最新上海电力学院工业用电设备第1章工业电源基础
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以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位
2021/3/8
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
wenku.baidu.com
1.2.2 半控型器件——晶闸管
• 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 • 1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品 • 1958年商业化 • 20世纪80年代以来，在中小容量领域
-IA
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
四. 晶闸管的电压定额
反向重复峰值电压 URRM—— 在门极断 路而结温为额定值时， 允许重复加在器件上的
反向峰值电压
URSM URRM -UA
雪崩 击穿
取UDRM和URRM中较小的标值 作为该器件的额定电压。
IA 正向 导通
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
U DSM
断态重复峰值电压 UDRM——在门极断 -IA 路而结温为额定值时， 允许重复加在器件上 的 正向峰值电压。
UTN= ( 2 ~ 3 ) UAKM
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
上海电力学院工业用电设备第1 章工业电源基础
第1章 工业电源基础
工业电源(特种电源)：位于市电（单相或三相）或电池与负载之间， 向负载提供优质电能的供电设备， 是工业的基础。
工
直流、
交流市电
业 电
交流、
源
脉冲
电源技术的 精髓是电力电子技术， 即利用电力电子技术，将市电或电池等一次电源 变换成适用于各种用电对象的二次电源。
螺栓型
平板型
结构和原理简单，工作 可靠，自20世纪50年代
初期就获得应用
A K
KA
K PN
I J
b)
A
c)
a)
图1-2 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
基本结构和工作原理与 信息电子电路中的二极 管基本一样，以半导体
PN结为基础
快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，
❖晶闸管的一种派生器件 ❖可以通过在门极施加负的脉冲
电流使其关断 ❖GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，
因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
2. 电力晶体管——GTR、BJT
b)
b) 伏安特性
光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电 磁干扰的影响，因此目前在高压大功率的场合，如高压 直流输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位
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第1章 工业电源基础
1.2.3 全控型器件
1.2 工业电源中的电力电子器件
1. 门极可关断晶闸管—GTO
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第1章 工业电源基础
1.1 工业电源的种类
（8）电子镇流器
电子镇流器的核心是一个高频电压发生器。 当荧光灯工作在几千赫的较高频率下，将灯和高频电路匹配， 能够较大幅度地提高光效而达到节能目的。 功率因数提高到接近1的水平。
归纳为四类：工业用直流电源、 工业用脉冲电源、 工业用变频电源、 工业用交流调压电源
五. 晶闸管的电流定额IT(AV)
晶闸管在环境温度为40C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。
按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取：
实际电流有效值
IT(AV) =（1.5~2） I实际 1.57
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第1章 工业电源基础
维持电流，几十mA
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第1章 工业电源基础
三. 晶闸管的伏安特性
1.2 工业电源中的电力电子器件
导通电压1V左右
IA 正向 导通
第I象限 是正向特性
URSM URRM -UA
第III象限
是反向特性
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
U DSM
门极
G
a)
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P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K G
A
K
b) 阴极 c)
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第1章 工业电源基础
二.晶闸管工作原理
1.2 工业电源中的电力电子器件
1.晶闸管导通条件： UA > 0 ，UG > 0
2.晶闸管导通后， UG不起 作用——半控型
3.晶闸管关断条件：IA <某一数值 IH
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
电力变换的基础
按受控程度，电力电子器件分为三类：不可控器件、 半控型器件、 全控型器件。
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
1.2.1 不可控器件——电力二极管
A
a)
b)
图1-11 逆导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
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
4. 光控晶闸管 IA
A
光强度
强
弱
G
K
O
UAK
图1-12 光控晶闸管
的电气图形符号
和伏安特性
a) 电气图形符号
a)
六.晶闸管的派生器件
1.2 工业电源中的电力电子器件
1. 快速晶闸管
(400Hz，高频晶闸管10kHz以上；频率高，容量小）
2. 双向晶闸管
3. 逆导晶闸管
T1
G
T2
I
IG=0
O
U
（反向并联二极管的晶闸管）
I
K G
IG=0
O
U
a)
b)
图1-10 双向晶闸管的电气图形 符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
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第1章 工业电源基础
1.1 工业电源的种类
（7）大功率高频高压直流电源 工业上用于环保的静电除尘、污水处理、
激光器等。
医学方面用于X光机、CT等大型设备。 科研上用于高能物理、等离子体物理。
军事上雷达发射器。 最高电压可达800kV。
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开始被性能更好的全控型器件取代 • 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠， • 在大容量的场合具有重要地位
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
一.晶闸管的结构
螺栓型，
（200A以下）
平板型，
（200A以上）
阳极
A
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G KK
A A G
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
wenku.baidu.com
1.2.2 半控型器件——晶闸管
• 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 • 1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品 • 1958年商业化 • 20世纪80年代以来，在中小容量领域
-IA
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
四. 晶闸管的电压定额
反向重复峰值电压 URRM—— 在门极断 路而结温为额定值时， 允许重复加在器件上的
反向峰值电压
URSM URRM -UA
雪崩 击穿
取UDRM和URRM中较小的标值 作为该器件的额定电压。
IA 正向 导通
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
U DSM
断态重复峰值电压 UDRM——在门极断 -IA 路而结温为额定值时， 允许重复加在器件上 的 正向峰值电压。
UTN= ( 2 ~ 3 ) UAKM
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
上海电力学院工业用电设备第1 章工业电源基础
第1章 工业电源基础
工业电源(特种电源)：位于市电（单相或三相）或电池与负载之间， 向负载提供优质电能的供电设备， 是工业的基础。
工
直流、
交流市电
业 电
交流、
源
脉冲
电源技术的 精髓是电力电子技术， 即利用电力电子技术，将市电或电池等一次电源 变换成适用于各种用电对象的二次电源。
螺栓型
平板型
结构和原理简单，工作 可靠，自20世纪50年代
初期就获得应用
A K
KA
K PN
I J
b)
A
c)
a)
图1-2 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
基本结构和工作原理与 信息电子电路中的二极 管基本一样，以半导体
PN结为基础
快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，
❖晶闸管的一种派生器件 ❖可以通过在门极施加负的脉冲
电流使其关断 ❖GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，
因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用
2021/3/8
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
2. 电力晶体管——GTR、BJT
b)
b) 伏安特性
光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电 磁干扰的影响，因此目前在高压大功率的场合，如高压 直流输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位
2021/3/8
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第1章 工业电源基础
1.2.3 全控型器件
1.2 工业电源中的电力电子器件
1. 门极可关断晶闸管—GTO
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9
第1章 工业电源基础
1.1 工业电源的种类
（8）电子镇流器
电子镇流器的核心是一个高频电压发生器。 当荧光灯工作在几千赫的较高频率下，将灯和高频电路匹配， 能够较大幅度地提高光效而达到节能目的。 功率因数提高到接近1的水平。
归纳为四类：工业用直流电源、 工业用脉冲电源、 工业用变频电源、 工业用交流调压电源
五. 晶闸管的电流定额IT(AV)
晶闸管在环境温度为40C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。
按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取：
实际电流有效值
IT(AV) =（1.5~2） I实际 1.57
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第1章 工业电源基础
维持电流，几十mA
2021/3/8
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第1章 工业电源基础
三. 晶闸管的伏安特性
1.2 工业电源中的电力电子器件
导通电压1V左右
IA 正向 导通
第I象限 是正向特性
URSM URRM -UA
第III象限
是反向特性
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
U DSM
门极
G
a)
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P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K G
A
K
b) 阴极 c)
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第1章 工业电源基础
二.晶闸管工作原理
1.2 工业电源中的电力电子器件
1.晶闸管导通条件： UA > 0 ，UG > 0
2.晶闸管导通后， UG不起 作用——半控型
3.晶闸管关断条件：IA <某一数值 IH
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
电力变换的基础
按受控程度，电力电子器件分为三类：不可控器件、 半控型器件、 全控型器件。
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
1.2.1 不可控器件——电力二极管
A
a)
b)
图1-11 逆导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
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第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
4. 光控晶闸管 IA
A
光强度
强
弱
G
K
O
UAK
图1-12 光控晶闸管
的电气图形符号
和伏安特性
a) 电气图形符号
a)
六.晶闸管的派生器件
1.2 工业电源中的电力电子器件
1. 快速晶闸管
(400Hz，高频晶闸管10kHz以上；频率高，容量小）
2. 双向晶闸管
3. 逆导晶闸管
T1
G
T2
I
IG=0
O
U
（反向并联二极管的晶闸管）
I
K G
IG=0
O
U
a)
b)
图1-10 双向晶闸管的电气图形 符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2021/3/8
上海电力学院 电力系
2
第1章 工业电源基础
1.1 工业电源的种类
（7）大功率高频高压直流电源 工业上用于环保的静电除尘、污水处理、
激光器等。
医学方面用于X光机、CT等大型设备。 科研上用于高能物理、等离子体物理。
军事上雷达发射器。 最高电压可达800kV。
2021/3/8
开始被性能更好的全控型器件取代 • 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠， • 在大容量的场合具有重要地位
2021/3/8
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13
第1章 工业电源基础
1.2 工业电源中的电力电子器件
一.晶闸管的结构
螺栓型，
（200A以下）
平板型，
（200A以上）
阳极
A
2021/3/8
G KK
A A G