晶闸管导通条件

1}阳极承受正向电压; 2}控制极加上适当的正向控制极电压; 3}主电路电流大于维持电流.
2)新型电力电子元件简介

(1)双向晶闸管(TRIAC)

(2)可关断晶闸管(GTO)
(3)功率晶体管GTR
(4)绝缘栅双极型晶 体管IGBT
10.2 单相可控整流电路



(1)伏安特性:晶闸管阳 极电压与阳极电流的 关系曲线. (2)伏安特性上几个点: 正向转折电压UBO(正 向不重复峰值电压 UDSM); 正向重复峰值电压 UDRM; UDRM约为UBO的80%.
3)晶闸管的伏安特性



(1)伏安特性:晶闸管阳 极电压与阳极电流的 关系曲线. (2)伏安特性上几个点: 正向转折电压UBO(正 向不重复峰值电压 UDSM); 正向重复峰值电压 UDRM; UDRM约为UBO的80%.


3)续流二极管的作用 接续流二极管后,输出电压波形和计算
式同电阻负载;而输出电流波形有不同.
流过晶闸管的电流平均值
I dvs
Id 2
流过续流二极管的电流平均值:
I dv
2 Id 2
而负载电流 Id=Ud/R

例:单相半波可控整流电路带电阻负载,已知:U2=220V,输出直流电压50V, 输出直流电流20A.求(1)晶闸管的控制角;(2)电流有效值;(3)选用晶闸管
1 cos 2
(5)输出电流
Id=Ud/R
U2为变压器二次侧电压有效值
2)电感性负载 (1)特点:电感具有阻碍电流变化 的作用.当阳极电压(电源电压) 过零变负时,一段时间,电感电压 大于电源电压,加在晶闸管上的 电压仍为正,继续维持导通.输出 电压就是电源电压的包络线.于 是有: 输出电压出现负值,使输出平均 电压降低; 晶闸管由正变负时不能关断而 失控. (2)解决方法:反向并联续流二极 管.
式中

为分压比,其值为0.3-0.9
(3)单结晶体管触发电路
下图是一个完整的可控整流电路.注意触发电路是怎样与主电路同步的; 波形图是不同控制角时的电压和电流波形.
10.6 晶闸管的串并联和保护
1.晶闸管的串并联电路 1)串联------均压 2)并联------均流
2.晶闸管的保护
晶闸管的保护分为过电压保护,过电流保护,电压上升率保护,电流上升率 保护.
1)过电压保护 (1)阻容保护:可以分别装在交 流侧,直流侧,元件侧;也可 以同时都装设. 电阻,电容的选择按经验进行, 或者查相关的表. (2)专门用于过电压保护的压 敏电阻. (3)硒堆保护
2)过电流保护 过电流保护的方式有: 1.快速熔断器; 2.快速开关; 3. 过流继电器; 4.脉冲迅速后移, 使晶闸管的导通角减小 或停止触发.
流过续流二极管的平均电流:
I dv
电感性负载

单相半控桥带电感性 负载的另一种接线
晶闸管既不是共阴极 组接法,也不是共阳极 组接法. 这种接线可以省去续 流二极管.


(3)反电势负载
如直流电动机的电枢;蓄电池. 特点:只有输出电压大于反电势 时 才有电流输出.晶闸管导电时间 短,电流大,一般要串电抗器来平 滑电流的脉动. 输出平均电流

解; (1)
U d 0.45U 2
(2)电流有效值
1 cos 2
得
cos
2U d 1 0 0.45U 2
900
I e KI d 2.22 20 44.4 A
K值查表得来
(3)晶闸管允许的电流平均值 I T
I d K 20 2.22 28.3 A 1.57 1.57 I T (1.5 2) I T (42.5 56.6) A
额定电压
U DRM 2 2U2 622 V 选 KP-50/700
2.单相桥式可控整流电路


1)单相半控桥
(1)电阻性负载
U d 0.9U 2
1 cos 2
Ud Id R


(2)电感性负载带续流二极管 流过晶闸管的平均电流:
I dvs
Id 2
Id
10.5 晶闸管的触发电路
触发脉冲应与主电路同步,脉冲前沿要陡,有一定的宽度,移相范围宽.
1.单结晶体管移相触发电路 1)单结晶体管的结构和特性 一个PN结;三个极:发射极,第一基极, 第二基极(又称双基极管). (1)其结构如图
UA
rb1 ,等效电路图如图 (a)所示 rb1 rbA 2 点电压为; (c), 图中 U bb U bb
例:一台车床主轴调速系统,由SCR-M供电.直流电动机的额定参数 为:UN=220V,IN=40A,PN=7.5kW,nN=1500r/min.采用三相半控桥式可 控整流电路.380V交流电经三角形/星形变压器降压供电. 求:(1)变压器二次侧相电压,相电流,容量;(2)选择晶闸管元件.
解: (1)由式
Um 3 2U2 6U2
300
思考题;A相的自然换向点在哪儿?
2)电感性负载

(1)输出电压出现负值; (2)如果电感足够大,输 出电流脉动小,电流波 形近似一条水平线.
电感性负载


带续流二极管 (1)输出电压波形,电压 平均值与控制角的关 系同电阻性负载; (2)负载电流波形同电 感性负载.
按交流电源的相数,电路的结构,负载的性质有不同的形式.

1.单相半波可控整流电流
1)电阻性负载
(1)自然换向点:阳极电压由负变 正的过零点.在该点,二极管自然 导通.
(2)控制角
(移相角,滞后角)

触发脉冲发出的时刻与自然换
向点之间的夹角. (3)导通角
(4)输出电压平均值
U d 0.45U 2
式中

为分压比,其值为0.3-0.9
10.5 晶闸管的触发电路
触发脉冲应与主电路同步,脉冲前沿要陡,有一定的宽度,移相范围宽.
1.单结晶体管移相触发电路 1)单结晶体管的结构和特性 一个PN结;三个极:发射极,第一基极, 第二基极(又称双基极管). (1)其结构如图
UA
rb1 ,等效电路图如图 (a)所示 rb1 rbA 2 点电压为; (c), 图中 U bb U bb
2)逆变状态

2
4)逆变角 为了计算方便,引入逆变角.
电路主要工作在交流电源的负半波,电 逆变角的变化范围:
动机电枢电流由低电位流向高电位,是 电源,电动机输出能量工作于发电状态.
3)实现有源逆变的条件

/6 /2
5)有源逆变的工业应用:
有对晶闸管元件施加正向电压的直流 高压直流输电;
断晶闸管?
无源逆变电路
2)逆变器内部的电压控制 (1)脉宽控制 不改变逆变器输入直流电压的大小, 而是改变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的方法. 不足之处:当输出电压减小时,谐波 几乎和基波相等.
(2)脉冲宽度调制(PWM)
(3)无源逆变器的换相(换流)
换相即如何关断导通的晶闸管.有负载换流和强迫换流等方法. 下图为负载换流的工作过程.
Id
Ud E R
10.3 三相可控整流电路
整流变压器一次侧接成三角形,提供三次和三的倍数次谐波的通路. 1.三相半波可控整流电路 1)电阻性负载 控制角小于或等于30度时的输出电压:
U d 1.17U 2 cos
式中U2为二次侧相电压 晶闸管元件在电路中承受的最高电 压为线电压峰值,即
第10章 晶闸管及其基本电路

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可控整流电路的工作 原理及其在不同性质负载下的工作特点; 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.
10.1电力电子元件


1.晶闸管(SCR)
1)晶闸管的结构和特号
2 I d 0.82 40 32.8 A 3
变压器容量 S=3U2I2=103(32.8)=10.1kVA
3个PN结的四层三端元件
2)晶闸管的工作原理

ห้องสมุดไป่ตู้

将晶闸管等效地看成 是两只晶体管的组合: 一只为PNP型晶体管, 另一只为NPN型晶体 管.中间的PN结为两管 共用. 在A-K和G-K之间加上 正向电压,会形成强烈 的正反馈,循环下去,晶 闸管就导通了.
思考题:什么是闸流特性?
3)晶闸管的伏安特性
U d 2.34U 2 cos
考虑控制角为0时,输出电压取最大值,因此,以控制角为0代入得: U2=220/2.34=94V 考虑变压器,电抗器和晶闸管的内压降等因素,取普通劳动者二次侧相
电压有效值为:
U2=1.1(94)=103V 变压器二次侧电流有效值 1 2T T I2 [I d ( I d ) 2 ] T 3 3
电源;控制角大于90度.
三相线绕式异步电动机串级调速.
整流状态
逆变状态
2.无源逆变电路

1)无源逆变电路的工作原理
单相晶闸管桥式逆变器电路如右图. 若1,4导通,输出为正; 则2,3导通,输出为负. 输出电压为交流.改变晶闸管开关的速 率,就可以得到不同频率的交流电 压.
思考题:在图中,晶闸管始终承受正 向 电压,满足导通的第一个条件;只要 触发了它,它就会一直导通.怎样关
2.三相桥式全控整流电路
电阻性负载电流连续时的输出电压
U d 2.34U 2 cos