,(7)浪涌电流IFSM: 在规定时间内,晶闸管中允许通过的最
6、大过载电流。,晶闸管型号及其含义,导通时平均电压组别 共九级, 用字母AI表示0.41.2V,额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者,额定正向平均电流(IF),如KP200-18F 表示额定正向平均电流为200A,额定电压为1800V,管压降为0.9V的普通晶闸管。,8.2 可控整流电路,8.2.1 单相半波可控整流 1. 电阻性负载,(1) 电路分析,u 0 时: 若ug = 0,晶闸管不导通,,u 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通, uo = 0, uT = u ,故称可控整流。,控制极加触发信号,晶闸管承受正向电压导 通,,(2) 工作原理,t1,u 0 时: 可控硅承
7、受反向电压不导通,即:晶闸管反向阻断,加触发信号,晶闸管承受正向电压导通,u 0时:,O,接电阻负载时 单相半波可控整流电路电压、电流波形,控制角,t1,O,t2,2,导通角,(3)工作波形,(4)整流输出电压及电流的平均值,由公式可知:,改变控制角,可改变输出电压Uo。,2. 电感性负载与续流二极管,(1)电路,当电压u过零后,由于电感反电动势的存在,晶闸管在一段时间内仍 维持导通,失去单向导电作用。,在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时,电感元件上产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图),电流不能跃变,将由零逐渐上升(见波形)。,O,t1,t2,2,(2)工作波形(未加续流二极管),u 0
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- 电力 电子器件 及其 应用
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