电力电子学晶闸管及基本电路课件.ppt

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1、第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路,9.1 电力半导体器件9.2 单相可控整流电路9.3 三相可控整流电路9.4 逆变器9.5 晶闸管的触发电路9.6 晶闸管的串并联和保护,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路,9.1 电力半导体器件9.1.1 晶闸管1.晶闸管结构与符号,阳极,控制极,阴极,控制极,90A,200A,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.1 晶闸管1.晶闸管结构与符号,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.1 晶闸管2.晶闸管的工作原理,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.1

2、晶闸管2.晶闸管的工作原理,结论：1晶闸管具有双向阻断能力2晶闸管A、G两 极加电压才导通：3晶闸管导通后，G极失去作用，使晶闸管再次阻断，必须将A极断电或反向.,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.1 晶闸管3.晶闸管的伏安特性,触发电压（电流）A、K间加直流6V，G极最小电压（电流）,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.1 晶闸管4.晶闸管的应用1)顺变装置（交流电变成直流电）可变电压电源、恒压、恒流源、直流电机电源2)逆变装置（直流变成交流电源）频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、不间断电源、交流电机电源。3)变

3、频装置（顺变和逆变的组合）用于同步机和异步机的调速。4)直流电动机的调速（可代替直流发电机）效率高、响应快、体积小、重量轻。,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.2 其他电力半导体器件1.双向晶闸管,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.1 电力半导体器件,9.1.2 其他电力半导体器件可关断晶闸管,1.G极可控制元件导通与关断（不同极性脉冲信号）2.发电流(20mA)比普通晶闸管大(30uA）3.动态特性好（关断1us）而晶闸管需（5-30us）4.应用直流调压和开关电路。,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.1单相半

4、波可控整流电路1.带电阻性负载的可控整流电路,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.1单相半波可控整流电路2.带电感性负载的可控整流电路,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.1单相半波可控整流电路3.续流二极管的作用,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路1)电阻性负载,元件承受的正反向电压是电源电压的最大值2U2,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载

5、,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载,带电感性负载时可不要续流二极管,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路2)电感性负载,单向脉动直流电,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路1.单相半控桥式整流电路3)反电势负载,第九章 电力电

6、子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.2 单相可控整流电路,9.2.2单相桥式可控整流电路2.单相全控桥式整流电路例9.1一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，U0=0180V，电流I0=09A，采用半控桥式整流电路如图，试求最大交流电压和电流的有效值，并选用元件。解：设导通角=0 U0=180V,I0=9A 有效值,U=U0/0.9=180V/0.9=200V,I=U/RL=220/(180V/9A)=12.2A平均电流Ivs=Iv=9A/2=5AUFM=URm=1.414U=1

7、.414220=39V239 600V选用3cT9/600,2cz9/300,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路1.电阻性负载(=0),第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路1.电阻性负载(0/6),第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路1.电阻性负载(05/6),第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路2.电感性负载,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3

8、 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路2.电感性负载,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.1 三相半波可控整流电路2.电感性负载,变压器利用率低，易产生变压器铁芯饱和,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.2 三相桥式全控整流电路,三相桥式全控负载平均电压Ud=Ud阴+Ud阳,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.3 三相可控整流电路,9.3.2 三相桥式全控整流电路,共阴Vs1,Vs3,Vs5,共阳Vs2,Vs4,Vs6,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 可控整流电路(顺变器)小结,单相半波电路简单，

9、指标差，只适用 于小功率要求不高的场合。单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，小功率的反电势负载。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4 逆 变 器,9.4.1有源逆变电路1.整流状态(0/2),第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4 逆变器,9.4.1有源逆变器2.逆变状态(/2),第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4 逆变器,9.4.2 无源逆变器1).无源逆变器

10、的简单工作原理,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4 逆变器,9.4.2无源逆变器2).单相晶闸管桥式逆变器,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4 逆变器,9.4.2无源逆变器2.单相无源逆变器的电压控制(1)控制输入直流电压(2)内部控制脉宽控制,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制脉宽调制改变脉冲数改变脉冲宽度,频率、电压协调控制(U/f保持不变)如f降低则保持脉冲数不变，间隔拉大使输岀电压U降低,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制波形的改善,第九章 电力电子学-晶

11、闸管及基本电路 9.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.5 晶闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求(1)触发电压和触发电流，要求触发电压 4VUg9V；(2)触发时间(一般在9us以下)，因此，触发脉冲的宽度必须在9us以上(最好有20us一50us)，才能保证晶闸管可靠触发。,第九章 电力电子学-晶闸管及基本电路 9.5 晶闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求(3)提高抗干扰能力不触发时，触发电路的输出电压应该小于 0.15V0.20V，必要时可 在控制极上加上一个1V2V的 负偏压(就是在控制极上加一个 对阴极为负的电压)(4)触发脉冲的前沿要陡，前沿 最好在9us以下，否则将会 因温度、电压等因素的变化而 造成晶闸管的触发时间前后 不一致。,