晶闸管及其基本精选PPT.ppt
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1、晶闸管及其基本晶闸管及其基本第1页,此课件共35页哦10.1 电力半导体器件电力半导体器件n n1.晶闸管晶闸管(SCR)n n1)1)晶闸管的结构和特号晶闸管的结构和特号晶闸管的结构和特号晶闸管的结构和特号3个PN结的四层三端元件第2页,此课件共35页哦2)晶闸管的工作原理n n将晶闸管等效地看成是两只晶体管的组合:一只为PNP型晶体管,另一只为NPN型晶体管.中间的PN结为两管共用.n n在A-K和G-K之间加上正向电压,会形成强烈的正反馈,循环下去,晶闸管就导通了.思考题:什么是闸流特性?第3页,此课件共35页哦3)晶闸管的伏安特性n n(1)伏安特性:晶闸管阳极电压与阳极电流的关系曲线
2、.n n(2)伏安特性上几个点:n n正向转折电压UBO(正向不重复峰值电压UDSM);n n正向重复峰值电压UDRM;n nUDRM约为UBO的80%.第4页,此课件共35页哦4)晶闸管的主要参数n n(1)1)额定电压额定电压额定电压额定电压-正向或反向重复峰值电压正向或反向重复峰值电压正向或反向重复峰值电压正向或反向重复峰值电压UUDRMDRM或或或或UURRMRRMn n它的值是伏安特性中正反向转折电压的它的值是伏安特性中正反向转折电压的它的值是伏安特性中正反向转折电压的它的值是伏安特性中正反向转折电压的8080%.%.n n一般选择额定电压为晶闸管在电路中承受的正常峰值电压的一般选择
3、额定电压为晶闸管在电路中承受的正常峰值电压的一般选择额定电压为晶闸管在电路中承受的正常峰值电压的一般选择额定电压为晶闸管在电路中承受的正常峰值电压的2 2倍倍倍倍.n n(2)(2)额定电流额定电流额定电流额定电流-通态平均电流通态平均电流通态平均电流通态平均电流I IT Tn n晶闸管额定电流是指环境温度晶闸管额定电流是指环境温度晶闸管额定电流是指环境温度晶闸管额定电流是指环境温度4040度度度度,规定的冷却条件下规定的冷却条件下规定的冷却条件下规定的冷却条件下,电阻性电阻性电阻性电阻性负载负载负载负载,单相正弦半波电流的平均值单相正弦半波电流的平均值单相正弦半波电流的平均值单相正弦半波电流
4、的平均值.有效值引入波形系数引入波形系数K=Ie/IT;在这里在这里K=1.57n n(3)(3)维持电流维持电流维持电流维持电流I IHH-晶闸管流过的电流小于维持电流会自动关断晶闸管流过的电流小于维持电流会自动关断晶闸管流过的电流小于维持电流会自动关断晶闸管流过的电流小于维持电流会自动关断.第5页,此课件共35页哦晶闸管导通条件晶闸管导通条件n n1阳极承受正向电压;n n2控制极加上适当的正向控制极电压;n n3主电路电流大于维持电流.第6页,此课件共35页哦2)2)新型电力电子元件简介新型电力电子元件简介新型电力电子元件简介新型电力电子元件简介n n(1)双向晶闸管双向晶闸管(TRIA
5、C)n n(2)可关断晶闸管可关断晶闸管(GTO)(3)(3)功率晶体管功率晶体管功率晶体管功率晶体管GTRGTR(4)绝缘栅双极型晶绝缘栅双极型晶体管体管IGBT第7页,此课件共35页哦10.2 电力半导体器件的驱动电路及保护电力半导体器件的驱动电路及保护n n1.晶闸管的触发电路触发脉冲应与主电路同步,脉冲前沿要陡,有一定的宽度,移相范围宽.n n2.电力电子器件的保护与串并联第8页,此课件共35页哦晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路触发脉冲应与主电路同步触发脉冲应与主电路同步触发脉冲应与主电路同步触发脉冲应与主电路同步,脉冲前沿要陡脉冲前沿要陡脉冲前沿要陡脉冲前沿要陡,有一定的宽度有一定的
6、宽度有一定的宽度有一定的宽度,移相范围宽移相范围宽移相范围宽移相范围宽.1.1.单结晶体管移相触发电路单结晶体管移相触发电路单结晶体管移相触发电路单结晶体管移相触发电路1)1)单结晶体管的结构和特性单结晶体管的结构和特性单结晶体管的结构和特性单结晶体管的结构和特性 一个一个一个一个PNPN结结结结;三个极三个极三个极三个极:发射极发射极发射极发射极,第一基极第一基极第一基极第一基极,第二基极第二基极第二基极第二基极(又称双基极管又称双基极管又称双基极管又称双基极管).).(1)(1)其结构如图其结构如图其结构如图其结构如图 (a)(a)所示所示所示所示,等效电路图如图等效电路图如图等效电路图如
7、图等效电路图如图 (c),(c),图中图中图中图中A A点电压为点电压为点电压为点电压为;为分压比为分压比为分压比为分压比,其值为其值为其值为其值为0.3-0.90.3-0.9式中式中式中式中第9页,此课件共35页哦晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路n n(2)(2)单结晶体管特性曲线单结晶体管特性曲线单结晶体管特性曲线单结晶体管特性曲线n n峰点电压峰点电压峰点电压峰点电压UUP P;n n谷点电压谷点电压谷点电压谷点电压UUV V;n n合上直流电源合上直流电源合上直流电源合上直流电源E,EE,E经经经经RCRC支路对电容器支路对电容器支路对电容器支路对电容器C C充电充电充电充电,当电容两
8、端的电压大于峰点电当电容两端的电压大于峰点电当电容两端的电压大于峰点电当电容两端的电压大于峰点电压压压压,单结晶体管导通单结晶体管导通单结晶体管导通单结晶体管导通;n n电容电容电容电容C C经电阻经电阻经电阻经电阻R1R1放电放电放电放电,C,C两端电压很快下降两端电压很快下降两端电压很快下降两端电压很快下降,当低于谷点电压当低于谷点电压当低于谷点电压当低于谷点电压,单结晶体管恢复阻断单结晶体管恢复阻断单结晶体管恢复阻断单结晶体管恢复阻断;n n于是在电阻于是在电阻于是在电阻于是在电阻R1R1上形成脉冲电压上形成脉冲电压上形成脉冲电压上形成脉冲电压.n n弛张振荡器的振荡周期为弛张振荡器的振
9、荡周期为弛张振荡器的振荡周期为弛张振荡器的振荡周期为第10页,此课件共35页哦(3)(3)单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路下图是一个完整的可控整流电路下图是一个完整的可控整流电路下图是一个完整的可控整流电路下图是一个完整的可控整流电路.注意触发电路是怎样与主电路同步的注意触发电路是怎样与主电路同步的注意触发电路是怎样与主电路同步的注意触发电路是怎样与主电路同步的;波形图是不波形图是不波形图是不波形图是不同控制角时的电压和电流波形同控制角时的电压和电流波形同控制角时的电压和电流波形同控制角时的电压和电流波形.第11页,此课件共35页哦2.晶闸管的串并联和保
10、护晶闸管的串并联和保护1.1.晶闸管的串并联电路晶闸管的串并联电路晶闸管的串并联电路晶闸管的串并联电路1)1)串联串联串联串联-均压均压均压均压2)2)并联并联并联并联-均流均流均流均流第12页,此课件共35页哦2.2.晶闸管的保护晶闸管的保护晶闸管的保护晶闸管的保护晶闸管的保护分为过电压保护晶闸管的保护分为过电压保护晶闸管的保护分为过电压保护晶闸管的保护分为过电压保护,过电流保护过电流保护过电流保护过电流保护,电压上升率保护电压上升率保护电压上升率保护电压上升率保护,电流上升率保电流上升率保电流上升率保电流上升率保护护护护.1)1)过电压保护过电压保护过电压保护过电压保护(1)(1)阻容保护
11、阻容保护阻容保护阻容保护:可以分别装在交流可以分别装在交流可以分别装在交流可以分别装在交流侧侧侧侧,直流侧直流侧直流侧直流侧,元件侧元件侧元件侧元件侧;也可以同也可以同也可以同也可以同时都装设时都装设时都装设时都装设.电阻电阻电阻电阻,电容的选择按经验进行电容的选择按经验进行电容的选择按经验进行电容的选择按经验进行,或或或或者查相关的表者查相关的表者查相关的表者查相关的表.(2)(2)专门用于过电压保护的压敏专门用于过电压保护的压敏专门用于过电压保护的压敏专门用于过电压保护的压敏电阻电阻电阻电阻.(3)(3)硒堆保护硒堆保护硒堆保护硒堆保护第13页,此课件共35页哦2)2)过电流保护过电流保护
12、过电流保护过电流保护过电流保护的方式有过电流保护的方式有过电流保护的方式有过电流保护的方式有:1.1.快速熔断器快速熔断器快速熔断器快速熔断器;2.2.快速开关快速开关快速开关快速开关;3.3.过流继电器过流继电器过流继电器过流继电器;4.4.脉冲迅速后移脉冲迅速后移脉冲迅速后移脉冲迅速后移,使晶闸管的导通角减使晶闸管的导通角减使晶闸管的导通角减使晶闸管的导通角减 小小小小 或停止触发或停止触发或停止触发或停止触发.第14页,此课件共35页哦10.3 可控整流电路按交流电源的相数按交流电源的相数,电路的结构电路的结构,负载的性质有不同的形式负载的性质有不同的形式.n n1.1.单相半波可控整流
13、电流单相半波可控整流电流单相半波可控整流电流单相半波可控整流电流 .1)1)电阻性负载电阻性负载电阻性负载电阻性负载(1)(1)自然换向点自然换向点自然换向点自然换向点:阳极电压由负变正的阳极电压由负变正的阳极电压由负变正的阳极电压由负变正的过零点过零点过零点过零点.在该点在该点在该点在该点,二极管自然导通二极管自然导通二极管自然导通二极管自然导通.(2)(2)控制角控制角控制角控制角 (移相角移相角移相角移相角,滞后角滞后角滞后角滞后角)n n触发脉冲发出的时刻与自然换触发脉冲发出的时刻与自然换触发脉冲发出的时刻与自然换触发脉冲发出的时刻与自然换向点之间的夹角向点之间的夹角向点之间的夹角向点
14、之间的夹角.(3)(3)导通角导通角导通角导通角(4)(4)输出电压平均值输出电压平均值输出电压平均值输出电压平均值U2U2为变压器二次侧电压有效值为变压器二次侧电压有效值为变压器二次侧电压有效值为变压器二次侧电压有效值(5)(5)输出电流输出电流输出电流输出电流 Id=Ud/R Id=Ud/R第15页,此课件共35页哦2)2)电感性负载电感性负载电感性负载电感性负载n n(1)(1)特点特点特点特点:电感具有阻碍电流变化电感具有阻碍电流变化电感具有阻碍电流变化电感具有阻碍电流变化 的作的作的作的作用用用用.当阳极电压当阳极电压当阳极电压当阳极电压(电源电压电源电压电源电压电源电压)过零变负时
15、过零变负时过零变负时过零变负时,一段时间一段时间一段时间一段时间,电感电压大于电源电压电感电压大于电源电压电感电压大于电源电压电感电压大于电源电压,加在加在加在加在晶闸管上的电压仍为正晶闸管上的电压仍为正晶闸管上的电压仍为正晶闸管上的电压仍为正,继续维持导通继续维持导通继续维持导通继续维持导通.输出电压就是电源电压的包络线输出电压就是电源电压的包络线输出电压就是电源电压的包络线输出电压就是电源电压的包络线.于是于是于是于是有有有有:n n输出电压出现负值输出电压出现负值输出电压出现负值输出电压出现负值,使输出平均电使输出平均电使输出平均电使输出平均电压降低压降低压降低压降低;n n晶闸管由正变
16、负时不能关断而失控晶闸管由正变负时不能关断而失控晶闸管由正变负时不能关断而失控晶闸管由正变负时不能关断而失控.n n(2)(2)解决方法解决方法解决方法解决方法:反向并联续流二极管反向并联续流二极管反向并联续流二极管反向并联续流二极管.第16页,此课件共35页哦而负载电流而负载电流 Id=Ud/R n n3)3)续流二极管的作用续流二极管的作用续流二极管的作用续流二极管的作用n n接续流二极管后接续流二极管后接续流二极管后接续流二极管后,输出电压波形和计算式同电阻输出电压波形和计算式同电阻输出电压波形和计算式同电阻输出电压波形和计算式同电阻负载负载负载负载;而输出电流波形有不同而输出电流波形有
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