伺服系统 第2版 教学课件 作者 钱平 第2章 伺服控制基础知识.ppt

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1、伺服控制基础知识伺服系统第2章编写人：葛翔上海应用技术学院内容提要第一节电力电子器件的应用第二节检测元件第2章第一节电力电子器件的应用第一节电力电子器件的应用一、不可控器件二极管是一种不可控器件，其在电路中的图形符号和伏安特性如图2-1所示。二极管在电路中常用VD表示。从伏安特性可见，当阳极电压大于阴极电压0.7V时二极管导通，当施加反向电压值达到击穿电压时二极管被击穿。利用二极管具有的单方向导电性，在电路中广泛用作：整流、箝位、隔离和续流。变流电路中用于整流和续流的二极管是功率二极管。第一节电力电子器件的应用V图2-1二极管的图形符号和伏安特性第一节电力电子器件的应用二

2、、半控型器件(一)晶闸管(SCR)1．晶闸管的结构和符号晶闸管是在半导体二极管、三极管之后出现的一种新型的大功率半导体器件它是一种可控制的硅整流元件，亦称可控硅。晶闸管是由四层半导体构成的。图2-2(a)所示为螺栓形晶闸管的内部结构，它主要由单晶硅薄片P1，Nl，P2，N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。图2-2(b)和(c)分别为其示意图和表示符号。第一节电力电子器件的应用1一钢底座2一钔片3一铝片4一金锑合金片5一金硼钯片6一硅片图2-2晶闸管第一节电力电子器件的应用2．晶闸管的工作原理(1)起始时若控制极不加电压，则不论阳极加正向电压还是反向电压，晶闸管均不导通，

3、这说明晶闸管具有正、反向阻断能力。(2)晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件。(3)在晶闸管导通之后，其控制极就失去控制作用。欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值(或断开，或反向)。所以说晶闸管是控制导通而不控制关断的半控器件。晶闸管的PN结可通过几十至几百安的电流，因此它是一种大功率的半导体器件，由于晶闸管导通时，相当于两只三极管饱和导通，因此，阳极与阴极问的管压降为1V左右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻RL上。第一节电力电子器件的应用3．晶闸管的伏安特性晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系，称为晶闸管的

4、伏安特性，如图2-3所示。晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压时，在晶闸管控制极开路(Ig=0)情况下，开始元件中有很小的电流(称为正向漏电流)流过，晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻，处于截止状态(称为正向阻断状态)，简称断态。当阳极电压上升到某一数值时，晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态，简称通态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压(UDSM)，或称正向转折电压(UBo)。导通后，元件中流过较大的电流，其值主要由限流电阻(使用时由负载)决定。在减小阳极电源电压或增加负载电阻时，阳极电流随之减小，当阳极电流小于维持电流时，晶闸管便从导通状态转化为阻断状态。第一节电力电子器件的

5、应用图2-3晶闸管的伏安特性曲线第一节电力电子器件的应用在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，开始晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所对应的电压称为反向不重复峰值电压(URsM)，或称反向转折(击穿)电压(UBR)。可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。第一节电力电子器件的应用(二)双向晶闸管TRIAC双向晶闸管也称双向三极半导体开关元件(BidirectionalTriodeThyristor)，它和单向晶闸的区别是：第一，它在触发之后是双向导通的；第二，在门极中所加的触发信号不管是正的还是负的

6、都可以使双向晶闸管导通。双向晶闸管可看作由两个单间晶闸管反向并联组成。双向晶闸管的内部结构原理及表示符号如图2-4所示。第一节电力电子器件的应用图2-4双向晶闸管内部结构图2-5双向晶闸管的伏安特性第一节电力电子器件的应用双向晶闸管在触发之后。主电路的电流可双向流过；而在控制触发方面，双向晶闸管也具有双向性，故双向晶闸管在触发时有四种触发方式：第一象限触发：MT2+，G+。这时对于参考电极MTl而言，电极MT2的电压为正；门极G的触发电流为正。第二象限触发：MT2+，G-。这时电极MT2的电压为正；门极G触发电流为负。第三象限触发：MT2-，G-。这时电极MT2的电压为负；

7、门极G触发电流为负。第四象限触发：MT2-，G+。这时电极MT2的电压为负；门极G触发电流为正。第一节电力电子器件的应用绝大多数双向晶闸管的最高触发灵敏度在第一、三象限。触发灵敏度较差的是第二象限。最差的是第四象限。所以，一般不采用第四象限的触发方式。第一节电力电子器件的应用双向晶闸管的特性如图2-5所示。很明显，这个特性和单向晶闸管的正向特性有点相近；只不过多了一个完全相同的反向特性而已，可见双向晶闸管具有双向导通及控制的性质。图2-5中给出的是第一、三象限的伏安特性，在这两个象限中，