电力电子学基础优秀PPT.ppt

电力电子学基础电力电子学基础你现在浏览的是第一页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路n10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.4 10.4 逆变器逆变器n10.5 10.5 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路n10.6 10.6 晶闸管的串并联和保护晶闸管的串并联和保护你现在浏览的是第二页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路n10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.1 10.1.1 晶闸管晶闸管n1.1.晶闸管结构与符号晶闸管结构与符号阳极阳极控制极控制极阴极阴极控制极控制极200A你现在浏览的是第三页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.110.1.1 晶闸管晶闸管n1.1.晶闸管结构与符号晶闸管结构与符号你现在浏览的是第四页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.110.1.1 晶闸管晶闸管n2.2.晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理你现在浏览的是第五页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.110.1.1 晶闸管晶闸管n2.2.晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理结论结论：1 1晶闸管具有双向晶闸管具有双向阻断能力阻断能力2 2晶闸管晶闸管A A、G G两两 极加电压才导通：极加电压才导通：3 3晶闸管导通后，晶闸管导通后，G G极失去作用，使极失去作用，使晶闸管再次阻断，晶闸管再次阻断，必须将必须将A A极断电或极断电或反向反向.你现在浏览的是第六页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.110.1.1 晶闸管晶闸管n3.3.晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性触发电压触发电压（电流）（电流）A A、K K间加直流间加直流6V6V，G G极最小电压（电流）极最小电压（电流）你现在浏览的是第七页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.110.1.1 晶闸管晶闸管n4.4.晶闸管的应用晶闸管的应用n1)1)顺变装置顺变装置（交流电变成直流电）（交流电变成直流电）n可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源n2)2)逆变装置逆变装置（直流变成交流电源）（直流变成交流电源）n频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、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。不间断电源、交流电机电源。n3)3)变频装置变频装置（顺变和逆变的组合）用于同步机和（顺变和逆变的组合）用于同步机和异步机的调速。异步机的调速。n4)4)直流电动机的调速直流电动机的调速（可代替直流发电机）（可代替直流发电机）n效率高、响应快、体积小、重量轻。效率高、响应快、体积小、重量轻。你现在浏览的是第八页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.210.1.2 其他电力半导体器件其他电力半导体器件n1.1.双向晶闸管双向晶闸管你现在浏览的是第九页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.1 10.1 电力半导体器件电力半导体器件n10.1.210.1.2 其他电力半导体器件其他电力半导体器件n可关断晶闸管可关断晶闸管1.G1.G极可控制元件导通与关极可控制元件导通与关断（不同极性脉冲信号）断（不同极性脉冲信号）2.2.发电流发电流(20mA)(20mA)比普通晶闸比普通晶闸管大管大(30uA(30uA）3.3.动态特性好（关断动态特性好（关断1us1us）而）而晶闸管需（晶闸管需（5-30us5-30us）4.4.应用直流调压和开关电路应用直流调压和开关电路。你现在浏览的是第十页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.110.2.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n1.1.带电阻性负载的可控整流电路带电阻性负载的可控整流电路你现在浏览的是第十一页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.110.2.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n2.2.带电感性负载的可控整流电路带电感性负载的可控整流电路你现在浏览的是第十二页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.110.2.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n3.3.续流二极管的作用续流二极管的作用你现在浏览的是第十三页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n1)1)电阻性负载电阻性负载元件承受元件承受的正反向的正反向电压是电电压是电源电压的源电压的最大值最大值2U2U2 2你现在浏览的是第十四页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n2)2)电感性负载电感性负载你现在浏览的是第十五页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n2)2)电感性负载电感性负载带电感性负载时可不要带电感性负载时可不要续流二极管续流二极管你现在浏览的是第十六页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n2)2)电感性负载电感性负载单向脉动直流单向脉动直流电电你现在浏览的是第十七页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n3)3)反电势负载反电势负载你现在浏览的是第十八页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n1.1.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路n3)3)反电势负载反电势负载你现在浏览的是第十九页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n2.2.单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路你现在浏览的是第二十页，共45页第十章第十章 电力电子学电力电子学-晶闸管及基本电路晶闸管及基本电路 10.2 10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路n10.2.210.2.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路n2.2.单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路n例例10.110.1一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，U U0 0n=0=0180V180V，电流，电流I I0 0=0=010A10A，采用半控桥式整流电路如图，试求，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。最大交流电压和电流的有效值，并选用元件。n解解：设导通角：设导通角=0 U=0 U0 0=180V,I=180V,I0 0=10A=10A 有效值有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/10A)=12.2A平均电流Ivs=Iv=10A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414220=310V2310 600V选用3cT10/600,2cz10/300你现在浏览的是第二十一页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n1.1.电阻性负载电阻性负载(=0)(=0)你现在浏览的是第二十二页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n1.1.电阻性负载电阻性负载(0/6)(0/6)你现在浏览的是第二十三页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n1.1.电阻性负载电阻性负载(05/6)(05/6)你现在浏览的是第二十四页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n2.2.电感性负载电感性负载你现在浏览的是第二十五页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n2.2.电感性负载电感性负载你现在浏览的是第二十六页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.1 10.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路n2.2.电感性负载电感性负载变压器利用率低，易产生变压器利用率低，易产生变压器铁芯饱和变压器铁芯饱和你现在浏览的是第二十七页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.2 10.3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控负载平三相桥式全控负载平均电压均电压U Ud d=U=Ud d阴阴+U+Ud d阳阳你现在浏览的是第二十八页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 10.3 三相可控整流电路三相可控整流电路n10.3.2 10.3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路共阴共阴Vs1,Vs3,Vs5,共阳共阳Vs2,Vs4,Vs6你现在浏览的是第二十九页，共45页你现在浏览的是第三十页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 可控整流电路可控整流电路(顺变器顺变器)小结小结n 单相半波电路简单，指标差，只适用单相半波电路简单，指标差，只适用 于小功率要求不高的场合。于小功率要求不高的场合。n 单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小适用小功率电路。功率电路。n 晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，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。小功率的反电势负载。n 三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。n 三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。压电路。n 三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。状态。你现在浏览的是第三十一页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 10.4 逆逆 变变 器器n10.4.110.4.1有源逆变电路有源逆变电路n1.1.整流状态整流状态(0/2)(0/2)你现在浏览的是第三十二页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 10.4 逆变器逆变器n10.4.110.4.1有源逆变器有源逆变器n2.2.逆变状态逆变状态(/2)(/2)你现在浏览的是第三十三页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 10.4 逆变器逆变器n10.4.2 10.4.2 无源逆变器无源逆变器n1).1).无源逆变器的简单工作原理无源逆变器的简单工作原理你现在浏览的是第三十四页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 10.4 逆变器逆变器n10.4.210.4.2无源逆变器无源逆变器n2).2).单相晶闸管桥式逆变器单相晶闸管桥式逆变器你现在浏览的是第三十五页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 10.4 逆变器逆变器n10.4.210.4.2无源逆变器无源逆变器n2.2.单相无源逆变器的电压控制单相无源逆变器的电压控制n(1)(1)控制输入直流电压控制输入直流电压n(2)(2)内部控制内部控制n脉宽控制脉宽控制你现在浏览的是第三十六页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.10.4.2 无源逆变器无源逆变器n2.2.单相无源逆变器的电压控制单相无源逆变器的电压控制n脉宽调制脉宽调制n改变脉冲数改变脉冲数n改变脉冲宽度改变脉冲宽度频率、电压协调控制频率、电压协调控制(U/f(U/f保持不变保持不变)如如f f降低则保持脉冲数降低则保持脉冲数不变，间隔拉大使输不变，间隔拉大使输岀电压岀电压U U降低降低你现在浏览的是第三十七页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.10.4.2 无源逆变器无源逆变器n2.2.单相无源逆变器的电压控制单相无源逆变器的电压控制n波形的改善波形的改善你现在浏览的是第三十八页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.10.4.2 无源逆变器无源逆变器n3.3.无源逆变器的换相（换流）无源逆变器的换相（换流）你现在浏览的是第三十九页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.10.4.2 无源逆变器无源逆变器n3.3.无源逆变器的换相（换流）无源逆变器的换相（换流）你现在浏览的是第四十页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 10.5 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路n晶闸管对触发电路的要求晶闸管对触发电路的要求n(1)(1)触发电压和触发电流触发电压和触发电流，要求触发电压，要求触发电压 4VU4VUg g10V10V；n(2)(2)触触发发时时间间(一一般般在在10us10us以以下下)，因因此此，触触发发脉脉冲冲的的宽宽度度必必须须在在10us10us以上以上(最好有最好有20us20us一一50us)50us)，才能保证晶闸管可靠触发。，才能保证晶闸管可靠触发。你现在浏览的是第四十一页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 10.5 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路n晶闸管对触发电路的要求晶闸管对触发电路的要求 (3)(3)提高抗干扰能力提高抗干扰能力不触发时，不触发时，触发电路的输出电压应该小于触发电路的输出电压应该小于 0.15V0.15V0.20V0.20V，必要时可，必要时可 在控制极上加上一个在控制极上加上一个1V1V2V2V的的 负偏压负偏压(就是在控制极上加一个就是在控制极上加一个 对阴极为负的电压对阴极为负的电压)(4)(4)触发脉冲的前沿要陡触发脉冲的前沿要陡，前沿，前沿 最好在最好在10us10us以下，否则将会以下，否则将会 因温度、电压等因素的变化而因温度、电压等因素的变化而 造成晶闸管的触发时间前后造成晶闸管的触发时间前后 不一致。不一致。你现在浏览的是第四十二页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小小 结结n 基本要求基本要求n掌掌握握晶晶闸闸管管的的基基本本工工作作原原理理、特特性性和和主主要要参数的含义；参数的含义；n掌掌握握几几种种单单相相和和三三相相基基本本可可控控整整流流电电路路的的工工作作原原理理及及其其特特点点(特特别别是是在在不不同同性性质质负负载载下的工作特点下的工作特点)；n熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制；熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制；n了解晶闸管工作时对触发电路的要求。了解晶闸管工作时对触发电路的要求。你现在浏览的是第四十三页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小小 结结n 1 1重点重点n晶闸管的导通与关断条件，可控性；晶闸管的导通与关断条件，可控性；n晶晶闸闸管管单单相相和和三三相相基基本本可可控控整整流流电电路路在在不不同同性性质质负负载载下的工作特点。下的工作特点。n晶晶闸闸管管额额定定通通态态平平均均电电流流IT=Ie/K(波波形形系系数数K=Ie/Id)的含义的含义(Id平均值平均值，Ie有效值有效值)n 2 2难点难点n整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况；整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况；n额定通态平均电流额定通态平均电流IT T的选择；的选择；n逆变器的工作原理。逆变器的工作原理。你现在浏览的是第四十四页，共45页第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 习习 题题n 10.1 10.6 10.1 10.6 你现在浏览的是第四十五页，共45页