1、东南大学远程教育,机电传动控制,第四十七讲,主讲教师：李 刚,第十章 电力电子学- 晶闸管及基本电路,10.1 电力半导体器件 10.2 单相可控整流电路 10.3 三相可控整流电路 10.4 逆变器 10.5 晶闸管的触发电路 10.6 晶闸管的串并联和保护,第十章 电力电子学- 晶闸管及基本电路,10.1 电力半导体器件 10.1.1 晶闸管 1.晶闸管结构与符号,阳极,控制极,阴极,控制极,100A,200A,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.1 晶闸管 1.晶闸管结构与符号,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1
2、.1 晶闸管 2.晶闸管的工作原理,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.1 晶闸管 2.晶闸管的工作原理,结论： 1晶闸管具有双向阻断能力 2晶闸管A、G两 极加电压才导通：3晶闸管导通后，G极失去作用，使晶闸管再次阻断，必须将A极断电或反向.,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.1 晶闸管 3.晶闸管的伏安特性,触发电压（电流） A、K间加直流6V，G极最小电压（电流）,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.1 晶闸管 4.晶闸管的应用 1)顺变装置（交流电变成直流电） 可变电压电
3、源、恒压、恒流源、直流电机电源 2)逆变装置（直流变成交流电源） 频率精度高，负荷变化时输岀稳定，恒频率电源、不间断电源、交流电机电源。 3)变频装置（顺变和逆变的组合）用于同步机和异步机的调速。 4)直流电动机的调速（可代替直流发电机） 效率高、响应快、体积小、重量轻。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.2 其他电力半导体器件 1.双向晶闸管,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.1 电力半导体器件,10.1.2 其他电力半导体器件 可关断晶闸管,1. G极可控制元件导通与关断（不同极性脉冲信号） 2.发电流(20mA)比普通晶闸管大(30uA）
4、 3.动态特性好（关断1us）而晶闸管需（5-30us） 4.应用直流调压和开关电路。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.1单相半波可控整流电路 1.带电阻性负载的可控整流电路,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.1单相半波可控整流电路 2.带电感性负载的可控整流电路,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.1单相半波可控整流电路 3.续流二极管的作用,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路
5、1)电阻性负载,元件承受的正反向电压是电源电压的最大值2U2,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 2)电感性负载,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 2)电感性负载,带电感性负载时可不要续流二极管,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 2)电感性负载,单向脉动直流电,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路
6、,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 3)反电势负载,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 3)反电势负载,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 2.单相全控桥式整流电路,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.2 单相可控整流电路,10.2.2单相桥式可控整流电路 2.单相全控桥式整流电路 例10.1一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，U0 =0180V，电流I0=010A，采用半控桥式整流电路如图，试求最大交
7、流电压和电流的有效值，并选用元件。 解：设导通角=0 U0=180V,I0=10A 有效值,U=U0/0.9=180V/0.9=200V,I=U/RL=220/(180V/10A)=12.2A 平均电流Ivs=Iv=10A/2=5A UFM=URm=1.414U=1.414220=310V2310 600V 选用3cT10/600,2cz10/300,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 1.电阻性负载(=0),第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 1.电阻性负载(0
8、/6),第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 1.电阻性负载(05/6),第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 2.电感性负载,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 2.电感性负载,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.1 三相半波可控整流电路 2.电感性负载,变压器利用率低，易产生变压器铁芯饱和,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10
9、.3.2 三相桥式全控整流电路,三相桥式全控负载平均电压 Ud=Ud阴+Ud阳,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.3 三相可控整流电路,10.3.2 三相桥式全控整流电路,共阴 Vs1, Vs3, Vs5, 共阳 Vs2, Vs4, Vs6,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 可控整流电路(顺变器)小结,单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要求不高的场合。单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，小功率的反电势负载。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。三相全控桥可
10、工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆 变 器,10.4.1有源逆变电路 1.整流状态(0/2),第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,10.4.1有源逆变器 2.逆变状态(/2),第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,10.4.2 无源逆变器 1).无源逆变器的简单工作原理,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,10.4.2无源逆变器 2).单相晶闸管桥式逆变器,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,10.4.2无源逆变器 2.单相无源逆变器的电压控制 (1)控制输入
11、直流电压 (2)内部控制 脉宽控制,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制 脉宽调制 改变脉冲数 改变脉冲宽度,频率、电压协调控制(U/f保持不变) 如f降低则保持脉冲数不变，间隔拉大使输岀电压U降低,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制 波形的改善,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 晶
12、闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求 (1) 触发电压和触发电流，要求触发电压 4VUg10V； (2) 触发时间(一般在10us以下)，因此，触发脉冲的宽度必须在10us以上(最好有20us一50us)，才能保证晶闸管可靠触发。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 晶闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求(3)提高抗干扰能力不触发时，触发电路的输出电压应该小于0.15V0.20V，必要时可在控制极上加上一个1V2V的负偏压(就是在控制极上加一个对阴极为负的电压)(4)触发脉冲的前沿要陡，前沿最好在10us以下，否则将会因温度、电压等因素的变化而造成晶闸管的触发时间前后不一致。,
13、第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小 结,基本要求 掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义； 掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及其特点(特别是在不同性质负载下的工作特点)； 熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制； 了解晶闸管工作时对触发电路的要求。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小 结,1重点 晶闸管的导通与关断条件，可控性； 晶闸管单相和三相基本可控整流电路在不同性质负载下的工作特点。 晶闸管额定通态平均电流IT=Ie/K(波形系数K=Ie/Id)的含义(Id平均值，Ie有效值)2难点 整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况； 额定通态平均电流IT的选择； 逆变器的工作原理。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 习 题,10.1 10.6,
