电工学-第11章电力电子技术

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第11章电力电子技术11.1晶闸管11.2可控整流电路*11.3交流调压电路*11.4直流调压电路*11.5逆变电路*11.6晶闸管触发电路下一章上一章返回主页1 11.1晶闸管一、普通晶闸管图形符号PNPNG（控制极或门极）K（阴极）A（阳极）AKG1.基本结构2大连理工大学电气工程系 2.工作原理(1)uG≤0时无论uA>0或uA＜0，晶闸管均截止。PNPNGKA＋uA－＋uG－AGK＋uA－＋uG－PNP管NPN管3大连理工大学电气工程系 AGK＋uA－＋uG－(2)uA>0，uG>0时iG→iB1→T1导通→iC1=iB2→T2导通→iB1=iG＋iC2→T1进一步导通由于iB1≈iC2，可使iG=0。T2T1iGiB1iB2=iC1iA=iE2iC2形成正反馈管子迅速导通。4大连理工大学电气工程系 (3)晶闸管导通后若uA>0，uG≤0，管子会继续导通。AGK＋uA－＋uG－T2T1iGiB1iB2=iC1iA=iE2iC2(4)晶闸管由导通转换为截止的条件结论：晶闸管具有单向导电性（直流开关）。uA≤0或iA＜IH（维持电流）5大连理工大学电气工程系 3.主要参数(1)额定正向平均电流IF允许通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值(2)正向重复峰值电压UFRM(3)反向重复峰值电压URRM(4)控制极触发电压UG和触发电流IG6大连理工大学电气工程系 *二、双向晶闸管A2A1GKAG*三、可关断晶闸管uA＞0时，uG＞0，管子导通；uA＞0时，uG＜0，管子截止。相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。7大连理工大学电气工程系 单相桥式整流电路中的两个二极管用可控的晶闸管替换——半控。1.电路结构11.2可控整流电路abT+-u2+-u1uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO－＋－＋8大连理工大学电气工程系 2.工作原理正半周，T2、D1承受反向电压截止，T1、D2承受正向电压，控制极电压uG在t=α时施加，故在≤t≤时，T1和D2导通电流通路：a→T1→RL→D2→babT+-u2+-u1uGT1D1－＋uGT2D2RL+-uOiO－＋9大连理工大学电气工程系 负半周，T1、D2承受反向电压截止，T2、D1承受正向电压。控制极电压uG在t=α+时施加，故在+≤t≤2时，T2和D1导通。电流通路：b→T2→RL→D1→aabT+-u2+-u1uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO2.工作原理－＋－＋10大连理工大学电气工程系 3.工作波形++2ab+-u2uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO负载RL上得到不完整的全波脉动电压。u2tOtuGuOtOO－＋－＋11大连理工大学电气工程系 4.主要参数＋uO2tUO(1)负载直流电压(2)负载直流电流UO=2U2sintd(t)1∫=U2221+cos2=0.9U21+cos2IO=UORL12大连理工大学电气工程系 (3)二极管和晶闸管平均电流ID=IT=0.5IO(4)晶闸管电流有效值(5)晶闸管正向阳极电压最大值13大连理工大学电气工程系 (7)二极管反向阳极电压最大值(6)晶闸管反向阳极电压最大值14大连理工大学电气工程系 [例11.2.1]一单相桥式半控整流电路，交流输入电压有效值U2=100V,负载电阻RL=10Ω，控制角α的调节范围为0o~120o。求下述数值的变化范围：(1)输出直流电压，(2)输出直流电流，(3)晶闸管平均电流，(4)晶闸管电流有效值。[解](1)输出直流电压的变化范围当α=0o时，当α=120o时，15大连理工大学电气工程系 (2)输出直流电流的变化范围当α=0o时，当α=120o时，(3)晶闸管平均电流的变化范围当α=0o时，当α=120o时，16大连理工大学电气工程系 (4)晶闸管电流有效值的变化范围当α=0o时，当α=120o时，17大连理工大学电气工程系 输出电压有效值电路结构*11.3交流调压电路OuOωtp3p2pOuIωtp3p2p输出电流有效值uOuI+－+RLA1A2－18大连理工大学电气工程系 [例11.3.1]交流调压电路，交流输入电压有效值UI=220V，负载电阻RL=11Ω，控制角α的调节范围为0o~90o。求输出电压和输出直流的变化范围。[解]当α=0o时，19大连理工大学电气工程系 当α=90o时，故当α=0o~90o时，UO=220V~155.56V，IO=20A~14.14A20大连理工大学电气工程系 输入电压和输出电压关系电路结构：*11.4直流调压电路占空比OuOtTtW输出电压波形直流输出电流uOＵIRLKAG+－+－21大连理工大学电气工程系 [例11.４.1]直流调压电路，输入电压UI=110V,若要求直流输出电压UO在0~80V范围内可调。求占空比α的调节范围。[解]当UO=0V时，当UO=80V时，22大连理工大学电气工程系 逆变电路分类：*11.5逆变电路输入电源电压型电流型{输出电源相数三相单相{输出波形矩形波正弦波{逆变电路作用：将直流电变换为交流电。23大连理工大学电气工程系 电路结构可关断晶闸管电路输出电压波形OuOtT/2T－uOＵI＋－S1S2S3S4RL＋＋uOＵI＋－RL－24大连理工大学电气工程系 *11.6晶闸管触发电路也称为双基极二极管。一、单结晶体管图形符号B2（第二基极）B1（第一基极）E（发射极）PN结N型硅片B2B1E25大连理工大学电气工程系 电路模型和伏安特性伏安特性ＵBB+-RB2RB1+-ＵEIEDB2B1EOUEIEVPIVIPUVUP电路模型分压比峰点电压26大连理工大学电气工程系 二、触发电路-B2B1Eu+ＵR2R1RCOutOuEtUPUV触发波形触发电路27大连理工大学电气工程系 完整的可控整流电路T2+-u2T1D1T2D2RLT1+-u2+-u1RB2B1CR2R128大连理工大学电气工程系 第11章结束下一章上一章返回主页