第八章-电力电子学-晶闸管及其基本电路ppt课件.ppt

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1、第八章电力电子学晶闸管及其基本电路机电传动控制Page 2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第八章电力电子学晶闸管及其基本电路系统本章主要内容掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义；掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及特点；熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制；了解晶闸管工作时对触发电路的要求和触发电路的基本工作原理。Page 3篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第八章电力电子学晶闸管及其基本电路系统电力电子技术与信息电子技术信息

2、电子技术信息电子技术信息电子技术信息电子技术信息处理信息处理电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力变换电力变换模拟电子技术电子技术信息电子技术电力电子技术数字电子技术电力电子技术电力电子技术使用电力电子器件对使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。目前电力电子器电力领域的电子技术。目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。器件。电力电子技术变换的电力电子技术变换的“电力电力”，可，可大到数百大到数百MWMW甚至甚至GWGW，也可小到数也可小到数WW甚至甚至mWmW级。级

3、。Page 4篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第八章电力电子学晶闸管及其基本电路系统电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术*电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理变流技术变流技术变流技术变流技术（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）（电力电子器件应用技术）*用用电电力力电电子子器器件件构构成成电电力力变变换换电电路路和和对对其其进进行行控控制制的的技技术术，以以及及构构成成电电力力电电子子装装置置和和电

4、电力力电电子子系系统统的技术。的技术。*电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。电力电子技术研究内容Page 5篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第八章电力电子学晶闸管及其基本电路系统电力电力交流和直流两种交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流电力变换四大类电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流电力变换的种类进行电力变换的技术称为 变流技术7变流技术Page 6篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此

5、，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电力电子器件的分类电力电子器件的分类根据不同的开关特性，电力电子器件可分为如根据不同的开关特性，电力电子器件可分为如根据不同的开关特性，电力电子器件可分为如根据不同的开关特性，电力电子器件可分为如下三类：下三类：下三类：下三类：（1 1 1 1）不控器件：这种器件的导通和关断无可控的）不控器件：这种器件的导通和关断无可控的）不控器件：这种器件的导通和关断无可控的）不控器件：这种器件的导通和关断无可控的功能，如整流二极管等。功能，如整流二极管等。功能，如整流二极管等。功能，如整流二极管等。（2 2 2 2）半控器件：这种器件通过控制信号只能控制）半控器

6、件：这种器件通过控制信号只能控制）半控器件：这种器件通过控制信号只能控制）半控器件：这种器件通过控制信号只能控制其导通，而不能控制其关断，如普通晶闸管等。其导通，而不能控制其关断，如普通晶闸管等。其导通，而不能控制其关断，如普通晶闸管等。其导通，而不能控制其关断，如普通晶闸管等。（3 3 3 3）全控器件：这种器件通过控制信号既能控制）全控器件：这种器件通过控制信号既能控制）全控器件：这种器件通过控制信号既能控制）全控器件：这种器件通过控制信号既能控制其导通，又能控制其关断，如可关断晶闸管，功率其导通，又能控制其关断，如可关断晶闸管，功率其导通，又能控制其关断，如可关断晶闸管，功率其导通，又能

7、控制其关断，如可关断晶闸管，功率晶体管、功率场效晶体管等。晶体管、功率场效晶体管等。晶体管、功率场效晶体管等。晶体管、功率场效晶体管等。8.1 电力半导体器件Page 7篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifierSCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更

8、好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件8.1 电力半导体器件Page 8篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统优点优点：(1)用用很很小小的的功功率率(电电流流约约几几十十毫毫安安一一百百多多毫毫安安，电电压压约约24V)可可以以控控制制较较大大的的功功率率(电流自几十安几千安，电压自几百伏几千伏电流自几十安几千安，电压自几百伏几千伏)，功率放大倍数可以达到几十万倍；，功率放大倍数可以达到几十万倍

9、；(2)控制灵敏、反应快，晶闸管的导通和截止时间都在微秒级；控制灵敏、反应快，晶闸管的导通和截止时间都在微秒级；(3)损损耗耗小小、效效率率高高，晶晶闸闸管管本本身身的的压压降降很很小小(仅仅1V左左右右)，总总效效率率可可达达97.5%，而而一一般机组效率仅为般机组效率仅为85%左右；左右；(4)体积小、重量轻。体积小、重量轻。8.1 电力半导体器件Page 9篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统缺点：缺点：(1)过过载载能能力力弱弱，在在过过电电流流、过过电电压压情情况况下下很很容容易易损损杯杯，要要保保证证其其可可靠

10、靠工工作作，在在控控制制电路中要采取保护措施，在选用时，其电压、电流应适当留有余量；电路中要采取保护措施，在选用时，其电压、电流应适当留有余量；(2)抗干扰能力差，易受冲击电压的影响，当外界干扰较强时，容易产生误动作；抗干扰能力差，易受冲击电压的影响，当外界干扰较强时，容易产生误动作；(3)导致电网电压波形畸变，高次谐波分量增加，干扰周围的电气设备；导致电网电压波形畸变，高次谐波分量增加，干扰周围的电气设备；(4)控制电路比较复杂，对维修人员的技术水平要求高。控制电路比较复杂，对维修人员的技术水平要求高。8.1 电力半导体器件Page 10篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜

11、负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统其中：其中：A阳极，阳极，K阴极，阴极，G控制极。控制极。结构示意图结构示意图表示符号表示符号4层半导体层半导体(P1、N1、P2、N2)，3个个PN结结晶闸管的外形和结构图分别如图所示晶闸管的外形和结构图分别如图所示：8.1 电力半导体器件Page 11篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统螺栓型晶闸管外观螺栓型晶闸管外观8.1 电力半导体器件Page 12篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统螺栓型

12、晶闸管外观螺栓型晶闸管外观8.1 电力半导体器件Page 13篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统平板型晶闸管外观平板型晶闸管外观8.1 电力半导体器件Page 14篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统平板型晶闸管外观平板型晶闸管外观8.1 电力半导体器件Page 15篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统P1P2N1N2KGA晶闸管相当于晶闸管相当于PNPPNP和和NPNNPN型两

13、个晶体管的组合型两个晶体管的组合PPNNNPAGK8.1 电力半导体器件Page 16篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理（1）在在0t1之之间间:开开关关S未未合合上上，ug=0，尽尽管管uAK0，但但ud=0，即晶闸管未导通；即晶闸管未导通；（2）在在t1t2之之间间:uAK0，由由于于开开关关S合合上上，使使ug0，晶晶闸管导通；闸管导通；（3）在）在t2t3之间，之间，uAK0，但但ud=0，即晶闸管关断；即晶闸管关断；（4）在）在t3t4之间，之间，uAK0，这时这时ug0,而而，

14、所以，晶闸管又导通；，所以，晶闸管又导通；（5）当）当t=t4时，时，ug=0，但但uAK0，即晶闸管仍处于导通状态；即晶闸管仍处于导通状态；（6）当）当t=t5时，时，uAK=0，ug=0，而而ud=0，即晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。即晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。8.1 电力半导体器件Page 17篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统综上所述可得出以下结论：综上所述可得出以下结论：（1）起起始始时时若若控控制制极极不不加加电电压压，则则不不论论阳阳极极加加正正向向电电压压还还是是反反向向电电压压，晶晶闸管均不导通

15、，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力；闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力；（2）晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管）晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件；导通必须同时具备的两个条件；（3）在在晶晶闸闸管管导导通通之之后后，其其控控制制极极就就失失去去控控制制作作用用，欲欲使使晶晶闸闸管管恢恢复复阻阻断断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。状态，必须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。晶晶闸闸管管的的PN结结可可通通过过几几十十安安几几千千安安的的电电流流，因因此此，它它是是一一种

16、种大大功功率率的的半半导导体体器器件件，由由于于晶晶闸闸管管导导通通时时，相相当当于于两两只只三三极极管管饱饱和和导导通通，因因此此，阳阳极极与与阴阴极极间间的管压降为的管压降为1V左右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。左右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。8.1 电力半导体器件Page 18篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。8.1 电力半

17、导体器件Page 19篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统正向正向(uAK0)正向阻断状态正向阻断状态:当当ug=0，uAK0，uAK0，晶晶闸闸管管导导通通，其其电电流流的的大大小小由由负负载决定，阳极和阴极间的管压降很小。载决定，阳极和阴极间的管压降很小。反向反向(uAK0)反向截止状态反向截止状态:当当uAKURSM，元件中有很小的反向电流（反向元件中有很小的反向电流（反向漏电流）流过，处于截止状态。漏电流）流过，处于截止状态。反反向向击击穿穿：当当uAK=URSM，晶晶闸闸管管突突然然由由反反向向截截止止状状态态转

18、转化化为为导导通通状状态。态。URSM称为称为反向不重复峰值电压反向不重复峰值电压，或用，或用UBR表示称表示称反向击穿电压反向击穿电压。8.1 电力半导体器件Page 20篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 为为了了正正确确选选用用晶晶闸闸管管元元件件，必必须须要要了了解解它它的的主主要要参参数数，一一般般在在产产品品目目录录上上给给出出了了参参数数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。1.断态重复峰值电压断态重复峰值电压UD

19、RM 晶闸管正向阻断状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压晶闸管正向阻断状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压。UDRM=UDSM -100在在选选择择晶晶闸闸管管时时还还要要考考虑虑留留有有足足够够的的余余量量，一一般般：晶晶闸闸管管的的UDRM应应等等于于所所承承受受的的正向电压的（正向电压的（23）倍。）倍。2.反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM晶闸管反向截止状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压晶闸管反向截止状态下，可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压。URRM=URSM -1008.1 电力半导体器件Page 21篮球比

20、赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.额定通态平均电流（额定电流）额定通态平均电流（额定电流）IT在环境温度不大于在环境温度不大于40度的标准散热及全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的度的标准散热及全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）平均值，称为额定通态平均电流，简称为额定电流。工频正弦半波电流（在一个周期内）平均值，称为额定通态平均电流，简称为额定电流。4.维持电流维持电流 IH在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流称维持电流。一在规定的环境温度和控制极断路时，维持

21、元件继续导通的最小电流称维持电流。一般为几般为几mA一百多一百多mA8.1 电力半导体器件Page 22篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统其他半控功率器件其他半控功率器件-双向晶闸管双向晶闸管8.1 电力半导体器件Page 23篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成有两个主电极T1和T2，一个门极G正反两方向均可触发导通，所以双向晶闸管在第和第III象限有对称的伏安特性与一对反并联晶闸管相比是经济的，且控制电路简

22、单，在交流调压电路、固态继电器（SolidStateRelaySSR）和交流电机调速等领域应用较多通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。双向晶闸管的特点双向晶闸管的特点8.1 电力半导体器件Page 24篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统门极可关断晶闸管在晶闸管问世后不久出现20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代典型代表门极可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅

23、双极晶体管典型全控功率器件典型全控功率器件8.1 电力半导体器件Page 25篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristorGTO）晶闸管的一种派生器件可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管8.1 电力半导体器件Page 26篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统术语用法：功率晶体管（

24、GiantTransistorGTR，直译为巨型晶体管）耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistorBJT），英文有时候也称为PowerBJT在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效应用20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代功率晶体管功率晶体管8.1 电力半导体器件Page 27篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统GTR的结构和工作原理与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的主要特性是耐压高、电流大、开关特性好通常采

25、用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成8.1 电力半导体器件Page 28篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统也分为结型和绝缘栅型（类似小功率FieldEffectTransistorFET）但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）简称功率MOSFET（PowerMOSFET）结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（StaticInductionTransistorSIT）特点用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率

26、小开关速度快，工作频率高热稳定性优于GTR电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置功率场效应晶体管功率场效应晶体管8.1 电力半导体器件Page 29篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统GTR和GTO的特点双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂MOSFET的优点单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单两类器件取长补短结合而成的复合器件Bi-MOS器件绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管8.1 电力半导体器件P

27、age 30篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统绝 缘 栅 双 极 晶 体 管（Insulated-gateBipolarTransistorIGBT或IGT）GTR和MOSFET复合，结合二者的优点，具有好的特性1986年投入市场后，取代了GTR和一部分MOSFET的市场,中小功率电力电子设备的主导器件继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管8.1 电力半导体器件Page 31篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统

28、IGBT功率模块外观功率模块外观8.1 电力半导体器件Page 32篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统IGBT功率模块外观（侧面）功率模块外观（侧面）8.1 电力半导体器件Page 33篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等

29、信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率 集成电路（PowerIntegratedCircuitPIC）功率模块和功率集成电路功率模块和功率集成电路8.1 电力半导体器件Page 34篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统整流将交流电变为直流电的过程；整流将交流电变为直流电的过程；整流电路将交流电变为直流电的电路；整流电路将交流电变为直流电的电路；整流整流单相单相三相三相8.2 可控整流电路Page 35篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2.1单相半

30、波可控整流电路单相半波可控整流电路 u2输入电压输入电压；ud输出电压输出电压；控制角控制角；晶闸管元件承晶闸管元件承受正向电压起始点到触发受正向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角脉冲的作用点之间的电角度。度。导通角导通角；是晶闸管在一周是晶闸管在一周期时间内导通的电角度。期时间内导通的电角度。对单相半波可控整流电路：对单相半波可控整流电路：一、带电阻性负载的可控整流电路一、带电阻性负载的可控整流电路的范围的范围8.2 可控整流电路Page 36篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统输入电压输入电压：负载电压负载电压：负

31、载电流负载电流：晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压：8.2 可控整流电路Page 37篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、带电感性负载的可控整流电路二、带电感性负载的可控整流电路 单单相相半半波波可可控控整整流流电电路路用用于于大大电电感感性性负负载载时时，如如果果不不采采取取措措施施，负负载载上上就就得不到所需要的电压和电流。得不到所需要的电压和电流。8.2 可控整流电路Page 38篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、续流

32、二极管的作用三、续流二极管的作用T8-9.SWF为为了了提提高高大大电电感感负负载载时时的的单单相相半半波波可可控控整整流流电电路路整整流流输输出出平平均均电电压，可采取负载两端并联一只二极管措施，如图所示。压，可采取负载两端并联一只二极管措施，如图所示。晶闸管电流平均值：晶闸管电流平均值：续流二极管的电流平均值：续流二极管的电流平均值：8.2 可控整流电路Page 39篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路晶闸管组成的半控桥式整流电路，如图所示。晶闸管组成的半控桥式整流电路，如图所

33、示。(a)单相桥式整流电路(b)电阻性负载时的电压电流波形8.2 可控整流电路Page 40篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(a)单相桥式整流电路(b)电阻性负载时的电压电流波形1.电阻性负载电阻性负载 负载电压负载电压：负载电流负载电流：晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压：8.2 可控整流电路Page 41篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.电感性负载电感性负载 如图所示半控桥式整流电路在电感性负载时采用加接续流二极管的措施

34、。如图所示半控桥式整流电路在电感性负载时采用加接续流二极管的措施。T8-11.SWF 有了续流二极管，当电源电压降到零时，负载电流流经续流二极管，晶闸管有了续流二极管，当电源电压降到零时，负载电流流经续流二极管，晶闸管因电流为零而关断，不会出现失控现象。因电流为零而关断，不会出现失控现象。如图所示半控桥式整流电路在电感性负载时，可以不加续流二极管如图所示半控桥式整流电路在电感性负载时，可以不加续流二极管。T8-12.SWF 这这是是因因为为在在电电源源电电压压过过零零时时，电电感感中中的的电电流流通通过过V1和和V2形形成成续续流流，确确保保VS1或或VS2可靠关断，这样也就不会出现失控现象。

35、可靠关断，这样也就不会出现失控现象。流过每只晶闸管平均电流：流过每只晶闸管平均电流：流过续流二极管的平均电流：流过续流二极管的平均电流：流过每只晶闸管平均电流：流过每只晶闸管平均电流：流过续流二极管的平均电流流过续流二极管的平均电流：8.2 可控整流电路Page 42篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统为了节省晶闸管元件，还可采用如图所示的接线，它由四只整流二极管组成为了节省晶闸管元件，还可采用如图所示的接线，它由四只整流二极管组成单相桥式电路，将交流电整流成脉动的直流电，然后用一只晶闸管进行控制，改单相桥式电路，将交流电

36、整流成脉动的直流电，然后用一只晶闸管进行控制，改变晶闸管的控制角，即可改变其输出电压。变晶闸管的控制角，即可改变其输出电压。3.反电势负载反电势负载 当整流电路输出接有电势负载时当整流电路输出接有电势负载时,只有当只有当电源电源的瞬时值大于反电势电源电源的瞬时值大于反电势，同，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有电流输出，在时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有电流输出，在晶闸管关断的晶闸管关断的时间内，负载上保留原有的反电势。时间内，负载上保留原有的反电势。8.2 可控整流电路Page 43篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计

37、分系统是一种得分类型的系统a.负载两端的电压平均值比电阻性负载时高负载两端的电压平均值比电阻性负载时高 b.负载电流平均值比电阻性负载时低负载电流平均值比电阻性负载时低 因为导通角小，导电时间短，回路电阻小，所以，电流的幅值与平均值之比因为导通角小，导电时间短，回路电阻小，所以，电流的幅值与平均值之比值相当大，晶闸管元件工作条件差，晶闸管必须降低电流定额使用。另外，对于值相当大，晶闸管元件工作条件差，晶闸管必须降低电流定额使用。另外，对于直流电动机来说整流子换向电流大，易产生火花，对于电源则因电流有效值大，直流电动机来说整流子换向电流大，易产生火花，对于电源则因电流有效值大，要求的容量也大，因

38、此，对于大容量电动机或蓄电池负载，常常串联电抗器，用要求的容量也大，因此，对于大容量电动机或蓄电池负载，常常串联电抗器，用以平滑电流的脉动，如图所示。以平滑电流的脉动，如图所示。8.2 可控整流电路Page 44篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2 可控整流电路Page 45篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路如图所示。把半控桥中的两只二极管用两只晶单相全控桥式整流电路如图所示。把半控桥

39、中的两只二极管用两只晶闸管代替即构成全控桥。闸管代替即构成全控桥。8.2 可控整流电路Page 46篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2.3三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 三相半波可控整流电路图如图所示。三相半波可控整流电路图如图所示。自然换相点：自然换相点：触发相序：触发相序：ABC触发脉冲的相位：触发脉冲的相位：1200设输入电压为：设输入电压为：8.2 可控整流电路Page 47篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2 可控整流

40、电路Page 48篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统可能承受的最大反向电压为可能承受的最大反向电压为：当晶闸管没有触发信号时，晶闸管承受的最大正向电压为当晶闸管没有触发信号时，晶闸管承受的最大正向电压为:电感性负载电感性负载8.2 可控整流电路Page 49篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电感性负载加续流二极管电感性负载加续流二极管8.2 可控整流电路Page 50篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计

41、分系统是一种得分类型的系统8.2.4三相三相桥式全控桥式全控整流电路整流电路 8.2 可控整流电路Page 51篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2.4三相三相桥式全控桥式全控整流电路整流电路 8.2 可控整流电路Page 52篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2.4三相三相桥式全控桥式全控整流电路整流电路 8.2 可控整流电路Page 53篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类

42、型的系统电路名称电路名称特点特点适应范围适应范围单相半波电路单相半波电路电路最简单，各项指标电路最简单，各项指标都较差都较差只适用于小功率和输出只适用于小功率和输出电压波形要求不高的场电压波形要求不高的场合合单相桥式电路单相桥式电路各项性能较好，电压脉各项性能较好，电压脉动频率较大动频率较大最适合于小功率的电路最适合于小功率的电路直流负载侧的直流负载侧的单相桥式电路单相桥式电路只用一只晶闸管，接线只用一只晶闸管，接线简单，各项性能较好简单，各项性能较好一般用于小功率的反电一般用于小功率的反电势负载势负载三相半波可控三相半波可控整流电路整流电路各项指标都一般各项指标都一般用得不多用得不多三相桥式

43、可控三相桥式可控整流电路整流电路各项指标都好，元件承各项指标都好，元件承受的峰值电压最低受的峰值电压最低最适合于大功率高压电最适合于大功率高压电路路各种各种整流整流方式比较方式比较 8.2 可控整流电路Page 54篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统利利用用晶晶闸闸管管电电路路把把直直流流电电变变成成交交流流电电，这这种种对对应应于于整整流流的的逆逆向向过过程程，称称之之为逆变，把直流电变成交流电的装置，叫做为逆变，把直流电变成交流电的装置，叫做逆变器逆变器。变流器交流侧接到负载，把直流电逆变为某一频变流器交流侧接到负载

44、，把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。率或可变频率的交流电供给负载。有源逆变有源逆变有源逆变有源逆变逆变逆变无源逆变无源逆变变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去。同频率的交流电反馈到电网去。8.3 逆变电路Page 55篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统无源逆变电路无源逆变电路无无源源逆逆变变器器的的工工作作原原理理，可可以以用用如如图图所所示示的的开开关电路来说明。关电路来说明。1.单相单相无源逆变器的简单工作原理无源逆变器的简

45、单工作原理8.3 逆变电路Page 56篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.单相晶闸管桥式逆变器单相晶闸管桥式逆变器单相无源逆变器的电压控制单相无源逆变器的电压控制 1.控制逆变器的输入直流电压控制逆变器的输入直流电压 2.在逆变器内部的电压控制在逆变器内部的电压控制（1）脉宽控制）脉宽控制不改变逆变器输入直流电压的大小，而是通过改变逆变器中晶闸管（或不改变逆变器输入直流电压的大小，而是通过改变逆变器中晶闸管（或晶体管）的导通时间以控制输出脉冲的宽度来改变逆变器输出电压，此方法晶体管）的导通时间以控制输出脉冲的宽度来改

46、变逆变器输出电压，此方法称称脉宽控制脉宽控制。8.3 逆变电路Page 57篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统若使延迟角从若使延迟角从0变到变到1800，将可以使逆变器的输出电压从最大值变到零。，将可以使逆变器的输出电压从最大值变到零。（2）脉冲宽度调制（）脉冲宽度调制（PWM）如如果果使使VS1与与VS4，VS2与与VS3通通过过高高频频调调制制控控制制，能能在在半半个个周周期期内内重重复复导导通通和和关关断断N次次，则则其其输输出出电电压压波波形形为为一一系系列列被被调调制制的的矩矩形形脉脉冲冲（称称载载波波），如如

47、图图所示（这时所示（这时N=5）。）。8.3 逆变电路Page 58篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统逆逆变变器器输输出出电电压压的的幅幅值值是是通通过过改改变变脉脉冲冲总总的的导导通通时时间间与与总总的的关关断断时时间间的的比比率率来来控控制的，这有两种基本的方法：制的，这有两种基本的方法：第一种方法是维持恒定的脉冲宽度而改第一种方法是维持恒定的脉冲宽度而改变每一半周期内的脉冲数；变每一半周期内的脉冲数；第二种方法是改变脉宽，而维持每一半第二种方法是改变脉宽，而维持每一半周期内的脉冲数不变。周期内的脉冲数不变。8.3

48、逆变电路Page 59篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.3 逆变电路M3Drive converterDrive converterRectifierRectifierMotorMotor21InverterInverter2三三相无源逆变器相无源逆变器（变频器）（变频器）Page 60篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.3 逆变电路电压波形 电流波形 Page 61篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的

49、计时计分系统是一种得分类型的系统有源有源逆变逆变电路：电路：晶闸管有源逆变电路：晶闸管有源逆变电路：当电机工作在制动发电状态时，把电能回馈到交流电网。当电机工作在制动发电状态时，把电能回馈到交流电网。晶闸管整流桥和逆变桥集成在一起，就形成了晶闸管整流回馈单元。晶闸管整流桥和逆变桥集成在一起，就形成了晶闸管整流回馈单元。8.3 逆变电路Page 62篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.3 逆变电路谐波分析谐波分析 Page 63篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种

50、得分类型的系统8.3 逆变电路谐波抑制措施谐波抑制措施Page 64篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统IGBT整流逆变单元（整流逆变单元（AFE）8.3 逆变电路充电回路LCL滤波器IGBT整流逆变电路Page 65篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统IGBT整流逆变单元的电压电流波形整流逆变单元的电压电流波形8.3 逆变电路Page 66篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统IG