电力电子器件及其应用.ppt

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1、1目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部第第 8 章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用太原理工大学电工基础教学部太原理工大学电工基础教学部2目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部第第8 8章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用8.1 晶闸管晶闸管8.2 可控硅整流电路可控硅整流电路8.3 单结晶闸管触发电路单结晶闸管触发电路8.4 晶闸管的保护晶闸管的保护3目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部本章要求本章要求:1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特了解晶闸管的基本结构、工作原理、特 性和主要参数。性和主要参数

2、。2.理解可控整流电路的工作原理、掌握电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。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了解单结晶体管及其触发电路的工作原 理。理。第第8 8章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用4目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部晶闸管晶闸管（Thyristor）可控硅可控硅（SCR)（S Siliconilicon C Controlledontrolled R Rectifierectifier）晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来

3、的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功大功大功大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。扩展到强电领域。扩展到强电领域。扩展到强电领域。晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有单向导电性，单向导电性，单向导电性，单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、但

4、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。调压及开关等方面。调压及开关等方面。调压及开关等方面。体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、修简单、操作方便、寿命长、修简单、操作方便、寿命长、修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均容量大（正向平均容量大（正向平均容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。电流达千安、正向耐压达数千伏）。电流达千安、正向耐压达数千伏）。电流达千安、正向耐压达数千伏）。优点优点：5目录目录电工电子技术电工电子技术电

5、工基础教学部电工基础教学部GG控制极控制极控制极控制极8.1 晶闸管晶闸管8.1.1 基本结构及工作原理基本结构及工作原理KK 阴极阴极阴极阴极G阳极阳极阳极阳极 A A四四四四 层层层层 半半半半 导导导导 体体体体1.1.1.1.基本结构和符号基本结构和符号基本结构和符号基本结构和符号K K GGA A符号符号符号符号外形外形外形外形结构结构三三 个个PNPN 结结P1P2N1N26目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部常用常用晶闸管的图片晶闸管的图片螺栓型晶闸管螺栓型晶闸管晶闸管模块晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构平板型晶闸管外形及结构7目录目录电工电子技术电工电子

6、技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.2.2.晶闸管导通实验晶闸管导通实验晶闸管导通实验晶闸管导通实验GKATSHL(a)HLGKATS(b)GKATSHL(c)GKATSHL(d)(c)去掉控制极正向电压，灯泡亮。去掉控制极正向电压，灯泡亮。(d)阳极加反向电压，灯泡熄灭。阳极加反向电压，灯泡熄灭。(a)控制极不加电压，灯泡不亮。控制极不加电压，灯泡不亮。(b)控制极加正向电压，灯泡亮。控制极加正向电压，灯泡亮。8目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（晶闸管阳极与阴

7、极之间加正向电压（晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（U UAKAK00）。）。）。）。同时同时同时同时 晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正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。向触发脉冲。向触发脉冲。向触发脉冲。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反依靠正反依靠正反依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可维持导通状态。馈，晶闸管仍可

8、维持导通状态。晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管阳极电流小于维持电流阳极电流小于维持电流（I IA A I IHH），或将，或将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相阳极和阴极间加反相电压（电压（电压（电压（U UAKAK0 0 0、E EG G 0 0EGEA+_R11目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部 晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉晶闸管导通后，去掉E EGG ，依靠正反馈，仍可依靠正反馈，仍可依靠正反馈，仍可依

9、靠正反馈，仍可维持导通状态。维持导通状态。维持导通状态。维持导通状态。工作原理工作原理GE EA A 0 0、E EG G 0 0KKEA+_R T1T2EGA A形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程12目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向特性反向特性URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBO正向转折电压正向转折电压正向转折电压正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_ _+_ _反向转折电压反向转折电压反向转折电压反向转折电压正向平均电流正向平均电流维持电流维持电流维持电流维持电流

10、U U8.1.2 伏安特性及伏安特性及主要参数主要参数1.1.1.1.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性13目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.主要参数主要参数(1)(1)正向平均电流正向平均电流正向平均电流正向平均电流 IF：环境温度为环境温度为40 C及标准散热条件下，晶闸管处于全及标准散热条件下，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。导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。IF t 2 如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为I Im m,则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。14目录目录电工电子技术电工电子

11、技术电工基础教学部电工基础教学部(3)(3)通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降）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，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，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。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为一般为一般为一般为1V1V左右。左右。左右。左右。(2)(2)维持电流维持电流维持电流维持电流 I IHH:在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，

12、晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导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。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。一般一般一般一般I IHH为几十为几十为几十为几十 一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。一百多毫安。(4)(4)正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）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控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取两端的正向峰值电压。一般取UFRM=80%U

13、B0。普通晶闸管普通晶闸管 UFRM 为为100V 3000V15目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部(5)(5)反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM：控制极开路时控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元允许重复作用在晶闸管元 件上的反件上的反向峰值电压。一般取向峰值电压。一般取 URRM=80%UBR 普通晶闸管普通晶闸管 URRM为为100V3000V(6)(6)控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流U UGG、I IGG：室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流室温

14、下，阳极电压为直流6V6V时，使晶闸管完时，使晶闸管完时，使晶闸管完时，使晶闸管完 全导通全导通全导通全导通所必须的最小控制极直流电压、电流所必须的最小控制极直流电压、电流所必须的最小控制极直流电压、电流所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般一般一般一般U UGG为为为为1 1到到到到5V5V，I IGG为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。(7)(7)浪涌电流浪涌电流浪涌电流浪涌电流IFSM：在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。16目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部晶闸管型号

15、及其含义晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义 导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别共九级共九级共九级共九级,用字母用字母用字母用字母AIAI表示表示表示表示0.41.2V0.41.2V额定电压额定电压,用百位或千位数表示用百位或千位数表示取取UFRM或或URRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流(IF)（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）（晶闸管类型）P-P-普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管普通晶闸管 K-K-快速晶闸管快速晶闸管快速晶闸管快速晶闸管 S-S-双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管 晶闸管晶闸管K P普通型普

16、通型如如KP200-18F 表示额定正向平均电流为表示额定正向平均电流为200A，额定电压为，额定电压为1800V，管压降为，管压降为0.9V的普通的普通晶闸管晶闸管。17目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部8.2 可控整流电路可控整流电路8.2.1 单相半波可控整流单相半波可控整流 1.1.电阻性负载电阻性负载电阻性负载电阻性负载(1)电路分析电路分析 u u 0 0 时时时时：若若若若u ug g g g=0=0=0=0，晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管不导通不导通不导通不导通，u u 0 0 时时时时:晶闸管承受反向电压不导通晶闸管承受反向电压不导通晶闸管承受反向电压不导

17、通晶闸管承受反向电压不导通,u uo o=0,=0,=0,=0,u uT T T T=u u，故称可控整流故称可控整流故称可控整流故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导 通通通通，u uu uo oR RL L+u uT T+Ti io o18目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部(2)工作原理工作原理 t1 2 u u 0 0时时时时:tO19目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部 tO 接电阻负载时接电阻负载时接电阻负载

18、时接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形 控制角控制角 t1 tO tO t22 tO导通角导通角(3)(3)工作波形工作波形工作波形工作波形20目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部(4)(4)(4)(4)整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值由公式可知：由公式可知：由公式可知：由公式可知：改变控制角改变控制角，可改变输出电压，可改变输出电压Uo。21目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部

19、电工基础教学部2.2.电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管(1)(1)(1)(1)电路电路电路电路 当电压当电压当电压当电压u过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在一段时间内仍管在一段时间内仍管在一段时间内仍管在一段时间内仍 维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。u uu uo oR R+u uT T+TLeL 在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时，电当晶闸管刚

20、触发导通时，电当晶闸管刚触发导通时，电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感元件上产生阻碍电流变化的感应电势感元件上产生阻碍电流变化的感应电势感元件上产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图极性如图极性如图极性如图)，电流不能跃变，将由零逐渐上升，电流不能跃变，将由零逐渐上升，电流不能跃变，将由零逐渐上升，电流不能跃变，将由零逐渐上升(见波形见波形见波形见波形)。22目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部 tO tO tO t1 tO t22 （2 2）工作波形（）工作波形（）工作波形（）工作波形（未加续流二极管未加续流二极管未加续流二极管未加续流二极管

21、）23目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部 u uu uo oR R+u uT T+LTi io oDi io ou u 0 0 0 0时：时：时：时：D D D D反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。u u 0 0时时时时：D D正向导通正向导通正向导通正向导通,晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断晶闸管承受反向电压关断,电感元件电感元件电感元件电感元件L L释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经D D构成回路构成

22、回路构成回路构成回路(续流续流续流续流),),负载电压负载电压负载电压负载电压u uo o波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同(见波形图见波形图见波形图见波形图)。（3）电感性负载）电感性负载(加续流二极管加续流二极管)+24目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部工作波形工作波形工作波形工作波形(加续流二极管加续流二极管加续流二极管加续流二极管)iL t tO tO 2 tO25目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部8.2.2 单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路1.1.1.1.电路电路电路电路2.2.

23、2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理 T T1 1和和和和D D2 2承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T1 1控制极加触发控制极加触发控制极加触发控制极加触发电压电压电压电压,则则则则T T1 1和和和和D D2 2导导导导通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为T T1 1、T T2 2 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管D D1 1、D D2 2二极管二极管二极管二极管aRLD2T1b(1)(1)电压电压电压电压u u 为正半周时为正半周时为正半周时为正半周时i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b此时，此时，此时，此时，T

24、 T2 2和和和和D D1 1均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。26目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部i io o+T1T2RLuoD1D2a a u u+b b T T2 2和和和和D D1 1承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T2 2控制极加触发控制极加触发控制极加触发控制极加触发电压电压电压电压,则则则则T T2 2和和和和D D1 1导导导导通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为通，电流的通路为(2)(2)电压电压电压电压u u 为负半周时为负半周时为负半周时为负半周时b

25、RLD1T2a此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和D D2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。27目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部 t tO tO3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形2 tO28目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部4.4.输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值29目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部两种常用可控整流电路两种常用可控整流电路电路电路特点特点1.该电路只用一只晶闸管，且其上该

26、电路只用一只晶闸管，且其上 无反向电压。无反向电压。2.晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D D1 1D4u0RLD D3 3+-+-30目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部电路电路特点特点 1.该电路接入电感性负载时，该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起便起 续流二极管作用。续流二极管作用。(2)2.由于由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两管控的阴极相连，两管控 制极必须加独立的触发信号。制极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-31目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部8.3 单结晶体

27、管触发电路单结晶体管触发电路8.3.1 单结晶体管单结晶体管B B2 2第二基极第二基极第二基极第二基极B B1 1N欧姆接触欧姆接触欧姆接触欧姆接触接触电阻接触电阻接触电阻接触电阻P发射极发射极发射极发射极E E第一基极第一基极第一基极第一基极PN结结N型硅片型硅片 示意图示意图示意图示意图 符号符号符号符号B B2 2E EB B1 11.1.结构与符号结构与符号结构与符号结构与符号32目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理 U UE E U UP P后后后后，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空穴注入基区，大量空

28、穴注入基区，致使致使致使致使IE增加、增加、增加、增加、UE 反反反反而下降，出现负阻而下降，出现负阻而下降，出现负阻而下降，出现负阻。P34目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.1.U UE E U UP P时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，U UE E U UV V时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点B B2 2E EB B1 12.2.单结晶体单结晶体单结晶体单结晶体管的峰点电压管的峰点电压管的峰点电压管的峰点电压U UP P与与与与 外加固定电压外加固定电压外加固

29、定电压外加固定电压U UBBBB及分压比及分压比及分压比及分压比 有关，有关，有关，有关，外加电压外加电压外加电压外加电压U UBBBB或分压比或分压比或分压比或分压比 不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电不同，则峰点电 压压压压U UP P不同。不同。不同。不同。3.不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压U UV V和和和和谷点电流谷点电流I IV V都都 不一样。谷点电压大约在不一样。谷点电压大约在2 5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些，U UV V稍小的单结晶体管，以增大输稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。出脉冲幅度和移相范围。35目录目录电

30、工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部8.3.2 单结晶体管振荡电路单结晶体管振荡电路1.振荡电路振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张单结晶体管弛张单结晶体管弛张单结晶体管弛张振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管的负阻特性及的负阻特性及的负阻特性及的负阻特性及RCRC电路电路电路电路的充放电特性组成频的充放电特性组成频的充放电特性组成频的充放电特性组成频率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。ug gR R2 2R R1 1R RU Uuc

31、 cE E+C C+_ _ _+_ _5050 100k100k 300300 0.470.47 F F36目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部ug gR R2 2R R1 1R RU UuC CE E+C C+_ _ _+_ _5050 100k100k 300300 0.470.47 F F2.2.振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析设通电前设通电前设通电前设通电前u uC C=0=0。接通电源接通电源接通电源接通电源U U,电容电容电容电容C C经电阻经电阻经电阻经电阻R R充电。充电。充电。充电。电容电压电容电压电容电压电容电压u uC C逐渐升高。

32、逐渐升高。逐渐升高。逐渐升高。当当当当u uC C U UP P时时时时,单结管导通单结管导通单结管导通单结管导通,电电电电容容容容C C放电放电放电放电,R R1 1上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。U Up pUvU Up p-U UD DuC C tug t电容放电至电容放电至电容放电至电容放电至 u uC C U Uv v时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使u ug g 0 0。(a)(a)(b)(b)37目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部注意：注意：注意：注意：R R值

33、不能选值不能选值不能选值不能选的太小，否则单结的太小，否则单结的太小，否则单结的太小，否则单结管不能关断，电路管不能关断，电路管不能关断，电路管不能关断，电路亦不能振荡亦不能振荡亦不能振荡亦不能振荡。up puv(c)(c)电压波形电压波形电压波形电压波形uC C t tugOO38目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部主电路主电路主电路主电路触发电路触发电路触发电路触发电路u u1 1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+uC+RuL L+ug g+u u+8.3.3 单结管同步触发电路单结管同步触发电路1.1.电路电路电路电路39目录目录电工电子技术电工电子

34、技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理(1)(1)整流削波整流削波整流削波整流削波U2M削波削波削波削波U UZ ZRu2+uo+uZ整流整流整流整流U2M t tOZ Z t tO t tO40目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部(2)(2)触发电路触发电路触发电路触发电路UP-UDR1R2RPCuc+Rug g+uZ+t t t tU UvUpRLT1D1D2T2uL L+(3)(3)输出电压输出电压输出电压输出电压u uL LOOUZ t tO t tO41目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部问问 题题 讨

35、讨 论论1.1.单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发 电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？目的：目的：目的：目的：保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零(即两者同步即两者同步即两者同步即两者同步)，使电容在每半个周期均从零开始充，使电容在每半个周期均从零开始充，使电容在每半个周

36、期均从零开始充，使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同时刻相同时刻相同时刻相同(即即即即 角一样角一样角一样角一样)以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。2.2.触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：是将整流后的电压变成

37、梯形是将整流后的电压变成梯形是将整流后的电压变成梯形是将整流后的电压变成梯形(即削波即削波即削波即削波)，使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而，使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而，使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而，使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受

38、交流电源电压变化的影响。42目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部3.3.一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角？根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持压足够大的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持压足够大的条件下，即使

39、去掉触发信号，仍能维持压足够大的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉导通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉导通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉导通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉冲起作用。冲起作用。冲起作用。冲起作用。改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角 。控制角控制角控制角控制角 变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。4.4.电压的调节电压的调节电压的调节电压的调节R R 电容充电速度变慢

40、电容充电速度变慢电容充电速度变慢电容充电速度变慢 uL43目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T3T4D1D2DZR 输出脉冲可以直接从电阻输出脉冲可以直接从电阻R1引出引出(如前图如前图)，也可，也可通过脉冲变压器输出。由于晶闸管控制极与阴极间通过脉冲变压器输出。由于晶闸管控制极与阴极间允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲变压器副边串联二极管变压器副边串联二极管D1,可将反向电压隔开，而可将反向电压隔开，而并联并联D2，可将反向电压短路。，可

41、将反向电压短路。44目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部使用脉冲变压器的触发电器使用脉冲变压器的触发电器45目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部8.4 晶闸管的保护晶闸管的保护 晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主要缺点。它的主要缺点。它的主要缺点。它的主要缺点。晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小，一旦发生过，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将电流时，温度急剧上升，可能将PN结

42、烧坏，造成元结烧坏，造成元件内部短路或开路。例如一只件内部短路或开路。例如一只100A的的晶闸管晶闸管过电流过电流为为400A时，仅允许持续时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损秒，否则将因过热而损坏；坏；晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，晶闸管耐受过电压的能力极差，电压超过其反电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。的电流较大，使器件受损。46目录目录电工电子技术电工电

43、子技术电工基础教学部电工基础教学部8.4.1 晶闸管的过流保护晶闸管的过流保护1.1.快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护 电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。以保证晶闸管的安全。与晶闸与晶闸管串联管串联接在接在

44、输入输入端端接在接在输出输出端端快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。47目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.过流继电器保护过流继电器保护过流继电器保护过流继电器保护3.3.过流截止保护过流截止保护过流截止保护过流截止保护 在输出端在输出端在输出端在输出端(直流侧直流侧直流侧直流侧)或输入端或输入端或输入端或输入端(交流侧交流侧交流侧交流侧)接入过电接入过电接入过电接入过电流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继

45、电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切断。使电路自动切断。使电路自动切断。使电路自动切断。在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触发电路。当电路发生过流故障时，检测电路控制触发电路。当电路发生过流故障时，检测电路控制触发电路。当电路发生过流故障时，检测电路控制触发电路。当电路发生过流故障时，检测电路控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅

46、速后移或停止产生触发脉冲，从而控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。使晶闸管导通角减小或立即关断。48目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部2.2.硒堆保护硒堆保护硒堆保护硒堆保护8.4.2 晶闸管的过压保护晶闸管的过压保护1.1.阻容保护阻容保护阻容保护阻容保护C CR R 利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压其实质就是将造成过电压其实质就是将造成过电压其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。阻中消耗掉。阻中消耗掉。阻中消耗掉。RCRC 硒堆保护硒堆保护(硒整流片硒整流片)C CR RR RL L晶闸管元件晶闸管元件的阻容保护的阻容保护49目录目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部第第 8 章章结束结束