2019 电工学第7章ppt课件.ppt

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1、第7章电力电子技术及其应用（时间：5次课，10学时）第7章电力电子技术及其应用本章重点：晶闸管的结构、工作原理和特性单相与三相可控整流电路单结晶体管触发电路晶闸管的保护本章难点：单相与三相可控整流电路的分析与计算第7章电力电子技术及其应用7.1电力电子技术简介7.2晶闸管的结构和工作原理7.3单相可控整流电路7.4晶闸管的触发电路7.5新型电力电子器件7.6本章实训7.1电力电子技术简介7.1.1电力电子技术的发展7.1.2电力电子技术的应用7.1电力电子技术简介电力电子技术是应用于电力领域、以电力为对象的电子技术，它是一门横跨电力、电子和控制的边沿学科，利用电力电子

2、器件对电能进行变换和控制的一门技术。7.1.1电力电子技术的发展1.电力电子器件1957年第一只晶闸管出现；衍生器件：快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管全控型电力电子器件：可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）大功率场效应晶体管（MOSFET）2.电力电子电路(1)可控整流电路(2)逆变电路(3)直流斩波电路(4)交流调压电路7.1.2电力电子技术的应用1.工业交直流电动机的调速，电解、电镀需要的直流电源，冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等2.交通运输业直流电气机车采用的整流装置，交流机车采用

3、的变频装置，电动汽车电机的驱动与控制，飞机、轮船中的各种电源、电梯调速的交流变频装置等。3.电力系统直流远距离输电，交、直流操作电源，蓄电池充电等。4.家用电器照明的节能和控制，冰箱、空调的变频调速等。7.2晶闸管的结构和工作原理晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，最初被称作可控硅(SiliconControlledRectifier—SCR)，是一种大功率的电力电子器件。7.2晶闸管的结构和工作原理7.2.1晶闸管的结构7.2.2晶闸管的工作原理7.2.3晶闸管的伏安特性和主要参数7.2.1晶闸管的结构1.晶闸管的外形结构四层半导体：P1N1P2N2三个电

4、极：阳极（A）、阴极（K）和门极（G）三个PN结：J1、J2、J3两种封装：螺栓型和平板型螺栓型：阳极紧栓在铝制的散热器上，阳极与散热器之间不绝缘，允许通过的电流一般在100A以下。平板型：管子紧紧夹两个彼此绝缘的散热器中，散热效果较好，但安装、更换较麻烦，常用于通过200A以上的电流。晶闸管内部结构电极J1J2J.7.2.1晶闸管的结构晶闸管的外形螺旋式晶闸管平板式晶闸管7.2.1晶闸管的结构2.晶闸管的等效模型和符号二极管等效电路7.2.1晶闸管的结构2.晶闸管的等效模型和符号三极管等效电路AP1N1P2N2GKJ1J2J3三极管等效电路P2N2GKP1N1AJ1J

5、2J3P2N1AGKP1N1P2N1P2N2N1阳极7.2.1晶闸管的结构2.晶闸管的等效模型和符号晶闸管的符号KAG阴极门极7.2.2晶闸管的工作原理1.晶闸管工作原理当晶闸管的阳极和阴极之间加上正向电压而门极不加电压时，管子不导通，称为正向阻断。7.2.2晶闸管的工作原理1.晶闸管工作原理当在晶闸管阳极与阴极之间加上正向电压，并且在门极与阴极之间也加上正向电压Ug，从门极流入足够的门极电流Ig，晶闸管导通。触发电流正向电流7.2.2晶闸管的工作原理2.晶闸管工作过程--------正反馈Eg→Ig→Ib2↑→Ic2↑(＝βIb2)＝Ib1↑→Ic1↑（＝βIb1）7

6、.2.2晶闸管的工作原理3.晶闸管导通条件导通条件：除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，有足够的门极电流。关断条件：阳极电流小于维持电流IH7.2.3晶闸管的伏安特性和主要参数1.晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性是指阳极与阴极间的电压ua和门极电流Ig之间的关系，7.2.3晶闸管的伏安特性和主要参数1.晶闸管的伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性1)正向特性Ig=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折

7、电压降低。导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。晶闸管本身的压降很小，在1V左右导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。2)反向特性晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压超过一定限度，到反向击穿电压后，外电路如无限制措施，则反向漏电流急剧增加，导致晶闸管发热损坏。7.2.3晶闸管的伏安特性和主要参数2.晶闸管的主要参数额定电压UTn：UTn＝minUDRMURRMUTn≥（2～3）