《电力电子供电电路》PPT课件

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1、1自动控制系统及应用2第3章电力电子供电电路3.1电力电子供电电路概述3.2晶闸管及其触发、保护电路3.1电力电子供电电路概述电力电子技术是以电力（供电）为对象的电子技术，它是利用电力电子器件对电能的电压、电流、频率、相位和波形等方面进行控制和变换的技术，它是横跨电力、电子和控制三大学科的交叉学科，是当前发展极为迅速的学科之一。当代许多高新技术，常与供电电路的电压、电流、频率和相位等基本参数的转换与控制有关，而现代电力电子技术能够实现对这些参数的精确控制与高效率的变换，因此电力电子技术己成为现代科学技术、现代生产和现代生活中一门十分重要的学科和技术3电力电子供电电路常用的类型可控

2、整流电路：把交流电压变换为可调的（或固定的）直流电压。如应用于电解、电镀、直流电动机的调压调速，以及高压输电等方面。（交→直）直流斩波电路：把固定的（或变化的）直流电压变换为可调的（或固定的）直流电压。如应用于电气机车、城市电车牵引和电瓶叉车等方面。（直→直）交流调压电路：把交流电压变换为大小可调的（或固定的）交流电压。如应用于灯光控制、温度控制等方面。（交→交）交流变频电路：把固定（或变化）频率的交流电变换为频率可调的（或恒定的）交流电。如应用于变频电源（如中频加热电源、高频加热电源）和变频调速等。（交→交）4逆变电路：把直流电压变换为频率固定（或可调）的交流电压。若将此交流电

3、送往交流电网，这称为“有源逆变”，如高压直流输电、牵引机（或提升机）的电能回馈制动等。若此交流电不送往电网，供给负载，则称为“无源逆变”，如不间断电源（UPS）、高精度交流电源等。（直→交）无触点功率静态开关：接通或切断交流（或直流）电流通路，用于取代接触器、继电器（又称固态接触器、固态继电器）。5电力电子供电电路采用的电力电子器件有：晶闸管（Th）双极型晶体管（BJT）场效应晶体管（MOSFET）绝缘栅双极晶体管（IGBT）场效应晶闸管（MCT）现代的电力电子器件日益向全控化、高频化、复合化、集成化和多功能化发展，新型的器件不断涌现，使电力电子技术呈现日新月异，迅猛发展的状况。

4、63.2晶闸管及其触发、保护电路3.2.1晶闸管3.2.1晶闸管的触发电路3.2.3晶闸管电路的保护环节7PN结及其单向导电性PN结：P型半导体和N型半导体交界面的特殊薄层1.PN结加正向电压（正向偏置）P接正、N接负外电场IFPN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–多子在外电场作用下定向移动，形成较大的正向电流。PN结加正向电压时，正向电阻较小，处于导通状态。–+2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正少子在外电场作用下定向移动，形成很小的反向电流。PN结加反向电压时，反向电阻较大，处于截止状态。温度越高少子的数目越多，反向电

5、流将随温度增加。PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－IR半导体二极管14.3.1基本结构（一个PN结）(a)点接触型(b)面接触型结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。(c)平面型用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b)面接触型二极管的结构示意图阴极阳极(d)符号D3.2.1晶

6、闸管晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。121-13小电流塑封式小电流螺旋式大电流螺旋式大电流平板式图形符号晶闸管的外形一.认识晶闸管14KP螺旋式螺栓型晶闸管平板型晶闸管外形及结构晶闸管模块常用晶闸管的结构15晶闸管的散热片自冷式风冷式

7、水冷式16晶闸管的散热片水冷式风冷式自冷式1晶闸管的结构J1J2J3GP1N1N2N2P2AK晶闸管是PNPN四层半导体结构。具有J1、J2、J3三个PN结。可用三个二极管或两个三极管等效。P1N1P2N2AGK阳极二.晶闸管的内部结构原理18三、晶闸管导通关断实验当晶闸管的阳极与阴极间加上正向或反向电压时，总有PN结处于反偏状态；因此，晶闸管也处于正向或反向阻断状态。那么晶闸管在什么条件下，才能从正向阻断状态转变为正向导通状态呢?在什么条件下又从导通状态恢复为阻断状态呢?下面进