电力电子技术晶闸管
电力电子技术(第4版)第3讲 电力电子器件
电力电子技术
第1章：
电力电子器件
⑵ GTO的动态特性
iG
开通过程：与普通晶闸管相同 关断过程：与普通晶闸管有所不同 储存时间 t s ，使等效晶体退出饱 和 。 下降时间 t f ，
O t
尾部时间 t —残存载流子复
t
iA IA 90%合。
10%IA 0
电力电子器件
③最大可关断阳极电流 I A T O ——GTO额定电流。 ④ 电流关断增益off ——最大可关断阳极电流与门极负脉冲电 流最大值IGM 之比称为电流关断增益。
o ff
I ATO I GM
off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。
1000A的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要200A 。 电力电子技术
A 强 G K O U AK 光强度 弱
a)
b)
因此目前在高压大功率 的场合。
图1-10 光控晶闸管的电气 图形符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
电力电子技术
第1章：
电力电子器件
1.6
典型全控型器件
1.6.0 引言
门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。
20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时 代。
第1章：
电力电子器件
1.6.2
术语用法：
电力晶体管
电力晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为 巨型晶体管） 。
耐 高 电 压 、 大 电 流 的 双 极 结 型 晶 体 管 （ Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称 为Power BJT。 应用:
电力电子技术试题_全
1、和门极G。
2、晶闸管的导通条件阳极加正电压、门极加正向电压；关断条件是阳极电流大于掣住电流、阳极电流小于维持电流或加反向电压。
3、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为√2U2。
三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为√6 U2。
（电源电压为U2）4、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为控制角，用α表示。
5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达240º度；正弦波触发电路的理想移相范围可达180º、度，实际移相范围只有150º。
6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是阻容保护而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和硒堆。
7、交流零触发开关电路就是利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断的。
8、绝缘栅双极型晶体管是以电力场效应晶体管的栅极作为栅极，以电力晶体管的集电极和发射极作为发射极与集电极复合而成。
9、晶闸管的过电流能力比较差，必须采用保护措施，常见的快速熔断器、过流继电器、直流快速开关、、限流与脉冲移相保护。
10、型号为KP100-8的元件表示双向晶闸管、它的额定电压为800伏、额定电流为100安。
11、单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在0º-180º内，在电感性负载时移相范围在ф-180º内。
12、变频电路常用的换流方式有负载谐振换流、脉冲（强迫）换流两种。
13、逆变器环流指的是只流经逆变电源、逆变桥晶闸管而不流经负载的电流，环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采用α大于β工作方式。
1、单相半控桥整流电路的二组触发脉冲依次相差A度。
A、180°，B、60°，c、360°， D、120°2、α为C度时，三相半波可控整流带电阻性负载，输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度，B，60度，C，30度，D，120度，3、在晶闸管触发电路中，若改变B的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
电力电子技术第五版课后简答题(1)
1、晶闸管导通的条件是什么？（1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压（2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和电流2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
3. 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41 I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m 4. GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？答：GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
1α+2α＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；1α+2α＜1，不能维持饱和导通而关断。
《电力电子技术》课后答案完整版
GTO电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强。电流关断增益很小,关断时门极负脉
冲电流大,开关速度低,驱动功率大,
驱动电路复杂,开关频率低。
电力
MOSFET
开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题。通态电阻大,通态损耗大,电流容量
d I ,并画出d u与d i波形。
解: ︒=0α时,在电源电压2u的正半周期晶闸管导通时,负载电感L储能,在晶闸管开始导通时刻,负载电流为零。在电源电压2u的负半周期,负载电感L释放能量,晶闸管继续导通。因此,在电源电压2u的一个
周期里,以下方程均成立:
t U dt
di L
d
ωsin 22=考虑到初始条件:当0=t ω时0=d i可解方程得:
αα+两个等效晶体管过饱和而导通;121<
αα+不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点
图1-43晶闸管导电波形
不同:1多元并联集成结构使每个GTO元阴极面积很小,门极和阴极间的距离大为缩短,2P区的横向电阻很小,显著减小了横向压降效应,从而使从门极抽出较大的电流成为可能;
对于电感负载;~(απα+期问,单相全波电路中1VT导逼,单相全控桥电路中1VT、4VT导通,输出电压均与电源电压2U相等;2~(απαπ++期间,单相全波电路中2VT导通,单相全控桥电路中2VT、3VT导通,输出波形等于2U -。
可见,两者的输出电压相同,加到同样的负载上时,则输出电流也相同。
2.3单相桥式全控整流电路,V U 1002=,负载中Ω=20R ,L值极大,当︒=30α时,要求:①作出d u、
电力电子技术知识点总结
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
《电力电子技术》习题及解答第1章思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A减小，I A下降到维持电流I H以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K V I <=Ω=250100，所以不合理。
电力电子技术第5章 晶闸管变频电路
10
图 5.4 变频器的换流过程
11
根据上述分析，为保证变频电路可靠换流，必 须在中频电压 ua 过零前的 tf 时刻去触发 VT2 及 VT3，tf应满足下式要求 式中 Kf为大于 1的系数，一般取 2 耀 3，tf称 为触发引前时间。
12
图 5.5 变频器电流及电压波形图
13
二、并联谐振变频电路应用简介 广泛应用于生产的 KGPS-100-1.0型中频加热 电源，即为并联谐振变频电路具体的应用实例，该 装置主电路结构图如图 5.6所示。
1
本章重点研究如何利用电力电子器件将工频交 流电或者直流电变换为各种不同频率的交流电供给 相应的负载。其中，主要讨论利用晶闸管组成不同 电路来实现上述变换的工作原理，相关波形及需处 理的主要技术问题，例如晶闸管在工作中可靠关断 的问题。
2
一、变频概念及晶闸管换流方式 众所周知，目前常用的电源有 2 种形式，即 工频交流电源（ f= 50 Hz）和直流电源（f=0 Hz） ，这 2种电源的频率都固定不变。但在目前的生产 实践中，往往需要各种不同频率的交流电源。
29
一、三相串联电感式变频电路的工作原理 为了解图 5.11中的电路如何将直流电变换为 对称三相交流电的工作过程，可先假设该电路中 6 只晶闸管为 6 只按一定规律开合的开关元件，其 示意图如图 5.12 所示。
22
图 5.8 单相串联电感式变频电路 图 5.9 输出电压波形图
23
一、VT1 稳定导通阶段 此时因 VT1 导通，其电流流向如图 5.10（ a ）所示，晶闸管 VT1 中流过的电流为负载电流I0， 这时电容 C1 被短路，C2 被充电至电源 E，极性为 上正下负。
24
二、VT1 与 VT2 之间的换流 图 5.10（b）中、当触发晶闸管 VT2 时，由于 VT2 的导通，电容器 C2 通过 VT2 和 L2 放电，刚 开始放电时，换流电感 L2 两端也具有电压 E，其 极性为上正下负，因 L1 及 L2 为互感耦合的电气结 构并且 L1=L2，故 L1 两端也同时感应出相同电压 E，极性也是上正下负，L1 及 L2 两端就产生了上 正下负极性的电压 2E，通过晶闸管 VT2 后，使晶 闸管 VT1 两端出现一个反偏置电压E，并使其关断 。
大学《电力电子技术》试题及答案(七)
大学《电力电子技术》试题及答案一、填空题（本题共14小题，每空1分，共20分）1、晶闸管是三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和极。
2、晶闸管的额定电流是用在一定条件下的电流来标定。
3、为了保证晶闸管可靠与迅速地关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，加一段时间的电压。
4、同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L的数值大小上有I L I H。
5、某晶闸管的型号为KP200-5，其中200表示，5表示。
6、从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为。
7、为了保证三相全控桥电路能启动工作，触发脉冲必须采用或。
8、三相半波整流电路有和两种接法。
9、三相全控桥的共阴极组要求触发脉冲以120°为间隔，依次在半周触发共阴极组的各晶闸管。
10、电阻性负载三相桥式可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于，设U2为相电压有效值。
11、在单相全控桥式变流器控制直流电动机卷扬机拖动系统中，若使变流器工作于有源逆变状态时，需使控制角a>π/2，同时|E d| |U d|。
12、为了防止逆变失败，对于工作在逆变状态的电路，对其的可靠性，的质量以及的保护功能，都比整流电路要求高，同时对逆变角的限制为。
13、电压型逆变器其中间直流环节以贮能。
14、晶闸管串联时，给每只管子并联相同的RC电路是措施。
二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( )A、导通状态B、关断状态C、饱和状态D、不定2、在型号KP10－12G中，数字10表示( )A、额定电压10VB、额定电流10AC、额定电压1000VD、额定电流100A3、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( )A、90°B、120°C、150°D、180°4、三相半波可控整流电路的自然换相点是( )A、交流相电压的过零点B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°5、在晶闸管三相桥式可控整流电路电流断续时的机械特性中，当α( )时，所有不同控制角的特性曲线实际空载转速均相同。
电力电子技术试卷与答案
《电力电子技术》试卷一、填空题（每空格1分，共31分）1．晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的有螺栓式与＿＿＿＿＿＿＿。
2．晶闸管象二极管一样，具有可控＿＿＿＿＿＿＿特性。
3．为了保证晶闸管可靠与迅速地关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，加一段时间的＿＿＿＿电压。
4．选用晶闸管的额定电压值应比实际工作时的最大电压大＿＿＿＿＿＿＿倍，使其有一定的电压裕量。
5．选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以＿＿＿＿＿＿。
6．在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是＿＿＿＿＿＿＿极。
7．单相半波可控整流电路，当电感性负载接续流二极管时，控制角的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。
8．在反电动势负载时，只有＿＿＿＿＿＿＿的瞬时值大于负载的反电动势，整流桥路中的晶闸管才能随受正压而触发导通。
9．把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为＿＿＿＿＿＿＿。
10．＿＿＿＿＿＿＿可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。
11．三相半波可控整流电路，带大电感负载时的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。
12．采用晶闸管共阳极接法的缺点是：要求三个触发电路的输出线圈＿＿＿＿＿＿＿。
13．触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲冲触发两种方法，目前采用较多的是＿＿＿＿＿＿＿触发方法。
14．由于电路中共阴极与共阳极组换流点相隔60。
，所以每隔60。
有一次＿＿＿＿＿。
15．三相桥式整流电路控制角α的起算点，如α＝30。
，在对应的线电压波形上脉冲距波形原点为＿＿＿＿＿＿＿。
16．双窄脉冲触发是在触发某一号晶闸管时，触发电路同时给＿＿＿＿＿＿＿一号晶闸管补表一个脉冲。
17．在三相可控整流电路中，α＝0。
的地方（自然换相点）为相邻线电压的交点，它距对应线电压波形的原点为＿＿＿＿＿＿＿。
18．在三相半波可控整流电路中，电阻性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿时，电流连续。
19．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二级管。
电力电子技术_简答题及答案
1？晶闸管导通和关断条件是什么？当晶闸管上加有正向电压的同时，在门极施加适当的触发电压，晶闸管就正向导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断，只要让晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。
2、有源逆变实现的条件是什么？①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Uβ为负值；③主回路中不能有二极管存在。
3、什么是逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？如何防止逆变失败?答：1逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
2逆变失败的原因3防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点？答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
电力电子技术简答题
1。
晶闸管导通和关断的条件是什么?。
晶闸管可否作线性放大器使用？为什么？要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下,即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
晶闸管不能作线性放大器使用。
因为它只有两种状态（导通和截至），没有晶体管、场效应管那样的线性工作区（放大状态）2。
在有源逆变的整流系统中，逆变颠覆的原因是什么?答:逆变运行时，一旦发生换流失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联,由于逆变电路内阻很小,形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变夫败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管,保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角 等.逆变失败的原因：触发电路工作不可靠,不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失、脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相.晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。
交流电源缺相或突然消失。
换相的裕量角不足,引起换相失败。
3。
谐振开关逆变技术的主要思想是什么？主要解决电路中的开关损耗和开关噪声问题,使开关频率可以大幅度提高。
通过在开关过程前引入谐振，使开关开通前电压先降到零,关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低他们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗。
同时，谐振过程限制了开关过程中的电压和电流的变化率，这使得开关噪声也明显减小。
4。
简述现代电力电子技术主要研究的内容及其应用领域.现代电力电子技术，是弱电和强电的接口,是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
因此，其主要研究内容为：利用大功率电子器件对电能进行变换和控制，分为电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术即交流技术还有电力电子制造技术.应用领域：电力电子技术的应用范围十分广泛，它不仅用于一般工业,也广泛应于于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等,在照明、空调等家用电器及其他领域也有着广泛的应用。
电力电子技术_复习题答案()
第二章：1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。
2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。
简述晶闸管的正向伏安特性？答: 晶闸管的伏安特性正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。
如果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，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。
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。
3.使晶闸管导通的条件是什么?答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。
5.晶闸管的擎住电流IL答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。
6.晶闸管通态平均电流I T(AV)答：晶闸管在环境温度为40 C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
标称其额定电流的参数。
7.晶闸管的控制角α（移相角）答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
8.常用电力电子器件有哪些？答：不可控器件：电力二极管。
半控型器件：晶闸管。
全控型器件：绝缘栅双极晶体管IGBT，电力场效应晶体管（电力MOSFET），门极可关断晶闸管（GTO），电力晶体管。
电力电子技术项目教程习题答案(1-3)
项目1 认识和调试晶闸管单相半波整流控制的调光灯电路1.1.4 思考题与习题1．晶闸管的导通条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：导通条件：(1)晶闸管阳极和阴极之间加正向电压；(2)晶闸管门极和阴极间加正向电压。
最根本的方法就是必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈的程度，也就是将晶闸管的阳极电流减小到小于维持电流。
可采用的方法有：将阳极电压减小到零或将晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
2．晶闸管导通后，去掉门极电压，晶闸管是否还能继续导通？为什么？解：继续导通，导通之后，门极就失去了控制作用。
3．说明晶闸管型号规格KP200-7E代表的含义。
解：额定电流为200A，额定电压为800V，管压降为0.8V4．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？解：欲使晶闸管触发导通，必须使触发脉冲保持到阳极电流上升到擎住电流IL以上，否则会造成晶闸管重新恢复阻断状态，因此触发脉冲必须具有一定宽度。
5．晶闸管导通时，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管阻断时，承受的电压大小取决于什么？解：取决于电路里负载电阻的大小；取决于电源电压的大小。
6．画出图1-19所示电路电阻R d上的电压波形。
图1-19习题6图解：7．如图1-20，型号为KP100-3，维持电流4mA的晶闸管，在以下电路中使用是否合理？为什么？（未考虑电压、电流安全余量）（a) （b) （c)图1-20习题7图解：（a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。
本题给定晶闸管的维持电流I H＝3mA，那么擎住电流必然是十几毫安，而图中数据表明，晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KΩ＝3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能导通，故不合理。
（b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。
本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电流100A。
图中数据表明，晶闸管可能承受的最大电压为311V，大于管子的额定电压，故不合理。
晶 闸 管
课堂思考
额定电流选择
对于特定电流波形，其有效值和平均值的比值成为波形 系数Kf=Irms/IAV，按有效值相等原则选择晶闸管额定电流
对于一只额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有 效值应该为157A（考虑正弦半波波形系数）。
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课堂思考
例：电流波形不同，而电流平均值均为IAV= 100A 时，晶闸管额定电流选择是否相同。
4
晶闸管
晶闸管的静态特性
➢ 晶闸管的关断
IAK<IH（维持电流），内部正反馈不能维持而关断 方法：①增大负载阻抗、②切断电流、③UAK < 0
➢ 门极伏安特性
G、K之间是PN结，特性类似二极管特性，但反 向电流较大
可靠触发的保证：IGK足够大（足够的UGK)、但不 超过极限功率
5
晶闸管
9
晶闸管
晶闸管主要参数
➢ 额定电流
擎住电流 IL
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需 的最小电流
对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍
浪涌电流ITSM
指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性 最大正向过载电流
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晶闸管
晶闸管主要参数
➢动态参数
晶闸管的开通时间tgt与关断时间 tq：含义如前所述 断态电压临界上升率du/dt
Kf
Irms I AV
1.11
100A的电流平均值对应的有效值: Irms 100 1.11 111A
额定电流选择：
IT(AV)
ksai
111 1.57
2
70.7A
(ksai 2)
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课堂思考
（3）方波半波整流电流波形状态，阴影部分波形
晶闸管及其工作原理
晶闸管及其工作原理晶闸管（Thyristor），又称为大功率半导体开关，是一种可以控制电流的半导体器件。
它具有单向导电性和可控性的特点，被广泛应用于各种电力电子设备中。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构构成，具有一个控制电极（G）和两个主电极（A和K），其中A为阳型主电极，K为阴型主电极。
晶闸管的工作原理主要包括初始化、触发和保持三个过程。
首先，晶闸管进行初始化。
当无控制信号作用在控制电极上时，晶闸管处于截止状态，即无法导电。
此时整个晶闸管的结的退火和电场分布是非均匀的。
然后，进行触发过程。
当控制电极加上一个足够的正脉冲电压时，电压将穿透绝缘氧化膜（SiO2）并通过PNP结，这将使得PNP结逆偏，从而导致PNP结发生击穿。
当前作用的触发电流会加热PNP结，并形成大量的少数载流子，此时电压会下降到击穿电压以下，而且正在形成的NPN区域由于二极管效应会传导从而支持自身。
最后，进行保持过程。
当触发电流通过PNP结时，将会形成一个NPN区域，此时PNP和NPN是串联的。
在触发电流消失的时候，由于NPN的存在，整个电流依然能继续流动，这种状态被称为保持态，晶闸管被触发并继续导通。
总结来说，晶闸管的工作原理是通过控制电极的信号来触发晶闸管的导通，当晶闸管被触发后可以持续导通，直到电流被切断或者控制信号消失。
晶闸管的应用非常广泛。
在交流电控制中，晶闸管可以用来实现调光、变频、逆变等功能。
它适用于高电压、大电流、双向导通等需求场合。
此外，晶闸管还常用于电力系统中的保护和控制设备，如电动机控制、电力输电线路的变电站、电力电容消耗器等。
总之，晶闸管作为一种具有单向导电性和可控性的半导体器件，通过控制电极的信号来控制电流的导通。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
由于其可靠性高、性能稳定等优点，晶闸管在电力电子领域有着广泛的应用。
电工与电子技术基础课件第七章晶闸管电路
结论 2.晶闸管的导通与关断条件
（1）导通条件
1）阳极加适当的正向电压，即UA＞0。 2）门极加适当的正向触发电压，即U G＞0。 3）电路参数必须保证晶闸管阳极工作电流大于维 持电流，即IA＞IH，维持电流IH是维持晶闸管导通的最 小阳极电流。
（2）关断条件
特点
单相半波可控整流电路具有线路简单，只需要一个晶闸管， 调整也很方便。整流输出的直流电压脉动大、设备利用率不 高等缺点。故只适用于要求不高的小功率整流设备上。
【例7-1】在图7-5a所示电路中，变压器二次电压U2=100V，
当控制角α分别为0º、90º、120º、180º时，负载上的平均电 压是多少？
晶闸管
例如KP10-20表示额定通态平均电流为10A，正反向重复峰值电压为 2000V的普通反向阻断型晶闸管。
五、晶闸管使用注意事项
晶闸管特点：具有体积小、损耗小、无声、控制灵 敏度高等许多优点的半导体变流器件，但它对过流 和过压承受能力比其他电器产品要小得多。
使用时应注意以下几点：
1）在选择晶闸管额定电压、电流时，应留有足够的安 全余量。
1）撤除阳极电压，即UA≤ 0。 2）阳极电流减小到无法维持导通的程度，即IA＜IH。 常采用的方法有：降低阳极电压，切断电流或给阳极 加反向电压。
想一想
1）根据晶闸管的结构图7-2a所示，可将其看成是 （ ）型和（ ）型两个晶体三极管的互连。
2）有人说：“晶闸管只要加上正向电压就导通， 加上反向电压就关断，所以晶闸管具有单向导电性 能。”这句话对吗？
第二节 晶闸管可控整流电路
晶闸管可控整流与二极管整流有所不同，它不仅能将 交流电变成直流电，且改变的直流电的大小是可调的、可控的。
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(1)特点:电感具有阻碍电流变化 (1)特点 特点: 的作用.当阳极电压(电源电压) 的作用.当阳极电压(电源电压) 过零变负时,一段时间, 过零变负时,一段时间,电感电压 大于电源电压, 大于电源电压,加在晶闸管上的 维持导通. 电压仍为正,继续维持导通 电压仍为正,继续维持导通.输出 电压就是电源电压的包络线. 电压就是电源电压的包络线.于 是有: 是有: 输出电压出现负值, 输出电压出现负值,使输出平均 电压降低; 电压降低; 晶闸管由正变负时不能关断而 失控. 失控. (2)解决方法:反向并联续流二极 (2)解决方法 解决方法: 管.
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第十章
(2) 断态重复峰值电压 DRM 断态重复峰值电压U 晶闸管在门极开 路而结温为额定值时 允许重复加于晶闸 ，允许重复加于晶闸 管上的正向断态最大 脉冲电压。 脉冲电压。 每 秒 50 次 每 次 持 续 时 间 不 大 于 10ms ， 规 定 UDRM 为 UDSM 的90%。 。
IA 正向 导通
(4)输出电压平均值 (4)输出电压平均值
移相角,滞后角) α (移相角,滞后角)
U d = 0.45U 2
1 + cos α 2
(5)输出电流 (5)输出电流
Id=Ud/R
U2为变压器二次侧电压有效值 U2为变压器二次侧电压有效值
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第十章
2)电感性负载 2)电感性负载
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
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第十章
(6)通态峰值电压 TM 通态峰值电压U 通态峰值电压 规定为额定电流 时的管子导通的管 压降峰值 峰值。 压降峰值。 一般为1.5~2.5V， 一般为 ， 且随阳极电流的增 加而略为增加。 加而略为增加。 额定电流时的通 态平均电压降一般 左右。 为1V左右。 左右
正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
它是一个不能重复施加且持续时间不大于 它是一个不能重复施加且持续时间不大于 不能重复施加且持续时间不大于10ms的反向脉冲 的反向脉冲 电压。反向不重复峰值电压U 应小于反向击穿电压。 电压。反向不重复峰值电压 RSM应小于反向击穿电压。
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第十章
晶闸管的串并联和保护
1.晶闸管的串并联电路 1.晶闸管的串并联电路 1)串联------均压 1)串联 串联------均压
10.2 晶闸管的驱动电路与保护
2)并联------均流 2)并联 并联------均流
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有效值与通态平均电流比值为： 有效值与通态平均电流比值为：
I IT(AV) =
π
2
= 1.57
则有效值为 则有效值为：
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I = 1.57IT(AV)
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第十章
根据有效值相等原则来计算晶闸管的额定电流。 根据有效值相等原则来计算晶闸管的额定电流。 若电路中实际流过晶闸管的电流有效值为 平均值Id， 实际流过晶闸管的电流有效值为I， 若电路中实际流过晶闸管的电流有效值为 ，平均值 ， 波形系数： 定义 波形系数： 则
I Kf = Id
I ≤ 1.57IT(AV) ⇒ K f I d ≤ 1.57IT(AV)
由于晶闸管的热容量小，过载能力低，因此在实际选择时，一 由于晶闸管的热容量小，过载能力低，因此在实际选择时， 般取1.5~2倍的安全系数， 倍的安全系数 般取 倍的安全系数，
(1.5 ~ 2.0) K f I d ≤ 1.57IT(AV) ⇒ I d ≤
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常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
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第十章
2)晶闸管特点 晶闸管特点 〔简单描述〕晶闸管SCR相当于一个半可控的、可开不可关 的单向开关。
图 晶闸管的工作条件的试验电路
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第十章
(4) 反向重复峰值电压 RRM 反向重复峰值电压U 晶闸管在门极开 路而结温为额定值 时，允许重复加于 晶闸管上的反向最 大脉冲电压。 大脉冲电压。 每 秒 50 次 每 次 持 续 时 间 不 大 于 10ms 。 规定U 规定 RRM 为 URSM 的90%。 。
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
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(5) 额定电压 R 额定电压U 断态重复峰值电压 UDRM 和 反 向 重 复 峰 值 电 压 URRM 两 者 中 较小的一个电压值规 定为额定电压U 定为额定电压 R。 在选用晶闸管时， 在选用晶闸管时 ， 应该使其额定电压为 正常工作电压峰值 UM 的 2~3倍 ， 以作为 倍 安全裕量。 安全裕量。
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IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
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第十章
晶闸管导通条件 阳极承受正向电压; 阳极承受正向电压; 控制极加上适当的正向控制极电压; 控制极加上适当的正向控制极电压; 主电路电流大于维持电流. 主电路电流大于维持电流.
IG2
IG1
IG=0 +UA
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雪崩 击穿
-IA
不能重复， 它是一个不能重复 且每次持续时间不大于10ms的断态最 它是一个不能重复，且每次持续时间不大于 的断态最 大脉冲电压。 值应小于转折电压U 大脉冲电压。 UDSM值应小于转折电压 b0。
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A A P1 N1 P2 N2 K a) b) N1 P2 IA V1 G IG S EG Ic1 NPN PNP Ic2 V2 IK K EA R
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4)晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性
(1)伏安特性:晶闸管阳 (1)伏安特性: 极电压与阳极电流的 关系曲线. 关系曲线. (2)伏安特性上几个点: (2)伏安特性上几个点: 正向转折电压U 正向转折电压UBO(正 向不重复峰值电压 UDSM); 正向重复峰值电压 UDRM; UDRM约为UBO的80%. 约为U
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(1.5 ~ 2.0) K f
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(8) 维持电流 H (针对关断过程 维持电流I 针对关断过程) 针对关断过程 ——是指晶闸管维持导通所必需的最小电流。一般 是指晶闸管维持导通所必需的最小电流。 是指晶闸管维持导通所必需的最小电流 几十到几百毫安 维持电流与结温有关，结温越高， 毫安。 为几十到几百毫安。维持电流与结温有关，结温越高， 维持电流越小，晶闸管越难关断。 维持电流越小，晶闸管越难关断。 (9) 断态电压临界上升率 断态电压临界上升率du/dt ——电压上升率过大，就会使晶闸管误导通。 ——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶 闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。 (10) 通态电流临界上升率 通态电流临界上升率di/dt
弱电
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强电
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第十章
10.1电力半导体器件 10.1电力半导体器件
1.晶闸管(SCR) 1.晶闸管 晶闸管(SCR)
1)晶闸管的结构和特号 1)晶闸管的结构和特号
A P N G G K K K A A G b) P N
1 1 2 2
J1 J2 J3
3个PN结的四层三端元件
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
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第十章
(3) 反向不重复峰值电压URSM 反向不重复峰值电压
IA
门极开路， 门极开路，晶闸 管承受反向电压时， 对应于反向伏安特 性曲线急剧转折处 的反向峰值电压值 URSM 。
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0 +UA
UDRM Ubo UDSM
雪崩 击穿
-IA
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第十章
(7) 通态平均电流 T(AV） 通态平均电流I ） 在环境温度为+40℃ 和规定的 散热冷却 条件下 ， 晶闸 散热冷却条件下 在环境温度为 ℃ 和规定的散热冷却 条件下， 管在导通角不小于 管在导通角不小于170°电阻性负载的单相、 工频正弦半波 电阻性负载的单相、 工频正弦半波 导通角不小于 的单相 正弦 稳定在额定值125°时 ， 所允许通过的最大 电流 所允许通过的最大 最大电流 导电，结温稳定在额定值 导电， 结温稳定在额定值 平均值。 平均值。 ——允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 最大工频正弦半波电流的平均值。 最大工频正弦半波电流的平均值 选用一个晶闸管时， 选用一个晶闸管时，要根据所通过的具体电流波形来计 算出容许使用的电流有效值，该值要小于晶闸管额定电流 算出容许使用的电流有效值 ， 该值要小于晶闸管 额定电流 对应的有效值。晶闸管才不会损坏。 对应的有效值。晶闸管才不会损坏。