电力电子器件及其应

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1、第8章电力电子器件及其应用太原理工大学电工基础教学部第8章电力电子器件及其应用8.1晶闸管8.2可控硅整流电路8.3单结晶闸管触发电路8.4晶闸管的保护本章要求:1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数。2.理解可控整流电路的工作原理、掌握电压平均值与控制角的关系。3.了解单结晶体管及其触发电路的工作原理。第8章电力电子器件及其应用晶闸管（Thyristor）可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间

2、是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。优点：G控制极8.1晶闸管8.1.1基本结构及工作原理K阴极G阳极A四层半导体1.基本结构和符号KGA符号外形结构三个PN结P1P2N1N2常用晶闸管的图片螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构2.晶闸管导通实验GKATSHL(a)HLGKATS(b)GKATSHL(c)GKATSHL(d)(c)去掉控制极正向电压，灯泡亮。(d)阳极加反向电压，灯泡熄灭。(a)控制极不加电压，灯泡不亮。(b)控制极加正向电压，灯泡亮。①晶闸管导通的

3、条件：晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（UAK>0）。同时晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正向触发脉冲。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。②晶闸管关断的条件：晶闸管阳极电流小于维持电流（IA0、EG>0EGEA+_

4、R晶闸管导通后，去掉EG，依靠正反馈，仍可维持导通状态。工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反馈过程正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向转折电压正向平均电流维持电流U8.1.2伏安特性及主要参数1.伏安特性2.主要参数(1)正向平均电流IF：环境温度为40C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。IFt2如果正弦半波电流的最大值为Im,则普通晶闸管IF为1A—1000A。(3)通态平均电压（管压降）UF:在规定的条件下，通过正弦半波平均电流

5、时，晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。(2)维持电流IH:在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态所必须的最小电流。一般IH为几十~一百多毫安。(4)正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）UFRM:控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UFRM=80%UB0。普通晶闸管UFRM为100V—3000V(5)反向重复峰值电压URRM：控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元件上的反向峰值电压。一般取URRM=80%UBR普通晶闸管URRM为100V—3000V(6)控制极触发电压和电流UG、IG：室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通所必须的最小控

6、制极直流电压、电流。一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。(7)浪涌电流IFSM：在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。晶闸管型号及其含义导通时平均电压组别共九级,用字母A~I表示0.4~1.2V额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF)（晶闸管类型）P--普通晶闸管K--快速晶闸管S--双向晶闸管晶闸管KP普通型如KP200-18F表示额定正向平均电流为200A，额定电压为1800V，管压降为0.9V的普通晶闸管。8.2可控整流电路8.2.1单相半波可控整流1.电阻性负载(1)电路分析u>0时：若ug=0，晶闸管不导通，u<0时:晶闸管承受反向

7、电压不导通,uo=0,uT=u，故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，uuoRL+–+uT+––Tio(2)工作原理t12u<0时:可控硅承受反向电压不导通即：晶闸管反向阻断加触发信号，晶闸管承受正向电压导通tOu>0时:tOtO接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形控制角t1tOtOt22tO导通角(3)工作波形(4)整流输出电压及电流的