电力电子器件教学课件PPT

+O
RL –uoUO21ππud(t)
t1
2
t
–
O
t
当u >0时:
在(0 ~ t1)，uG= 0，晶闸管不导通
uo= 0， uT= u
在t1，uG加触发脉冲，晶闸管导通
uo = u，uT≈ 0
当u < 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通
uo = 0，uT = u
(3) 工作波形 u
O
uG
t1
2
t2
额定正向平均电流(IF) 普通型 （晶闸管类型）
P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 S --双向晶闸管 晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A，额定电压为700V 的晶闸管。
练习：
(1) 晶闸管导通后，若仅使控制极电流消失，则晶 闸管处于（ a ）。 (a) 导通状态 (b) 关断状态 (c) 放大状态
G IG
+ UG
-
IB1
T1 IC2
12IG
T2 IB2
形成正反馈过程
+ UA
-
No Image
No Image
R
No Image
No Image
K
在极短时间内使两个晶体管均饱和导通，
此过程称触发导通。
2、晶闸管导通原理
A
G IG
+ UG
-
IB1
T1 IC2
12IG
T2 IB2
形成正反馈过程
+ UA
主要用于可控整流、逆变、调压及开关等方面。
螺栓型晶闸管
uG
塑料封装型晶闸管
平板型晶闸管
常用晶闸管的外形图
一、基本结构 晶闸管是具有三个PN结的四层结构。 A 阳极
P N
A 1830.151.944
G
P
G
控制极
N
K
外形
符号
K 阴极
结构图
二、工作原理
A +
GS K -
-+
开关S断开，灯不亮 A
+ K GS
UO0.4U 51c2os
环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管
可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。
IH: 维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。
五、晶闸管的型号和含义
KP
导通时平均电压组别
共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V 额定电压,用百位数或千位数表 示，取UDRM或URRM较小者
4、晶闸管关断条件：
必须使阳极电流减小到不能维持正反馈过程。
或者将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间 加反向电压。
三、伏安特性
——在不同的IG值的条件下，IA= f (UA)
IA
维持电流
反向转折电压 IH
UBR URRM
O
+_ 正向特性 导通 (导通压降 约1V左右) IG2 IG1 IG0=0
输出电压的范围为： 0 <Uo < 0.45U
例1：单相半波可控整流电路，已知交流电压有效值
U=220V，输出电压平均值 UO=90V ，输出电流平均 值IO=45A。计算： (1) 晶闸管的导通角。 (2) 通过晶闸管的平均电流。 (3) 晶闸管承受的最高正向，反向电压。
u 解：(1) 由 ο
可得：
IG2> IG1> IG0
UBO UA
_+ 反向特性
正向转折电压
四、主要参数
UDRM: 正向重复峰值电压（晶闸管耐压值） 晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允 许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。
URRM：反向重复峰值电压 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。
IF：正向平均电流
+ uT –
RL
+ uo –
–
若uG= 0，晶闸管不导通
uo= 0， uT= u
控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通
uo= u， uT = 0 当u < 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通
uo = 0，uT = u ，故称可控整流。
(2) 工作原理
UFMURM2U22230V10
T
io
+ u
+ uT –
(3)全控器件：通过控制
信号既能控制其导通又
能控制其关断
A
C
A
A
G
B
K D(二极管)
G K
普通晶闸管
K
GTO D
EБайду номын сангаасGTR
C
G S
VDMOS
G
E IGBT
19.1.2 晶闸管
晶闸管，又称可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier），是在晶体管基础上发展起来的一种大功 率半导体器件。
(2) 晶闸管导通后，其阳极电流的大小（ c ）。 (a) 受控制电流控制 (b) 受控制电压控制 (c) 不受控制极控制，即控制极失去控制作用
(3) 晶闸管导通后，其正向压降约等于（ c ）。 (a) 0 (b) 0.3V (c) 1V左右
(4) 一般晶闸管导通后，要使其阻断，则必须（ b ）。 (a) 去掉控制极的正向电压 (b) 使阳极与阴极之间的正向电压降到零或加反向 电压 (c) 控制极加反向电压
第19章 电力电子器件
19.1 电力电子器件 19.2 可控整流电路 *19.3 逆变电路 *19.4 交流调压电路 *19.5 直流斩波电路
19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
(1)不控器件： 导通和关断无 可控的功能
(2)半控器件： 通过控制信号只 能控制其导通而 不能控制其关断
-
No Image
No Image
R
No Image
No Image
K
晶闸管导通后，去掉UG，依靠管子本身的正反 馈，仍可维持导通状态。
3、晶闸管导通条件：
(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压； (2) 控制极电路加适当的正向电压(一般为正触发
脉冲信号)。 晶闸管导通后，控制极便失去了控制作用。
-+
开关S合上，灯亮 这时再断开S，灯仍亮
-
A
K GS
+ -+
无论开关S断开还是合 上，灯都不亮
1、晶闸管的等效电路
A
A
A
IA
P1
P1
P1 N1
N1
N1 N1
P2
T1
G
P2 N2
G
P2 P2
IG
N2
G
N1 P2 T2
IK N2
K
K
K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
2、晶闸管导通原理
A
19.2 可控整流电路
整流电路：将交流电能变换成直流电能的电路。 可控整流电路：将交流电能变换成可调的直流电能。
常见的可控 整流电路
单相可控半波整流 单相可控桥式整流 三相可控桥式整流
19.2.1 可控整流电路
一、单相半波可控整流电路
1、电阻性负载 (1) 电路结构
当u > 0 时：
T
io
+ u
t
uO
0.9U1coαs
2
t
uOT
导通角
t
O
t
控制角
= 180-
(4) 整流输出电压及输出电流的平均值
uG
0.45U1coαs 2
UUo18020V0 0.9 0.9
改变控制角，可改变输出电压Uo 当 = 0时，Uo=0.45U，即为单相半波整流电压。 当 = 180时，Uo=0，晶闸管全关断。