电力电子技术
古越龙山电气自动化技术
课程介绍
《电力电子技术》是电气自动化技术专业的一门专业核心课程， 横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域，运用弱电（电子技术） 控制强电（电力技术），是强弱电相结合的新学科。
1957年第一只晶闸管诞生； 快速晶闸管、逆导晶闸管、 双向晶闸管、不对称晶闸管； 8000V、6000A； 新型半导体器件：GTR、GTO、 MOSFET、IGBT、MCT；
提示：一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2～3倍。
任务一 认识晶闸管
1.9 图题1.9中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im，试 计算各图的电流平均值．电流有效值和波形系数。
1.10上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100A的晶闸管允许流 过的平均电流分别是多少?
❖1.14单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题1.14所示，交流电 源电压有效值为220V。 ❖ (1)考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压？ ❖ (2)若当电流的波形系数为Kf=2.22时，通过晶闸管的有效电流为100A， 考虑晶闸管的安全余量，应如何选择晶闸管的额定电流？
有效值
IT(AV)
(1.5~2) ITM 1.57
K 电流有效值 f 电流平均值
任务一 认识晶闸管
普通晶闸管型号的含义
➢（1）国产晶闸管的命名 ➢国产可控硅（晶闸管）的型号有部颁新标准（JB1144-75）KP系列和部颁 旧标准（JB1144-71）3CT系列。 ➢ KP系列的型号及含义如下：
某晶闸管型号规格为KP200-8D，试问型号规格代表什么意义?
1.8型号为KP100-3，维持电流IH=4mA的晶闸管，使用在图题1.8所示 电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)
项目1 调光灯电路的安装与调试
调光电位器
Байду номын сангаас单结晶体管
同
步
变
压
器
晶闸管
触发电路
主电路
任务二 认识单结晶体管
单结晶体管实物图
任务二 认识单结晶体管
单结晶体管结构
（a）结构 （b）等效电路 （c）图形符号 （d）外形管脚排列 图1-13 单结晶体管
电力电子技术的应用
二、交流调压
将固定的交流电变为可调的交流电
应用：如灯光亮度调整、电机调速、电压转换、电磁控制等。
电力电子技术的应用
三、有源逆变
将直流电变为交流电回送电网
应用：直流电机的可逆 调速、绕线型异步电动 机的串级调速、高压直 流输电和太阳能发电等。
电力电子技术的应用
四、无源逆变——变频
❖晶闸管上施加反向电压时，伏 安特性类似二极管的反向特性。 ❖晶闸管处于反向阻断状态时， 只有极小的反相漏电流流过。 ❖当反向电压超过一定限度，到 反向击穿电压后，外电路如无限 制措施，则反向漏电流急剧增加， 导致晶闸管发热损坏。
任务一 认识晶闸管
晶闸管主要参数 ❖（1）阳极参数 晶闸管的额定电压UTe 晶闸管的额定电流IT(AV)
电力电子技术的应用
电力电子技术广泛地用于工业自动控制、牵引运输、电能 变换、家用电器、变频系统等领域。 一、可控整流
将交流电变为直流电
（1）公交电车：市电输送时用交流成本比较低，故用于电车时要把高压交流 变成合适电压值的直流，交变直就是一个“整流”过程。 （2）直流电机的调速、同步电机的励磁、电焊等
器
晶闸管
触发电路
主电路
任务一 认识晶闸管
晶闸管按外形封装形式可分为小电流塑封式（小容量，一般额定电流10A 以下）、小电流螺旋式、大电流螺旋式（螺旋式额定电流一般介于10A至 200A之间）和大电流平板式（额定电流在200A以上）
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
任务一 认识晶闸管
额定电流有效值为： IT 210(Imsi nt)2dtI2m （1.3.4）
现定义某电流波形的有效值与平均值之比为这个电流波形的波
形系数，用Kf表示：
K 电流有效值 f 电流平均值
（1.3.5）
根据上式可求出正弦半波电流的波形系数：
Kf
IT IT(AV)
1.57
2
（1.3.6）
这说明额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，其额定有效值为 IT = Kf IT(AV) = 157A。
➢1）定义：在环境温度为40℃和规定的冷却条件下, 晶闸管在电阻性负载导通角不小于170°的单相工频 正弦半波电路中, 当结温稳定且不超过额定结温时 所允许的最大通态平均电流。
任务一 认识晶闸管
2） IT(AV)计算方法：
额定电流(平均电流)为：
IT(AV ) 210Imsi ntdtIm （1.3.3）
1.一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受 峰值电压2～3倍。 2.将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为 该晶闸管的额定值。例如：一晶闸管实测UDRM ＝812V，URRM＝756V，将两者较小的756V， 再查表取700V。
维持电流IH 擎住电流 ❖（2）门极参数 ❖（3）动态参数
➢ 整流设备的输出端所接负载常用平均电流来表示， 晶闸管额定电流采用的是平均电流，而不是有效值 。
晶闸管的选取:
❖晶闸管在实际选择时，其额定电流的确定一般按以下原则：管子在额定 电流时的电流有效值大于其所在电路中可能流过的最大电流的有效值，同 时取1.5～2倍的余量，即：
1 .5IT 7 (A)V IT (1 .5~2 )ITM
所以：
IT(AV)
(1.5~2) ITM 1.57
例1-1 一晶闸管接在220V交流电路中，通过晶闸管电流的有效值为50A， 问如何选择晶闸管的额定电压和额定电流？
将频率固定的交流电变为频率可调的交流电
应用：交流电机变频调速、感应加热、不间断电源等。
电力电子技术的应用
五、直流斩波 将固定的直流电变为可调的直流电
在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种 用电设备中得到普通的应用.
项目1 调光灯电路的安装与调试
调光电位器
单结晶体管
同
步
变
压
结论
导通条件： 阳极加正向电 压、门极加正 向电压； 关断条件： 阳极电流小于 维持电流
图1-10 晶闸管导通关断条件测试电路
1.12如图题1.12所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导 通压降)。
控制电路
／触发电路 G
A
主电路 K
π ２π α
ａ：控制角
任务一 认识晶闸管
晶闸管的伏安特性