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1、第11章电力电子电路内容导航11.0教学基本要求11.1概述11.2晶闸管的结构和工作原理11.3单相可控整流电路11.4触发电路11.5应用举例习题解答教学基本要求熟悉:晶闸管的工作原理和外特性;导通和阻断条件;电阻性负载的单相半控桥式整流电路工作原理;单结晶体管的工作原理和外特性,单结晶体管组成触发电路及同步触发电路的工作原理了解:晶闸管和单结晶体管的主要参数11.1概述电力电子电路的功能用微弱信号对电力电子器件进行通断控制,来实现高电压,大电流的直流或交流电能之间进行各种形式转换的电路.电力电子器件又称电力或功率半导体器件,发展历程第一代:以晶体管为
2、主体的半控型器件第二代:全控型器件第三代:功率集成电路电力电子器件的四种功能类型：1.交流电转换成直流电(AC￫DC)2.交流电转换成交流电(AC￫AC)3.直流电转换成直流电(DC￫DC)电力电子器件可取代接触器,实现通、断的无触点控制4.直流电转换成交流电(DC￫AC)11.2晶闸管的结构和工作原理晶闸管也称可控硅,它是一种大功率半导体器件晶闸管的优点:1.体积小重量轻2.耐压高3.容量大4.响应速度快5.控制灵活6.寿命长及使用维护方便等晶闸管的缺点:1.晶闸管产生的大量谐波会对电网产生不良影响,造成干扰2.过载能力和抗干扰能力差3.控制电路复杂等1
3、1.2.1晶闸管的结构内部构造:由四层半导体组成,中间形成三个PN结J1J2和J3,外部引出三个电极:阴极k,阳极a,控制极g.电路符号kga晶闸管外形11.2.2晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理图晶闸管的工作原理:1.晶闸管使用时,要求阳极和阴极之间加正相电压,在控制极和阴极间加正相控制电压.等效结构等效电路图2.在触发信号Ugk的作用下,产生T2的基极电流IB2,即为触为触发信号电流IG,经T2放大后形成IC2=β2·IB2,而IB1=IC2,使T1的IC1=β1·β2·IB2,此电流又注入T2基极进一步放大,形成正反馈,使晶闸管迅速导通,这一过程称为
4、晶闸管触发导通.3.当晶闸管导通后,将开关断开晶闸管仍将继续维持导通.4.当阳极电流IA5、MURRM=UBR-100V(5)额定电压UD(6)正向平均电压UF2.电流定额:(1)额定正向平均电流IF(2)掣住电流ILA(3)维持电流IH(4)浪涌电流IFSM3.控制极定额:(1)控制极触发电压UG,触发电流IG(2)瞬时正向和反向最大电压和电流,平均功率及瞬时最大功率4.其它定额三.晶闸管的型号KP通态平均电压UF组别额定电压UD等级额定通态平均电流IF系列普通型晶闸管(S-双速型,K-快速型)晶闸管特性11.3单相可控整流电路可控整流电路:利用晶闸管导通时间可控的特点,把交流电变成大小可调的直流电的电路.11.3.1电阻性负载的单相半控桥式整
6、流电路电阻性负载的单相半控桥式整流电路图波形图一.工作原理(1)当u2为正半周时,a点为正电压,b点为负电压,当ωt=α时,T1在uG1作用下导通,T2阻断D1截止.当ωt=л,在u2过零时刻T1阻断.(2)当u2为正半周时,b点为正电压,a点为负电压.当ωt=л+α时,T2导通,T1阻断,D2截止.当ωt=2л时,u2过零使T2阻断.二.参数计算1.输出电压和电流输出直流电压平均值11.3.2电感性负载的单相半控桥式整流电路电路图波形图一.工作原理1.当u2为正半周时，在ωt=α时加触发脉冲，T1、D2导通，负载上有io流过，在电感中储存磁场能量i2oL
7、/2.当ωt=π时T1和D2截止.2.当u2为负半周时，在ωt=π~(π＋α)期间,无触发信号,Ｔ１、Ｔ2和Ｄ1、D2均截止,电感上产生的自感应电势极性下正上负.负载继续有电流io流过且iD=io.当ωt=π＋α时，在触发信号作用下，使Ｔ2和Ｄ1导通，io方向不变.当ωt=2π时,Ｔ2和Ｄ1截止，io继续流通.二.参数计算输出直流平均电压负载平均电流流过晶闸管Ｔ和整流二极管Ｄ的电流平均值流过晶闸管Ｔ和整流二极管Ｄ的电流有效值流过续流二极管D3的电流平均值和有效值11.4触发电路对触发电路的基本要求:(1)触发脉冲发出时刻,必须与主回路电源电压的相位具有一定
8、对应的控制角关系.(2)触发脉冲信号能提供足够大的电压和电流,应符
