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1、电力电子变流技术河北软件职业技术学院王贺明电力电子变流技术电力电子变流技术河北软件职业技术学院绪 论 一、半导体变流技术概述 （一）半导体变流技术的概念 使用半导体功率器件对电能进行变换和控制的技术。 （二）半导体变流技术的内容 整流 交流直流 逆变 直流交流 斩波 直流直流 变频 交流交流 （三）半导体变流技术的学科地位 信息电子技术 电子技术 电力电子器件制造技术 电力电子技术 电力电子应用技术 （电力电子变流技术）电力电子变流技术河北软件职业技术学院 二、电力电子技术的发展历史 1957年 第一个晶闸管诞生 1970年后 GTO、GTR、BJT等全控型器件出现 1980年后 IGBT等复
2、合型器件异军突起 再后来 功率集成电路PIC 智能功率模块IPM 三、电力电子技术的发展趋势 普通晶闸管特殊晶闸管（双向、可关断等） 单个晶闸管模块化、功率集成电路电力电子变流技术河北软件职业技术学院 四、电力电子技术的应用 一般工业 各种直流电动机 冶金工业 高中频感应加热电源、淬火电源等 交通运输 电气化铁路、电动汽车 电力系统、电子装置用电源、家用电器等 五、本课程的任务与要求 掌握晶闸管的工作原理、开关特性和电气参数 熟练掌握单相、三相整流电路、有源逆变电路的基本 原理、波形分析 掌握交流开关与调压电路、变频电路和直流斩波电路 的工作原理、电路结构电力电子变流技术河北软件职业技术学院第
3、一章 晶闸管 第一节 晶闸管的可控单相导电性 一、晶闸管 晶闸管的结构：是一个四层三端具有3个PN结的半导体元件电力电子变流技术河北软件职业技术学院电力电子变流技术河北软件职业技术学院二、晶闸管的工作原理1、实验电路 （1）UA0，UG0，KP不能导通； （2） UA0，UG0，KP不能导通； （3） UA0，UG0，KP能导通。电力电子变流技术河北软件职业技术学院2、晶闸管的单向导通特性 晶闸管电流只能从阳极流向阴极，当元件上加上反向电压时 ，只有极小的反向漏电流从阴极流向阳极，晶闸管处于反向 阻断状态。 晶闸管具有正向导通的可控性，门极对元件能否导通起控制 作用。 流过晶闸管的阳极电流减小
4、到一定值时，电流会突然降 到零，之后再调高电压或减小负载电阻，电流不会再增大。 晶闸管导通所需要的最小阳极电流叫维持电流，只要晶闸管 的阳极电流小于维持电流，晶闸管就关断了。电力电子变流技术河北软件职业技术学院3、晶闸管导通、关断的条件 （1）导通条件 必需同时承受正向阳极、正向门极电压晶 闸管才会导通； （2）关断条件 主电流（）维持电流（）电力电子变流技术河北软件职业技术学院4、晶闸管导通关断的物理过程 导通的正反馈过程 IgIb2Ic2 （=2Ib2)=Ib1Ic1(=1Ib1)电力电子变流技术河北软件职业技术学院第二节、晶闸管的伏安特性 1、正向特性： 断态：KP不导通，只有很 小的漏
5、电流。 通态：Uak Ubo 时，有 很大的漏电流，KP被击穿 而导通。 2、反向特性： 与二极管相似。电力电子变流技术河北软件职业技术学院第三节 晶闸管的主要特性参数 一、电压参数 1、断态重复峰值电压Udrn ：指晶闸管两端出现的重 复最大瞬时值断态正向电压。 2、反向重复峰值电压Urrm ：指晶闸管两端出现的重 复最大瞬时值反向电压。 3、额定电压：即“安全工件电压”，通常用 Udrn和Urrm中较小的那个值标定。 注：选用时取额定电压为23倍的正常工作峰值电压 。 4、通态平均电压UT：(即“导通管压降)电力电子变流技术河北软件职业技术学院二、晶闸管的电流参数 1、通态平均电流(ITa
6、) : 指工频正弦半波的通态电流在一个周期内的平均值。(其整数为晶闸管的额定电流值IT)电力电子变流技术河北软件职业技术学院2、正弦半波电流的有效值电力电子变流技术河北软件职业技术学院3、正弦半波的波形系数(K) 定义 K=电流有效值电流平均值电力电子变流技术河北软件职业技术学院 说明： (1)不同的波形其波形系数值不同。 (2)由于晶闸管的额定电流是由工频半波的电流值 规定，因此选择额定电流时，一定要将非工频半波 的平均电流折合成工频半波平均电流，才能选择出 合适的值。折合公式如下：电力电子变流技术河北软件职业技术学院 (3)晶闸管的过载能力比一般电机、电器元件小 ，所以选取时，额定电流、电
7、压值应为实际值的 23倍为宜。 4、维持电流：恰能保持晶闸管能导通的最小阳 极电流。用IH表示。 5、掣住电流(IL)：触发晶闸管时所需的最小阳 极电流。通常IL (23)IH电力电子变流技术河北软件职业技术学院 三、晶闸管门极参数 门极触发电流(IGT) 门极触发电压(UGT) 四、晶闸管的开通与关断时间电力电子变流技术河北软件职业技术学院 五、晶闸管的型号 晶闸管型号释义： 12 3 ：表示闸流特性 ：表示普通反向阻断，这一位还可以是（快 速 型）、（双向型）、（逆导型）、 （可关断型） 1：额定通态平均电流系列（额定电流单位：A） 2：表示正反向重复峰值电压等级（额定电压单位 ：100V
8、） 3：通态平均电压组别（管压降，小于100不标） 例如：KP100-12G表示额定电流为100A，额定电压为 1200V，管压降为1V的普通型晶闸管。电力电子变流技术河北软件职业技术学院例题：型号为KP100-3，维持电流IH=4的晶 闸管，工作中下图的电路中是否合理？ 为什么？(不考虑电压、电流裕量)电力电子变流技术河北软件职业技术学院 解： ) I=10050=2不能导通 )=310V300V，会击穿晶闸管 ) I=1501=150A100A，会烧毁晶闸 管电力电子变流技术求下图各波形电流的平均值 I d ；有效值 I ； 及波形系数 K f 。作业：河北软件职业技术学院电力电子变流技术河北软件职业技术学院
