机电传动控制教案10

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1、第十章电力电子学——晶闸管及其基本电路电力电子学的任务:利用电力半导体器件和线路来实现电功率的变换和控制。学习要求: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基本可控整流电路的工作原理及特点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。电力半导体器件弱电强电10.1电力半导体器件10.1.1晶闸管（SiliconControlledRectifier－SCR）：60年代发展起来的一种电力半导体器件，是一种可控制的硅整流元件，又称可控硅。1.晶闸管的结构和符号：4层半导体(P1、N1、P2、N2)，3个PN结阳极A、阴极K、控制极(门极)

2、G阴极阳极控制极控制极<100A>200A2.晶闸管的工作原理综上所述，可得下面的结论：阳极和控制极与阴极间都必须加正向电压，晶闸管才能导通。晶闸管导通后，控制极失去作用。欲使晶闸管关断，必须使阳极正向电压降到一定值（或断开，或反向）强烈的正反馈触发导通过程不超过几微秒导通后阳极与阴极间管压降为1V左右晶闸管PN结可通过几十安~几千安电流晶闸管工作实验图0UI正向漏电流If正向阻断状态(断态)断态不重复峰值电压导通状态（通态）反向漏电流Ir反向转折电压导通时电流大小由限流电阻决定维持电流正向特性：电压为A＋，K－反向特性管压降3.晶闸管的伏安特性晶闸管阳极电压与阳

3、极电流的关系实际规定：阳极－阴极之间加6伏直流电压时，使元件导通的控制极最小电流(电压)称为触发电流(电压)。正向转折电压4.晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM控制极断路，晶闸管正向阻断条件下，可重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。其数值规定为比正向转折电压小100伏。反向重复峰值电压URRM控制极断路时，可重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。其电压数值规定为比反向击穿电压小100伏。选晶闸管时，电压参数应超出正常工作峰值电压的2～3倍，作为安全裕量。维持电流IH在控制极断路及规定的环境温度下，维持元件继续导通的最小电流。一般为几十毫安～几百毫安。数值与温度成反

4、比。额定通态平均电流(额定正向平均电流，简称额定电流)IT在环境温度不大于40℃、标准散热、晶闸管全导通条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。K=Ie/IT＝1.57Ie=1.57ITK称为波形系数(与电路结构和导通角有关)。额定电流为100A的晶闸管，能通过电流的有效值为157A。流过器件的电流的有效值表征器件发热情况电流的有效值/电流的平均值=K在额定情况下，波形系数为1.57晶闸管额定电流选择原则：根据电流有效值相等的原则，允许流过晶闸管的实际电流有效值等于额定电流时的电流有效值。一般，留一定余量IT＝(1.5~2)I’e/1.57例：通

5、过晶闸管的电流波形如图示，试确定晶闸管额定电流。先根据波形图求实际电流有效值再根据上式求出额定电流。6.晶闸管的主要优缺点小功率输入控制大功率输出。几十毫安～一百多毫安；2V~4V几十安~几千安；几百伏～几千伏控制灵敏，反应快。（晶闸管导通截止时间都在微秒级）损耗小，效率高。（晶闸管导通时压降在1V左右，总效率可达97.5%以上，而一般机组效率为85%）体积小，重量轻。过载能力弱。抗干扰能力差对电网和周围用电设备干扰大。控制电路较复杂5.晶闸管的型号及其含义国产型号表示：3CT/三个电极N型硅材料可控整流元件额定通态平均电流断态重复峰值电压10.1.2其他电力半

6、导体器件一、双向晶闸管（TRIAC）双方向均可由控制极触发导通相当于两只普通的晶闸管反并联，故称为双向晶闸管或交流晶闸管。二、可关断晶闸管（GTO）三、功率晶体管（GTR）在高电压和强电流下使用，这种晶体管称为功率晶体管目前现有的功率晶体管的电压和电流额定值还没有晶闸管那么高四、大功率二极管亦即整流二极管，是指能在很高的室温下工作的硅整流元件。在门极加正脉冲电流能导通，加负脉冲电流就能关断的元件。10.2单相可控整流电路可控整流电路：一种把交流电源电压变换成大小可调的直流电压的电路整流主电路交流电源控制电路负载单相、三相、多相半波、零式、桥式电阻负载电感负载反电势

7、负载可控整流电路一般结构：10.2.1单相半波可控整流电路1）工作原理：1.带电阻性负载的单相半波可控整流电路tu2tuGtudtuT控制角。晶闸管承受正向电压的起点到触发脉冲的作用点之间的电角度。移相范围：0~导通角。晶闸管在一周时间内导通的电角度。的变化范围：~0＋＝u1u2uTudAGKRLiduGid2）数量关系：tudtuT晶闸管承受的最大正、反向电压：22.带电感性负载的单相半波可控整流电路负载的感抗L和电阻R的大小相比不可忽略时，称为电感性负载。电感负载整流电路的特点：整流电压波形出现负值部分，导致输出直流电压减

8、小。（L越