第19章电力电子技术

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1、第19章电力电子技术19.1电力电子器件20.2可控整流电路19.3逆变电路19.4交流调压电路19.5直流斩波电路本章要求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19章电力电子技术19.1.1电力电子器件的分类19.1电力电子器件根据不同的开关特性，电力电子器件可分为如下三类：（1）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。（2）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。（3）全控器件：这种器件通过控制信号既能控制其导通

2、，又能控制其关断，如可关断晶闸管，功率晶体管、功率场效晶体管等。（SiliconControlledRectifier）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）。优点：19.1.2晶闸管G控制极1.基本结构K阴极G阳极AP1P2N1N2四层半导体晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。(c)结构KGA(b)符

3、号(a)外形晶闸管的外形、结构及符号三个PN结P1P2N1N2KGA晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合+KAT2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGKT1T22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KGEA>0、EG>0EGEA+_R晶闸管导通后，去掉EG，依靠正反馈，仍可维持导通状态。2.工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反馈过程晶闸管导通的条件：1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便

4、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：1.必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。2.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。正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向转折电压正向平均电流维持电流U3.伏安特性4.主要参数UFRM:正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）晶闸管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反向重复峰值电压控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元件上的反向峰

5、值电压。一般取URRM=80%UBR普通晶闸管URRM为100V—3000VURRM：正向平均电流环境温度为40C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。IF：IFt2如果正弦半波电流的最大值为Im,则普通晶闸管IF为1A—1000A。UF:通态平均电压（管压降）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。IH:维持电流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。UG、IG：控制极触发电压和电流室温下，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

6、电压、电流。一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。晶闸管型号及其含义导通时平均电压组别共九级,用字母A~I表示0.4~1.2V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)（晶闸管类型）P--普通晶闸管S--双向晶闸管晶闸管KP普通型如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。2.双向晶闸管特点：相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个控制极。符号：A1A2G控制极第一电极第二电极通过控制电压的控制可实现双向导通。工作原理UA1>UA2时，控制极相对于A2加正脉冲，晶闸管正向导通，电流从A1流向A2。UA2>UA1时，控制极相对于A2加负脉冲，

7、晶闸管反向导通，电流从A2流向A1。A1A2G交流调压电路双向二极管：只要在其两端加上一定数值的正或负电压即可使其导通。RCTu+_双向二极管19.2.1可控整流电路1.单相半波可控整流电阻性负载(1)电路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，uuoRL+–+uT+––Tio(2)工作