电力电子器件及其应用解析课件.ppt

1、11/18/20221目录目录第第 8 章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用11/18/20222目录目录第第8 8章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用8.1 晶闸管晶闸管8.2 可控硅整流电路可控硅整流电路8.3 单单结晶闸管结晶闸管触发电路触发电路8.4 晶闸管的保护晶闸管的保护11/18/20223目录目录第第8 8章章 电力电子器件及其应用电力电子器件及其应用11/18/20224目录目录（Thyristor）可控硅可控硅（SCR)11/18/20225目录目录G P1P2N1N211/18/20226目录目录常用常用晶闸管的图片晶闸管的图片螺栓型晶闸管螺栓型晶闸管

2、晶闸管模块晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构平板型晶闸管外形及结构11/18/20227目录目录GKATSHL(a)HLGKATS(b)GKATSHL(c)GKATSHL(d)(c)去掉控制极正向电压，灯泡亮。去掉控制极正向电压，灯泡亮。(d)阳极加反向电压，灯泡熄灭。阳极加反向电压，灯泡熄灭。(a)控制极不加电压，灯泡不亮。控制极不加电压，灯泡不亮。(b)控制极加正向电压，灯泡亮。控制极加正向电压，灯泡亮。11/18/20228目录目录 阳极电流小于维持电流阳极电流小于维持电流 ，或将，或将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极电源断开或者在晶闸管的11/18/20229目录目录P1P2N1N2K G

3、AKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGNPPNNAGKP11/18/202210目录目录 T1T2G2Bii 1BG22Ciii 在极短时间内使在极短时间内使两个三极管均饱和导两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通，此过程称触发导通。通。211CCii 2BG21ii EGEA+_RGi2BiG21iG2i11/18/202211目录目录GEA+_R T1T2Gi2BiGi21Gi2EGG2Bii 1BG22Ciii 211CCii 2BG21ii 11/18/202212目录目录URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBOIHoUIIG0IG1IG2正向平均电流

4、正向平均电流)(曲曲线线UfI 11/18/202213目录目录)(sin21m0mFIttdII 环境温度为环境温度为40 C及标准散热条件下，晶闸管处于全及标准散热条件下，晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。IF t 2 i如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为I Im m,则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。11/18/202214目录目录UFRM:控制极开路且正向阻断情况下控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取两端的正向峰值电压。一般取UF

5、RM=80%UB0。普通晶闸管普通晶闸管 UFRM 为为100V 3000V11/18/202215目录目录URRM：控制极开路时控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元允许重复作用在晶闸管元 件上的反件上的反向峰值电压。一般取向峰值电压。一般取 URRM=80%UBR 普通晶闸管普通晶闸管 URRM为为100V3000VIFSM：在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。11/18/202216目录目录额定电压额定电压,用百位或千位数表示用百位或千位数表示取取UFRM或或URRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流(IF)晶闸管晶闸管K

6、P普通型普通型如如KP200-18F 表示额定正向平均电流为表示额定正向平均电流为200A，额定电压为，额定电压为1800V，管压降为，管压降为0.9V的普通的普通晶闸管晶闸管。11/18/202217目录目录(1)电路分析电路分析。uuu To,0。0,To uuu+T11/18/202218目录目录 t1 2。uu,u T 0o:1t。0,To uuu tuO晶晶闸闸管管不不导导通通。,0,0g1 ut t。uuu To,0gu tO11/18/202219目录目录 tOuO 控制角控制角 t1 tuO tguO t22 tTuO导通角导通角11/18/202220目录目录 tuUd21O

7、 )d(sin221ttU 2cos145.0LLOO RURUI2cos145.0 U11/18/202221目录目录 +TLeL11/18/202222目录目录 tguO tTuO tOuO t1 tuO t22 11/18/202223目录目录+LTD+11/18/202224目录目录iL tOu tuO tTuO 2 tguO11/18/202225目录目录aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2+11/18/202226目录目录+T1T2RLuoD1D2+bRLD1T2a11/18/202227目录目录 tOu tuO tT1uO2 tguO11/18/202228目录目录 tuU

8、d1O )d(sin21ttUU 2cos19.0LO RURUI2cos19.0 U11/18/202229目录目录两种常用可控整流电路两种常用可控整流电路电路电路特点特点1.该电路只用一只晶闸管，且其上该电路只用一只晶闸管，且其上2.无反向电压。无反向电压。2.晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D4u0RL+-+-11/18/202230目录目录电路电路特点特点 1.该电路接入电感性负载时，该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起便起 续流二极管作用。续流二极管作用。(2)2.由于由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两管控的阴极相连，两管控 制极必须加独

9、立的触发信号。制极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-11/18/202231目录目录NPPN结结N型硅片型硅片11/18/202232目录目录2B1B1BBB1BRRRUU BBBBBB1BUURR 分压比分压比(0.5 0.9)UBB+_+_RP+_+_RB1RB2AUBB+_RP+_+_11/18/202233目录目录3.维持单结管导通的最小维持单结管导通的最小 电压、电流。电压、电流。单结管由截止变导通单结管由截止变导通 所需发射极电压所需发射极电压。IpIVV截止区截止区P11/18/202234目录目录 3.不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压谷点电

10、流谷点电流都都 不一样。谷点电压大约在不一样。谷点电压大约在2 5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些，稍小的单结晶体管，以增大输稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。出脉冲幅度和移相范围。11/18/202235目录目录11/18/202236目录目录Uvug11/18/202237目录目录。uvOO11/18/202238目录目录RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+C+R11/18/202239目录目录U2MRu2+uo+uZU2MuOouOzuO11/18/202240目录目录UP-UDR1R2RPCcRuZLugucuvUpRLT1D1D2T2OOUZu

11、OO11/18/202241目录目录11/18/202242目录目录 uL11/18/202243目录目录单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路T1+U1RE1-CT2RC1RE2R2T3T4D1D2DZR 输出脉冲可以直接从电阻输出脉冲可以直接从电阻R1引出引出(如前图如前图)，也可也可通过脉冲变压器输出。由于晶闸管控制极与阴极间通过脉冲变压器输出。由于晶闸管控制极与阴极间允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲变压器副边串联二极管变压器副边串联二极管D1,可将反向电压隔开，而可将反向电压隔开，而并联并联D2，可将反向电压短路。可将反向电压短路。

12、11/18/202244目录目录11/18/202245目录目录 ，一旦发生过，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元结烧坏，造成元件内部短路或开路。例如一只件内部短路或开路。例如一只100A的的晶闸管晶闸管过电流过电流为为400A时，仅允许持续时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损秒，否则将因过热而损坏；坏；电压超过其反电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。的电流较大，使器件受损。11/18/202246目录目录与晶闸与晶闸管串联管串联接在接在输入输入端端接在接在输出输出端端11/18/202247目录目录11/18/202248目录目录 RCRC 硒堆保护硒堆保护(硒整流片硒整流片)晶闸管元件晶闸管元件的阻容保护的阻容保护11/18/202249目录目录第第 8 章章结束结束