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1、电子技术电子技术第第 11 章章 电力电子技术电力电子技术11.1 晶闸管晶闸管 11.2 可控整流电路可控整流电路 *11.3 交流调压电路交流调压电路 *11.4 直流调压电路直流调压电路 *11.5 逆变电路逆变电路 *11.6 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 1 1第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 11.1 晶晶 闸闸 管管 一、普通晶闸管一、普通晶闸管 图形符号图形符号PNPNG（控制极（控制极 或门极）或门极）K（阴极）（阴极）A（阳极）（阳极）AKG1. 1. 基本结构基本结构基本结构基
2、本结构 2大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理 (1) uG0 时时 无论无论 uA 0 或或 uA0，晶闸管均截止。，晶闸管均截止。 PNPNG KA uAuGAGKuAuGPNP 管管NPN 管管3大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 AGKuAuG(2) uA 0，uG 0 时时 iG iB1 T1 导通导通 iC1= iB2 T2 导通导通 iB1 = iGiC2
3、 T1 进一步导通进一步导通由于由于 iB1iC2，可使，可使 iG = 0。T2T1iGiB1iB2= iC1iA= iE2iC2形成正反馈形成正反馈管子迅速导通。管子迅速导通。 4大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 (3) 晶闸管导通后晶闸管导通后 若若 uA 0，uG0， 管子会继续导通。管子会继续导通。AGKuAuGT2T1iGiB1iB2= iC1iA= iE2iC2(4) 晶闸管由导通转换晶闸管由导通转换 为截止的条件为截止的条件 结论：结论： 晶闸管具有单向导电性（直流开关）。晶闸管具有单
4、向导电性（直流开关）。 uA0 或或 iAIH（维持电流）（维持电流） 5大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 3. 3. 主要参数主要参数主要参数主要参数 (1) 额定正向平均电流额定正向平均电流 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) 正向重复峰值电压正向重复峰值电压UFRM (3) 反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM (4) 控制极触发电压控制极触发电压UG 和触发电流和触发电流IG 6大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工
5、程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 *二、二、双向晶闸管双向晶闸管 A2A1GKAG*三、可关断晶闸管三、可关断晶闸管 uA0 时，时，uG0，管子导通；，管子导通；uA0 时，时，uG0，管子截止。，管子截止。 相当于两个反向晶闸管并联，相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。两者共用一个控制极。7大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 单相桥式整流电路中的两个二极管用可控单相桥式整流电路中的两个二极管用可控 的的 晶闸管替换晶闸管替换 半控。半控
6、。 1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构 11.2 可控整流电路可控整流电路 abT+- -u2+- -u1uGT1D1uGT2D2RL+- -uOiO 8大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理 正半周，正半周，T2、D1 承受反向电压截止，承受反向电压截止， T1、D2 承受正向电压，承受正向电压，控制极电压控制极电压 uG 在在 t =时施加，时施加，故在故在 t 时，时， T1 和和 D2 导通导通电流通路：电流通路：a T1 RL D2 babT
7、+-u2+-u1uGT1D1 uGT2D2RL+-uOiO 9大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 负半周，负半周，T1、D2承受反向电压截止，承受反向电压截止， T2、D1 承受正向电压。承受正向电压。控制极电压控制极电压 uG 在在 t =+ 时施加，时施加，故在故在 + t2 时，时， T2 和和 D1 导通。导通。 电流通路：电流通路：bT2 RLD1 aabT+- -u2+- -u1uGT1D1uGT2D2RL+- -uOiO2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理 10大连理工大学电气工程
8、系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 3. 3. 工作波形工作波形工作波形工作波形 + + 2 ab+- -u2uGT1D1uGT2D2RL+- -uOiO负载负载 RL 上得到不完整上得到不完整 的全波脉动电压的全波脉动电压 。u2 t O t uGuO t OO 11大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 4. 4. 主要参数主要参数主要参数主要参数 uO 2 t UO(1) 负载直流电压负载直流电压 (2) 负载直流电流负载直流电流
9、 UO= 2U2sin td( t)1 = U2 2 2 1+cos 2= 0.9U2 1+cos 2IO= UORL12大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 (3) 二极管和晶闸管平均电流二极管和晶闸管平均电流 ID = IT = 0.5IO (4) 晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值 (5) 晶闸管正向阳极电压最大值晶闸管正向阳极电压最大值 13大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 (7) 二极管反向阳极电压最大值
10、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晶闸管反向阳极电压最大值 14大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 例例11.2.1 一单相桥式半控整流电路，交流输入电一单相桥式半控整流电路，交流输入电压有效值压有效值 U2 = 100 V,负载电阻负载电阻 RL= 10 ，控制角，控制角的调的调节范围为节范围为0o 120o 。求下述数值的变化范围：求下述数值的变化范围：(1)输出直输出直流电压，流电压， (2)输出直流电流，输出直流电流， (3)晶闸管平均电流，晶闸管平均电流，(4)晶闸管电流
11、有效值晶闸管电流有效值。 解解(1)输出直流电压的变化范围输出直流电压的变化范围 当当 = 0o 时，时， 当当 = 120o 时，时， 15大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 (2) 输出直流电流的变化范围输出直流电流的变化范围 当当 = 0o 时，时， 当当 = 120o 时，时， (3) 晶闸管平均电流的变化范围晶闸管平均电流的变化范围 当当 = 0o 时，时， 当当 = 120o 时，时， 16大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电
12、子子子子技技技技术术术术 (4) 晶闸管电流有效值的变化范围晶闸管电流有效值的变化范围 当当 = 0o 时，时， 当当 = 120o 时，时， 17大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 输出电压有效值输出电压有效值 电路结构电路结构电路结构电路结构 *11.3 交流调压电路交流调压电路 O uOt 3 2 O uIt 3 2 输出电流有效值输出电流有效值 uO uI + + RL A1 A2 18大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子
13、技技技技术术术术 例例11.3.1 交流调压电路，交流输入电压有效值交流调压电路，交流输入电压有效值 UI = 220 V，负载电阻，负载电阻 RL = 11 ，控制角，控制角的调节范围的调节范围为为 0o 90o 。求求输出电压和输出直流的变化范围输出电压和输出直流的变化范围。 解解当当 = 0o 时，时， 19大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 当当 = 90o 时，时， 故当故当 = 0o 90o 时，时， UO = 220 V 155.56 V， IO = 20 A 14.14 A20大连理工大
14、学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 输入电压和输出电压关系输入电压和输出电压关系 电路结构：电路结构：电路结构：电路结构： *11.4 直流调压电路直流调压电路 占空比占空比 O uOt T tW 输出电压波形输出电压波形 直流输出电流直流输出电流 uO I RL K AG+ + 21大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 例例11.1 直流调压电路，输入电压直流调压电路，输入电压 UI = 110 V, 若要求直流输出电压若
15、要求直流输出电压 UO 在在 0 80 V 范围内可调范围内可调。求占求占空比空比的调节范围。的调节范围。 解解当当UO = 0 V 时，时， 当当UO = 80 V 时，时， 22大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 逆变电路分类：逆变电路分类：逆变电路分类：逆变电路分类：*11.5 逆变电路逆变电路 输入电源输入电源 电压型电压型 电流型电流型 输出电源相数输出电源相数 三相三相 单相单相 输出波形输出波形 矩形波矩形波 正弦波正弦波 逆变电路作用：逆变电路作用：逆变电路作用：逆变电路作用：将直流电变
16、换为交流电。将直流电变换为交流电。 23大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 电路结构电路结构电路结构电路结构 可关断晶闸管电路可关断晶闸管电路 输出电压波形输出电压波形 O uOt T/2T uO I S1 S2 S3 S4 RL uO I RL 24大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 *11.6 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 也称为双基极二极管。也称为双基极二极管。 一、单结晶体管一、单结晶体管 图形符号图形符
17、号B2（第二基极）（第二基极）B1（第一基极）（第一基极）E（发射极）（发射极）PN结结N型硅片型硅片B2B1E25大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 电路模型和伏安特性电路模型和伏安特性电路模型和伏安特性电路模型和伏安特性 伏安特性伏安特性 BB + - RB2 RB1 + - EIEDB2B1EO UEIEVPIVIPUVUP电路模型电路模型 分压比分压比 峰点电压峰点电压 26大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术
18、术术 二、二、触发电路触发电路 - B2B1Eu + R2 R1 R C O ut O uEt UPUV触发波形触发波形触发电路触发电路27大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 完整的可控整流电路完整的可控整流电路完整的可控整流电路完整的可控整流电路T2 +- -u2T1D1T2D2RLT1 +- -u2+- -u1RB2B1CR2 R1 28大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第11111111章章章章 电电电电力力力力电电电电子子子子技技技技术术术术 第第 11 章章 结结 束束 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页
