机电传动关键系统微机控制
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8.2.2 功率晶体管（GTR） 功率晶体管（Giant Transistor，GTR），也称电力晶体管，
是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管。它是一种电流控 制型的全控开关器件。GTR具有自关断能力，并具有饱和压降 低、开关时间短和安全工作区宽等特点。
图8-5 GTR的结构和电气图形符号
图8-6 达林顿晶体管
即完成电动机控制的实时监控，实现事故报警、事故处理、 系统诊断与管理等工作； （3）数据处理
即完成电动机微机控制系统中必要的数据采集、分析处理、 计算、显示、记录等。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
2．电动机微机控制系统的特点 （1）电路简单 （2）分时操作，多机控制 （3）软件控制智能、灵活 （4）可以实现复杂控制 （5）控制精度高 （6）人机交互及机机交互能力强
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
GTR必须有连续的基极驱动电流才能维持其导通，当驱动 电流消失，它则立即自动关断。因此，GTR属于电流控制型的 全控型半导体器件。
对达林顿结构的GTR管进行封装，引出电极，便成为模块 结构的器件，可以制成单管、双管、四管和六管模块（如图8-7 所示）形式。
（a）单管模块 （b）双管模块 （c）四管模块 图8-7 模块化GTR的内部简化图
（d）六管模块
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
在电力电子电路中，GTR多工作在开关状态，应避免其进入线性放大 区。GTR的通断由基极电流IB控制，对基极电流（即驱动电流）有以下要 求： （1）控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡（小于1ms），并有一定的过冲 电流，以缩短开通时间，减小开通损耗； （2）GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱和导通状态，且 使之不进入放大区和深饱和区，以降低驱动功率； （3）GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速抽取基区的剩 余载流子，确保GTR快速关断，并减小关断损耗； （4）当GTR处于阻断状态时，最好在其基极-发射极之间加一定的反向电压， 增加GTR的阻断能力和防止误导通； （5）GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态下能快速自动 切除基极驱动信号，避免GTR遭受损坏。
管理微型计算机的操作系统 各种语言编译程序 调试系统 诊断系统 应用软件包括针对具体电动机控制要求而编写的描述控制规 律，以及对输入信号进行处理以形成输出信号的那些程序。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
微型计算机主要完成的工作 ： （1）实时控制
即根据用户给定的要求及控制规律，对电动机的转速、转 角等物理量实现在线实时控制； （2）监控
晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和逆导晶闸管等。 1．普通晶闸管 晶闸管是三端四层器件
（a）晶闸管 （b）晶闸管的内部结构 （c）晶闸管的电气图形符号 （d）晶闸管的等效电路
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
1）晶闸管的开关特性 （1）开始时若控制极G不加电压，则不论阳极A加正向电压还 是反向电压，晶闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻 断能力。 （2）晶闸管的阳极A和控制极G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G就失去了控制作用。欲使 晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极电流降低到一定值（小于维 持电流）。 2）晶闸管的特点 （1）单向导电性。 （2）属半控型半导体器件。控制信号只能控制其导通，不能控 制其关断。 （3）属电流控制器件。采用电流信号来实现其导通控制。
对于具体的电动机控制要求，应根据实际情况，实事求是 地进行技术经济分析，以便确定合理的控制方案。
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
8.2 常用电力电子开关器件 8.2.1 晶闸管
晶 闸 管 （ Thyristor ） 是 晶 体 闸 流 管 的 简 称 ， 早 期 称 为 可 控 硅 整 流 器 （Silicon Controlled Rectifier，SCR），简称可控硅。
功率MOSFET的种类和结构繁多，按导电沟道极性可分为 N沟道和P沟道，
机电传动与控制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.2 常用电力电子开关器件
按导电沟道形成时栅极电压是否为零可分为耗尽型和增强型。 当栅极电压为零时，漏源极之间存在导电沟道的称为耗尽型； 对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电 沟道的称为增强型。 功率MOSFET的转移特性 : 功率MOSFET的输出特性 :
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8.2 常用电力电子开关器件
3．双向晶闸管 双向晶闸管是一NPNPN五层三端（T1、T2和G）元件，有
四个PN结。可以认为它是一对普通晶闸管反并联连接的集成。 它有两个主电极T1和T2，一个门极G。门极使双向晶闸管在主 电极的正、反两方向均可触发导通。
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
第八章 机电传动系统的微机控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点 1．电动机微机控制系统的组成 电动机微机控制系统包括硬件和软件两大部分。 其硬件主要由电动机、微型计算机、传感器、功率放大元件等 部件构成。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
软件指计算机的程序系统，可分为系统软件和应用软件。 系统软件包括：
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8.2 常用电力电子开关器件
8.2.3 功率场效应晶体管（功率MOSFET） 功率场效应晶体管（Power MOSFET，功率MOSFET）是
通过利用栅极电压控制器件的截止或导通，利用多数载流子导 电的单极型场控器件。
除与GTR一样具有自关断能力外，它还有驱动功率小、开 关速度快、工作频率高、热稳定性好、无二次击穿问题、安全 工作区宽等优点。
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8.2 常用电力电子开关器件
2．可关断晶闸管 可 关 断 晶 闸 管 是 门 极 可 控 关 断 晶 闸 管 （ Gate Turn-off
Thyristor，GTO）的简称。它是晶闸管的一种派生器件。可以 通过门极加正脉冲触发其开通，也可加负脉冲控制其关断，因 此它属于全控制器件。
是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管。它是一种电流控 制型的全控开关器件。GTR具有自关断能力，并具有饱和压降 低、开关时间短和安全工作区宽等特点。
图8-5 GTR的结构和电气图形符号
图8-6 达林顿晶体管
即完成电动机控制的实时监控，实现事故报警、事故处理、 系统诊断与管理等工作； （3）数据处理
即完成电动机微机控制系统中必要的数据采集、分析处理、 计算、显示、记录等。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
2．电动机微机控制系统的特点 （1）电路简单 （2）分时操作，多机控制 （3）软件控制智能、灵活 （4）可以实现复杂控制 （5）控制精度高 （6）人机交互及机机交互能力强
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
GTR必须有连续的基极驱动电流才能维持其导通，当驱动 电流消失，它则立即自动关断。因此，GTR属于电流控制型的 全控型半导体器件。
对达林顿结构的GTR管进行封装，引出电极，便成为模块 结构的器件，可以制成单管、双管、四管和六管模块（如图8-7 所示）形式。
（a）单管模块 （b）双管模块 （c）四管模块 图8-7 模块化GTR的内部简化图
（d）六管模块
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8.2 常用电力电子开关器件
在电力电子电路中，GTR多工作在开关状态，应避免其进入线性放大 区。GTR的通断由基极电流IB控制，对基极电流（即驱动电流）有以下要 求： （1）控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡（小于1ms），并有一定的过冲 电流，以缩短开通时间，减小开通损耗； （2）GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱和导通状态，且 使之不进入放大区和深饱和区，以降低驱动功率； （3）GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速抽取基区的剩 余载流子，确保GTR快速关断，并减小关断损耗； （4）当GTR处于阻断状态时，最好在其基极-发射极之间加一定的反向电压， 增加GTR的阻断能力和防止误导通； （5）GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态下能快速自动 切除基极驱动信号，避免GTR遭受损坏。
管理微型计算机的操作系统 各种语言编译程序 调试系统 诊断系统 应用软件包括针对具体电动机控制要求而编写的描述控制规 律，以及对输入信号进行处理以形成输出信号的那些程序。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
微型计算机主要完成的工作 ： （1）实时控制
即根据用户给定的要求及控制规律，对电动机的转速、转 角等物理量实现在线实时控制； （2）监控
晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和逆导晶闸管等。 1．普通晶闸管 晶闸管是三端四层器件
（a）晶闸管 （b）晶闸管的内部结构 （c）晶闸管的电气图形符号 （d）晶闸管的等效电路
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
1）晶闸管的开关特性 （1）开始时若控制极G不加电压，则不论阳极A加正向电压还 是反向电压，晶闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻 断能力。 （2）晶闸管的阳极A和控制极G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G就失去了控制作用。欲使 晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极电流降低到一定值（小于维 持电流）。 2）晶闸管的特点 （1）单向导电性。 （2）属半控型半导体器件。控制信号只能控制其导通，不能控 制其关断。 （3）属电流控制器件。采用电流信号来实现其导通控制。
对于具体的电动机控制要求，应根据实际情况，实事求是 地进行技术经济分析，以便确定合理的控制方案。
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8.2 常用电力电子开关器件
8.2 常用电力电子开关器件 8.2.1 晶闸管
晶 闸 管 （ Thyristor ） 是 晶 体 闸 流 管 的 简 称 ， 早 期 称 为 可 控 硅 整 流 器 （Silicon Controlled Rectifier，SCR），简称可控硅。
功率MOSFET的种类和结构繁多，按导电沟道极性可分为 N沟道和P沟道，
机电传动与控制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.2 常用电力电子开关器件
按导电沟道形成时栅极电压是否为零可分为耗尽型和增强型。 当栅极电压为零时，漏源极之间存在导电沟道的称为耗尽型； 对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电 沟道的称为增强型。 功率MOSFET的转移特性 : 功率MOSFET的输出特性 :
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8.2 常用电力电子开关器件
3．双向晶闸管 双向晶闸管是一NPNPN五层三端（T1、T2和G）元件，有
四个PN结。可以认为它是一对普通晶闸管反并联连接的集成。 它有两个主电极T1和T2，一个门极G。门极使双向晶闸管在主 电极的正、反两方向均可触发导通。
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
第八章 机电传动系统的微机控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点 1．电动机微机控制系统的组成 电动机微机控制系统包括硬件和软件两大部分。 其硬件主要由电动机、微型计算机、传感器、功率放大元件等 部件构成。
机电传动与控制
8.1 电动机微机控制系统的组成与特点
软件指计算机的程序系统，可分为系统软件和应用软件。 系统软件包括：
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8.2 常用电力电子开关器件
8.2.3 功率场效应晶体管（功率MOSFET） 功率场效应晶体管（Power MOSFET，功率MOSFET）是
通过利用栅极电压控制器件的截止或导通，利用多数载流子导 电的单极型场控器件。
除与GTR一样具有自关断能力外，它还有驱动功率小、开 关速度快、工作频率高、热稳定性好、无二次击穿问题、安全 工作区宽等优点。
机电传动与控制
8.2 常用电力电子开关器件
2．可关断晶闸管 可 关 断 晶 闸 管 是 门 极 可 控 关 断 晶 闸 管 （ Gate Turn-off
Thyristor，GTO）的简称。它是晶闸管的一种派生器件。可以 通过门极加正脉冲触发其开通，也可加负脉冲控制其关断，因 此它属于全控制器件。