《电力电子课件》ppt课件

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1、电力电子技术,杨红梅,第五章 晶闸管电路,第1节 晶闸管,（一）晶闸管的种类,晶闸管的结构、符号,硅晶体闸流管简称晶闸管，俗称可控硅。晶闸管的种类较多，有普通型、双向型、可关断型等 。,（二）普通型晶闸管的结构及符号,晶闸管有三个电极：阳极A、阴极K、门极G。,第五章 晶闸管电路,晶闸管的内部结构及等效电路,第1节 晶闸管,第五章 晶闸管电路,晶闸管的工作原理,（一）晶闸管的工作状况,第1节 晶闸管,1.门极不加正向电压 晶闸管阳极加正向或反向电压，它都处于关断状态。,2.门极加正向电压 晶闸管完全导通（在阳极也加正向电压时），之后，即使将门极电压取消，晶闸管仍处于导通状态。,综述晶闸管的四个

2、特性：正向阻断、反向阻断、可控导通、持续导通。,第五章 晶闸管电路,（二）通过对门极不加正向电压和门极加正向电压两种分析可得如下结论,晶闸管的工作原理,1.晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管的正向导通必须有一定的条件阳极加正向电压，同时门极还必须加正向触发电压。,2.晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用。要使晶闸管关断，有两种方法：一是将阳极电流减小到小于其维持电流IH，二是将阳极电压减小到零或使之反向。,第1节 晶闸管,第五章 晶闸管电路,KP系列普通晶闸管的型号及其含义,晶闸管的型号,第1节 晶闸管,K P,通态平均电压组别,额定电压等级,额定

3、电流系列,普通型K快速型、S双向型,晶闸管,晶闸管的选用和简单检测,1.极性检测,第6节 晶闸管的选用和保护,第五章 晶闸管电路,（三）晶闸管的简单检测,（2）将万用表置于欧姆档的 ,测量门极和阳极间的正向和反向电阻，其值均应在几百千欧以上，若电阻小，则管是坏 的。,将万用表置于欧姆档的 ,测量门极和阴极间的正向和反向电阻，其差别较小（如果没有差异，则该管是坏的），测试阻值较小时黑棒对应的为门极，红棒对应的为阴极。,2.好坏检测,（1）将万用表置于欧姆档的 ,测量阳极和阴极间的正向和反向电阻，其值均应在几百千欧以上，若电阻小，则管是坏的。,晶闸管的选用和简单检测,3.对小功率的晶闸管可以按图示

4、方法进行检测,第6节 晶闸管的选用和保护,第五章 晶闸管电路,电力晶体管（GTR),缺点：易出现二次击穿的问题。使用时要注意工作电压比反向击穿电压低得多，必须有电压电流缓冲保护措施。,应用：低压变频电路中使用较多,可关断晶闸管（GTO）,工作：门极正信号触发导通、门极负信号触发关断的全控型电力电 子器件,优点：耐压高、电流大、可关断。 缺点：导通后管压降比普通晶闸管大，工作频率低，触发功率、特别是门极反向触发关断电流较大。,应用：高电压、中频率、大中容量的直流斩波电路中广泛应用。,电力场效应晶体管(MOSFET),优点：输入阻抗高，属于电压型控制器件，可以直接与数字逻辑集成电路联接，驱动电路简

5、单、功耗小。开关速度快，工作频率高，开关损耗小。热稳定性好，不存在二次击穿问题，工作可靠。 缺点：电压不能太高、电流容量也不能太大。 适用：小功率电力电子变流装置。,绝缘栅双极型晶体管(IGBT）,工作：以N沟道场效应晶体管作为基极和一个PNP电力晶体管作为发射极与集电极复合而成。当栅极G施加正偏信号时，场效应晶体管首先导通，从而给PNP电力晶体管提供了基极电流使之导通。反之，给栅极G施加反偏信号，场效应晶体管关断，使PNP电力晶体管基极电流为零而关断。IGBT属于全控型电力电子器件。,优点：综合了MOSFET和GTR的优点 使用：很有发展前途的大功率自关断电力器件(电机控制、中频电源、开关电

6、源等）,可控整流装置原理框图,单相半波可控整流电路,将单相半波整流电路中的整流二极管换成晶闸管即成单相半波可控整流电路。,第五章 晶闸管电路,单相半波可控整流电路,式中U2是变压器二次电压的有效值。,负载上直流平均电压Ud与平均电流Id,第2节 晶闸管单相可控整流电路,负载中流过的平均电流为：,单相半波可控整流电路,负载上电压有效值U与电流有效值I,I=U/Rd,单相半波可控整流电路,晶闸管电流有效值IT,管子两端可能承受的最大正反向电压UTM,IT = I= U /Rd,UTM= U2,单相半波可控整流电感性负载,单相半波可控整流电感性负载加续流二极管,单相半波可控整流电感性负载加续流二极管

7、,电流的平均值和有效值,单相全波可控整流电路,单相全波电阻性负载可控整流,单相全波电阻性负载可控整流,负载上直流平均电压Ud与平均电流Id,Id=Ud/Rd,单相全波电阻性负载可控整流,负载上电压有效值U与电流有效值I,I=U/Rd,单相全波电阻性负载可控整流,晶闸管电流有效值IT,管子两端可能承受的最大正反向电压UTM,IT =,UTM= U2 ,单相全波大电感负载可控整流,单相全波大电感性负载可控整流,负载上直流平均电压Ud与平均电流Id,idI=Ud/Rd,单相全波大电感性负载可控整流,晶闸管的电流平均值、有效值、管子承受到的最大电压,单相全波大电感性负载可控整流加续流二极管,Id=Ud

8、/Rd,UTM= U2 ,单相全控桥式电阻性负载整流电路,单相全控桥式整流电阻性负载,负载上直流平均电压Ud与平均电流Id,I=Ud/Rd,单相全控桥式整流电阻性负载,负载上电压有效值U与电流有效值I,I=U/Rd,单相全控桥式整流电阻性负载,晶闸管电流有效值IT,管子两端可能承受的最大正反向电压UTM,IT =,UTM= U2 ,单相全控桥式整流大电感负载,单相全控桥式整流大电感负载,负载上直流平均电压Ud与平均电流Id,Id=Ud/Rd,单相全控桥式整流大电感负载,晶闸管的电流平均值、有效值、管子承受到的最大电压,单相半控桥电阻性负载可控整流,单相半控桥电阻性负载可控整流,负载上直流平均电

9、压Ud与平均电流Id,Id=Ud/Rd,单相半控桥电阻性负载可控整流,负载上电压有效值U与电流有效值I,I=U/Rd,单相半控桥电阻性负载可控整流,晶闸管、整流管的电流平均值、有效值、管子承受到的最大电压,单相半控桥电感性负载可控整流,单相半控桥电感性负载接续流二极管可控整流,单相半控桥电感性负载可控整流,Id=Ud/Rd,UTM= U2,一个晶闸管的半控桥整流电路,一个晶闸管的半控桥整流电路,Id=Ud/Rd,触发电路要求,1、触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率 2、门极正偏压愈小愈好 3、触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求 4、满足主电路移相范围的要求 5、触发脉冲必须于晶闸管的

10、阳极电压取得同步,单结晶体管自励振荡电路,练习,1、通态平均电压值是衡量晶闸管质量好坏的指标之一，其值（A ）。 、越大越好 、越小越好 、适中为好 2、在三相半控桥式整流电路中，要求共阴极晶闸管的触发脉冲之间相位差为（ ）。 （A）60 （B）120 （C）150 （D）180 3、电力场效应管MOSFET是理想的（ A）控制器件。 （A） 电压 （B）电流 （C）电阻 （D）功率 4、电力晶体管在使用时，要防止（A）。 （A） 二次击穿 （B）静电击穿 （C）时间久而失效 （D）工作在开关状态 5、电力场效应管MOSFET适于在（B ）条件下工作 A、直流 B、低频 C、中频 D、高频 6

11、、电力场效应管MOSFET在使用和存放时，要防止（ C） A、时间久而失效 B、二次击穿 C、静电击穿 D、饱和 7、电力晶体管GTR有（ B）个PN结 A、1 B、2 C、3 D、4 8、绝缘栅双级晶体管属于（A ）控制元件 A、电压 B、电流 C、功率 D、频率 9、要求各项整流指标好，但不要逆变的小功率场合应采用（ B ）电路。 A、单相全控桥 B、单相半控桥 C、三相半波 D、三相半控桥,练习,10、改变单结晶体管触发电路的振荡频率一般采用（ AB ）。 A、变电阻 B、变电容 C、变电感 D、变电压 11、晶闸管由导通变为截止的条件是（ D ）。 A、控制电压减小 B、控制电压反向

12、C、控制电压为零 D、阳极电压为零 12、( 对 ) 晶闸管加正向电压，触发电流越大，越容易导通。 13、（ 对 ）电力晶体管属于双极型晶体管。 14、（ 对）绝缘栅双极晶体管属于电流控制元件。 15、晶闸管在什么条件下才会导通？导6、通后怎样使它关断？（只讲普通晶闸管）。,三相半波不可控整流电路,三相半波不可控整流电路,输出直流平均电压：,整流二极管承受的最大反向电压：,三相半波可控整流电阻性负载电路,三相半波可控整流电阻性负载电路,三相半波可控整流电阻性负载电路,输出电压平均值：,负载平均电流：,晶闸管平均电流与承受的最大电压：,三相半波可控整流大电感负载不接续流二极管电路,三相半波可控整

13、流大电感负载不接续流二极管电路,输出电压平均值：,负载平均电流：,晶闸管平均电流、有效电流与承受的最大电压：,三相半波可控整流大电感负载接续流二极管电路,三相半波可控整流大电感负载接续流二极管电路,电路各物理量的计算,共阳极三相半波可控整流电路,三相全控桥可控整流电路,三相全控桥可控整流电路原理,三相全控桥可控整流电路原理,三相全控桥可控整流电路原理,三相全控桥可控整流电路,直流平均电压Ud：,直流平均电流Id：,三相全控桥可控整流电路,整流变压器二次绕组电流有效值I2：,晶闸管电流平均值IdT、有效值IT和承受的最大电压UTM：,三相半控桥可控整流电路,三相半控桥可控整流电路电阻性负载,三相

14、半控桥可控整流电路电阻性负载,逆变电路,将直流电变换成交流电的相应电路成为逆变电路 将直流电逆变成与交流电源同频率的交流电馈送到电网中去，称为有源逆变 将直流电逆变成某一频率或可调频率的交流电供给负载，则称为无源逆变,两电源间的能量传递,有源逆变的工作原理,三相半波有源逆变电路,三相全控桥有源逆变电路,练习,1、三相电动机负载及对整流电源要求较高的场合一般采用()整流电路。 A、单相半波 B、三相半波 C、三相桥式半控 D、三相桥式全控 2、在三相半控桥式整流电路中，要求共阴极晶闸管的触发脉冲之间相位差为（ ）。 （A）60 （B）120 （C）150 （D）180 3、在带平衡电抗器的双反星

15、形可控整流电路中，两组三相半波电路是（ ）工作的。 A、同时并联 B、同时串联 C、不能同时并联 D、不能同时串联 4、三相半控桥整流电路晶闸管承受的最大正反向电压为（ ）。 A、6 U2 B、3 U2 C、2 U2 D、U2 5、三相全控桥电路最大导通角是（ ）。 A、2 B、23 C、 D、32 6、三相全控桥电阻加大电感电流移相范围是（ ）。 A、0-2 B、0-23 C、0- D、0-32 7、三相半控桥整流电路a = 0时脉动电压，最低脉动频率是（ ）。 A、2f B、3f C、4f D、6f 8、三相半波可控整流电路各相触发脉冲相位差（ ）。 A、60 B、90 C、120 D、180,练习,10、在三相半波可控整流电路中，当负载为感性时，负载电感越大，其（ ）导通角 越大。 A、输出电压越低 B、输出电压越高 C、输出电压恒定不变 D、输出电压 11、三相桥式晶闸管可控硅整流电路每次每隔（ ）换流一次。 A、60 B、120 C、150