直流电动机 调速系统

晶闸管工作原理的实验说明
由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路；
由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路
（触发电路）。 主电路 控制电路 触发电路
晶闸管电路
2020/8/3
①使晶闸管导通
使晶闸管
②晶闸管导通后
恢复阻断
机电传动与控制（第四版）程宪平
10
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
6
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
单极型：
电力MOSFET（电力场效应晶体管） SIT（静电感应晶体管）
双极型：
电力二极管 晶闸管（ SCR ）
7.1 电力半导体器件
晶闸管是用很小的功率控制 大功率的可控整流元件， 要使晶闸管导通必须在 其阳极和控制极 同时加正向电压， 晶闸管导通以后， 控制极就失去了 控制作用。 欲使晶闸管 恢复阻断状态， 则必须把阳极正向电压 降低到一定值(断开或反向)。
3. 晶闸管的工作原理
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）
2
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
基本要求
① 掌握晶闸管的基本工作原理、 特性和主要参数的含义；
② 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)；
③ 熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制； ④ 了解晶闸管工作时对触发电路的要求
按照驱动电路信号的性质，分为两类： 电流驱动型 通过从控制端注入或抽出电流，实现通断控制。 电压驱动型 通过在控制端施加电压信号，实现通断控制。
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分三类：
Hale Waihona Puke Baidu
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。
双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。
复合型器件 由单极型和双极型器件集成混合而成的器件。
GTO （门极可关断晶闸管）
GTR（电力晶体管） SITH（静电感应晶闸管） IRIAC（双向晶闸管） RCT（逆导晶闸管） LTT（光控晶闸管）
电力电子器件 分类“树”
混合型： IGBT（绝缘栅双极晶体管） MCT（MOS控制晶闸管）
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
7
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
可控性 驱动信号
二极管 不可控 无
晶闸管 SCR
半控
脉冲电流 （开通）
门极可关断 晶闸管
GTO
全控
正、负 脉冲电流
电力晶体管 全控 GTR
正(负) 电流
电力电子器件
电力场效应 晶体管
MOSFET
全控
正(负) 电压
分类“树”
A
K
G
K
AA G
(a)
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
(b)
K G
A
(c)
螺栓型：螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便；
平板型：可由两个散热器将其夹在中间。
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
9
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
3. 晶闸管的工作原理
URSM URRM
IH
-UA
O
第III
象限
雪崩 反向 击穿 特性
IG2
IG1 IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
IG2>IG1>IG
11
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
4. 晶闸管的基本特性
晶闸管的伏安特性曲线是非线性的。 为了正确选用晶闸管， 了解它的主要参数至关重要。
IA 正向
导通 第I象限 正向特性
断态重复峰值电压UDRM 断态不重复峰值电压UDSM 反向重复峰值电压URRM 反向不重复峰值电压URSM 通态(峰值)电压UTM 正向电流 IG 额定通态平均电流IT 维持电流 IH
绝缘栅双极 晶体管 全控
正 电压
常用的电力电子器件
IGBT
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
8
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
2. 晶闸管的结构
晶闸管(SCR)引出 阳极A 阴极K 门极(控制端)G 三个联接端。
外形有 螺栓型和平板型 两种封装。
(a)晶闸管外形 (b)晶闸管结构 (c)晶闸管电气图形符号
第一 部分
第二 部分
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）
1
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
第一部分 电力电子学-晶闸管及其基本电路
➢ 7.1 电力半导体器件 ➢ 7.2 单相可控整流电路 ➢ 7.3 三相可控整流电路 ➢ 7.4 逆变器 ➢ 7.5 晶闸管的触发电路 ➢ 7.6 晶闸管的串并联和保护
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
4
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
按照器件能够被控制的程度，分为三类： 半控型器件 通过控制信号控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件 通过控制信号控制其导通又控制其关断。 不可控器件 不能用控制信号来控制通断，不需驱动电路。
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）程宪平
5
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
7.1 电力半导体器件
1. 电力电子器件的分类
电力电子 器件分类 “树”
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分三类：
单极型器件 由一种载流子参与导电的器件。
双极型器件 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。
目录 ·第7章
第7章 直流电动机调速系统
➢ 7-1 电力半导体器件 ➢ 7-2 可控整流电路 ➢ 7-3 逆变与脉宽调制 ➢ 7-4 电力半导体器件和装置的保护 ➢ 7-5 单闭环直流调速系统 ➢ 7-6 双闭环直流调速系统 ➢ 7-7 晶闸管-电动机可逆调速系统 ➢ 7-8 晶体管直流脉宽调速系统
和触发电路的基本工作原理。
2020/8/3
机电传动与控制（第四版）
3
第7章 直流电动机调速系统 第一部分
重点
① 晶闸管的导通与关断条件，可控性； ② 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； ③ 晶闸管额定通态平均电流的含义及
基本可控整流电路中的选择和额定电压的选择。
难点
① 整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况； ② 额定通态平均电流的选择； ③ 逆变器的工作原理。