变频器原理与应用课件.ppt
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- 变频器 原理 应用 课件
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1、电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管第1章 电力二极管与晶闸管 学习目标学习目标1.掌握电力二极管的结构、伏安特性、主要参数、测试方法和选用方法。2.了解晶闸管的结构、工作原理及伏安特性3.掌握晶闸管的导通条件和关断条件。4.熟练掌握晶闸管的主要参数、测试方法和选用方法。5.掌握双向晶闸管的结构、主要参数及选用测试方法。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管第一节 电力二极管 电力二极管是指可以承受高电压大电流具有较大耗散
2、功率的二极管,在电路中常作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管一、结构与伏安特性一、结构与伏安特性 1.1.结构结构 a)b)c)d)图1-1 电力二极管的结构、符号和外形 a)结构 b)符号 c)螺旋式外形 d)平板式外形电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管 2.伏安特性 电力二极管的阳极和阴极间的电压UAK和流过管子的电流IA之间的关系称为伏安特性,其伏安特性曲线如图1-2所示
3、。图1-2 电力二极管的伏安特性 电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管二、主要参数二、主要参数 1.额定正向平均电流IF 在规定的环境温度为40和标准散热条件下,元件PN结温度稳定且不超过140时,所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流平均值。将此电流值取规定系列的电流等级,即为元件的额定电流。2.反向重复峰值电压URRM在额定结温条件下,取元件反向伏安特性不重复峰值电压值URSM的80%称为反向重复峰值电压URRM。将URRM值取规定的电压等级就是该元件的额定电压。3.正向平均电压UF在规定环境温度+
4、40和标准散热条件下,元件通过50Hz正弦半波额定正向平均电流时,元件阳极和阴极之间的电压的平均值,取规定系列组别称为正向平均电压UF,简称管压降,一般在0.451V范围内。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管三、电力二极管的选用三、电力二极管的选用 1.1.选择额定正向平均电流选择额定正向平均电流I IF F 的原则的原则 (1-1)选用时取相应标准系列值即可。2.2.选择额定电压选择额定电压U URRMRRM 的原则的原则 URRM=(23)UDM (1-2)选用时取相应标准系列值。57.1)25.1(
5、DMFII 电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管 3.3.电力二极管的测试及使用注意事项电力二极管的测试及使用注意事项 由于电力二极管的内部结构为PN结,因此用万用表的R100挡测量阳极A和阴极K两端的正、反向电阻,可以判断电力二极管的好坏。一般电力二极管的正向电阻在几十欧至几百欧,而反向电阻在几千欧至几十千欧以上为好的;若正、反向电阻都为零或都为无穷大,说明电力二极管已经损坏。注意:严禁用兆欧表测试电力二极管。电力二极管使用时必须保证规定的冷却条件,如不能满足规定的冷却条件,必须降低容量使用。如规定风冷元
6、件使用在自冷时,只允许用到额定电流的1/3左右。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管四、电力二极管的主要类型四、电力二极管的主要类型 1.整流二极管 整流二极管多用于开关频率不高(1kHz以下)的整流电路中。但其正向电流定额和反向电压定额却很高。2.快恢复二极管 恢复过程很短(一般在5s以内)的二极管被称为快恢复二极管。可用于要求很小恢复时间的电路中。3.肖特基二极管 肖特基二极管反向恢复时间很短(1040ns),正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲;在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小,明显低于快恢复二
7、极管。多用于200V以下的低压场合;肖特基二极管适用于较低输出电压和要求较低正向管压降的换流器电路中。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管第二节 晶闸管 一、晶闸管的结构一、晶闸管的结构 晶闸管是四层(PlNlP2N2)三端(阳极A、阴极K、门极G)器件,其内部结构和等效电路如图1-3所示。a)b)图1-3 晶闸管的内部结构和等效电路 a)内部结构 b)以互补三极管等效 电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管大电流螺大电流
8、螺旋式旋式小电流小电流螺旋式螺旋式大电流大电流平板式平板式小电流小电流塑封式塑封式图形图形符号符号电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管二、晶闸管的导通与关断条件二、晶闸管的导通与关断条件 导通和关断条件可通过图导通和关断条件可通过图1-1-4 4所示的实验所示的实验 图图1-1-4 4 晶闸管的导通与关断实验电路晶闸管的导通与关断实验电路 电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管二、晶闸管的导通与关断条件二、晶闸管的导通与关
9、断条件 实验结论:实验结论:1 1)晶闸管的导通条件:在晶闸管的阳极和阴极两端加正)晶闸管的导通条件:在晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压,同时在它的门极和阴极两端也加正向电压,向电压,同时在它的门极和阴极两端也加正向电压,两者缺一不可。两者缺一不可。2)2)晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用,因此门极所加晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用,因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。晶闸管从阻断变为导通的触发电压一般为脉冲电压。晶闸管从阻断变为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安,而晶闸管导通后,可以通过几百、几安到几百毫安,而
10、晶闸管导通后,可以通过几百、几千安的电流。千安的电流。3)3)晶闸管的关断条件:使流过晶闸管的阳极电流小于维持晶闸管的关断条件:使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流电流IH。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管三、晶闸管的工作原理三、晶闸管的工作原理 晶闸管等效为两个互补连接的三极管工作晶闸管等效为两个互补连接的三极管工作分析分析 IGIB2IC2(IB1)IB2 图1-5 晶闸管的工作原理示意图电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极
11、管与晶闸管四、晶闸管的阳极伏安特性四、晶闸管的阳极伏安特性 晶闸管的阳极与阴极间的电压晶闸管的阳极与阴极间的电压ua和阳极电流和阳极电流ia之间的关系,称为阳极伏安之间的关系,称为阳极伏安特性。其伏安特性曲线如图特性。其伏安特性曲线如图1-1-6 6所示。所示。图图1-6 晶闸管的伏安特性曲线晶闸管的伏安特性曲线 电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管 五、晶闸管主要参数五、晶闸管主要参数 1 1.额定电压额定电压UTn 当门极开路,元件处于额定结温时,根据所测定的正向转折电压当门极开路,元件处于额定结温时,
12、根据所测定的正向转折电压UBO和反向击和反向击穿电压穿电压URO,由制造厂家规定减去某一数值由制造厂家规定减去某一数值(通常为通常为1OOV),分别得到正向分别得到正向不可重复峰值电压不可重复峰值电压UDSM和反向不可重复峰值电压和反向不可重复峰值电压URSM,再各乘以再各乘以0.9,即得,即得正向断态重复峰值电压正向断态重复峰值电压UDRM和反向阻断重复峰值电压和反向阻断重复峰值电压URRM。2 2.额定电流额定电流IT(AV)晶闸管的额定电流也称为额定通态平均电流,即在环境温度为晶闸管的额定电流也称为额定通态平均电流,即在环境温度为40和规定的和规定的冷却条件下,晶闸管在导通角不小于冷却条
13、件下,晶闸管在导通角不小于170的电阻性负载电路中,当不超过的电阻性负载电路中,当不超过额定结温且稳定时,所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。额定结温且稳定时,所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。3 3.通态平均电压通态平均电压UT(AV)当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时,阳极与阴极之间电压降当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时,阳极与阴极之间电压降的平均值,的平均值,称为通态平均电压。称为通态平均电压。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管选用晶闸管的原则选用晶闸管的原则1.1.按工
14、作电路中可能承受到的最大瞬时值电压按工作电路中可能承受到的最大瞬时值电压UTM的的23倍来选择晶闸倍来选择晶闸管的额定电压,即管的额定电压,即 UTn=(2=(23)3)UTM (1-3)(1-3)2.2.按电流有效值相等的原则进行换算,选择晶闸管的额定电流即按电流有效值相等的原则进行换算,选择晶闸管的额定电流即 IT=1.57 I T(AV)I T(AV)=IT/1.57/1.57 由于晶闸管的过载能力差,一般在选用时取由于晶闸管的过载能力差,一般在选用时取(1.5(1.52)2)的安全裕量,即的安全裕量,即 I T(AV)=(1.5=(1.52)2)IT/1.57/1.57电力电子技术电力
15、电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管 例例1-1 1-1 一晶闸管接在一晶闸管接在220220V V交流回路中,通过器件的电流交流回路中,通过器件的电流有效值为有效值为100100A A,问选择什么型号的晶闸管问选择什么型号的晶闸管?解解 选择晶闸管额定电压选择晶闸管额定电压 UTn=(2=(23)3)UTM=(2(23)3)220V=622220V=622933V933V 按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取800800V V,即即8 8级。级。选择晶闸管的额定电流选择晶闸管的额定电流 I T(AV)=(1.5=(1.5
16、2)2)IT/1.57=(1.5/1.57=(1.52)2)100/1.57=95100/1.57=95127A127A 按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取100100A A,所以选取晶闸管型号所以选取晶闸管型号KPl00-8EKPl00-8E。电力电子技术电力电子技术河南工业职业技术学院电气工程系河南工业职业技术学院电气工程系http:/二极管与晶闸管二极管与晶闸管例例1-2 1-2 现有晶闸管型号为现有晶闸管型号为KP50-7KP50-7,用于某电路中时,流过的电流波形如用于某电路中时,流过的电流波形如图图1-1-7 7所示,试求所示,试求Im允许多大允许多大?图图1-1-7 7 流过晶
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