第,9,章 教学基本要求,要知道,晶闸管导通及关断条件、控制角与导通角含义及之间关系、可控整流基本原理、单结晶体管构成的触发电路基本原理及同步触发含义。,会计算,电阻性负载的单相半控桥式整流电路的输出直流平均电压及对晶闸管和整流二极管参数要求、单结晶体管触发电路控制角及移相范围。,第9章 教学基本要求要知道晶闸管导通及关断条件、控制角与导通,电力电子电路,第,9,章,9.2.1,晶闸管的符号和外型,9.2.2,晶闸管的工作原理,9.1,概 述,9.2.3,晶闸管的主要参数及型号,9.2,晶闸流管的结构和工作原理,电力电子电路第 9 章9.2.1 晶闸管的符号和外型9.2,9.1,概 述,电力电子电路,用微弱信号对电力电子器件进行通断控制，实现在高电压、大电流或电能间进行各种转换的电路。,电力电子器件的发展,（又称电力或功率半导体器件）,第一代：,以晶闸管为主的半控型,第二代：,半控型（自关断）,第三代：,功率集成电路（集功率开关器件、驱动、缓冲、保护、检测和传感器于一身）,晶闸管,(Thyristor),可控硅，是一中受控硅二极管。,优点：,体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。,缺点：,大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。（由于技术进步，近年有改善）,9.1 概 述电力电子电路 用微弱信号对电力电子器件,9.2,晶闸管的结构和工作原理,9.2.1,晶闸管的符号和外型,符号,阳极,a,k,阴极,g,控制极,螺栓式,平板式,塑封式,9.2 晶闸管的结构和工作原理9.2.1 晶闸管的符号和,9.2.2,晶闸管的工作原理,等效,结构,等效工作电路,符号电路,1.,触发导通：,S,闭合，触发信号,U,GK,I,B2,(,I,G,),I,C2,(,2,I,B2,),I,C1,(,1,2,I,B2,),形成,正反馈，,晶闸管,触发导通,U,GK,=0.6 1.2V,2.,关断方法：,降低正向电压，使阳极电流小于维持电流,I,H,则截止。,使,U,GK,0,则截止,。,9.2.2 晶闸管的工作原理等效等效工作电路符号电路1.,9.2.3,晶闸管的主要参数及型号,一、电压额定值,1.,额定电压,(,耐压,),U,D,：指加在管子上的最大允许电压。,为保证安全，选型要求,U,D,大于实际工作峰值电压,23,倍。,2.,通态平均电压,U,F,：指通过正向正弦半波额定电流时，在导通一个周期内管子两端的平均电压。,为,0.6,1.2V,。,3.,反向击穿电压,U,BR,：指达到反向击穿时所加反向电压。,4.,反向重复峰值电压,U,RRM,：当控制极开路，允许重复加在管子上的反向峰值电压。,U,RRM,=,U,BR,100,V,。,二、电流额定值,1.,额定正向平均电流,I,F,：指允许通过工频正弦半波电流平均值。,一般取,I,F,为正常平均电流的,1.5 2,倍。,2.,维持电流,I,H,：指由通态到断态的最小阳极电流。,3.,浪涌电流,I,FSM,：指晶闸管能承受的最大过载电流的峰值。,9.2.3 晶闸管的主要参数及型号一、电压额定值1.额定电,三、控制极额定参数,1.,控制极触发电压,U,G,、触发电流,I,G,：指管子触发导通所需的最小控制极直流电压、电流。,通常,U,G,为,1 5V,，,I,G,为几十至几百毫安。,2.,控制极正向、反向最大电压,、,最大电流和平均功率及瞬时最大功率。,四、其它定额,通态电流上升率,d,i,a,/d,t,、断态电压临界上升率,d,u,ak,/d,t,、开通时间,t,on,、关断时间,t,off,。,三、控制极额定参数1.控制极触发电压UG、触发电流 IG,五、晶闸管型号,据,JB1144 75,规定，,KP,型普通晶闸管的型号和含义为：,K P,-,晶闸管,普通型晶闸管,（另有,K-,快速型，,S,双向型）,额定通态平均电流,I,F,系列,从,1 1 000,A,内分,14,个规格。,额定电压,U,D,等级,，,1000,V,级差为,100,V,；,1000,3000,V,级差为,200,V,，单位为,100V,。,通态平均电压,U,F,组别,（小于,100A,不标）,分,9,级，用,A,I,表示,0.4 1.2V,，级差,0.1V,例如,KP100,12G,表示,I,F,=,100,A,，,U,D,=,1200,V,，,U,F,=,1,V,的普通型晶闸管。,五、晶闸管型号据JB1144 75 规定，KP型普通晶闸,9.3.1,电阻性负载的单相半控桥式整流电路,9.3.2,触发电路,9.3.3,晶闸管、单结晶体管电路应用举例,9.3,单相可控整流电路及触发电路,9.3.1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路9.3.2,9.3.1,电阻性负载的单相半控桥式整流电路,一、工作原理,两只晶闸管和两只,二极管构成,半控整流,u,2,、,a,k,和,R,L,组成主回路,g,k,及其控制电路组成触发回路,u,2,正半周，当,t,=,，,T,1,触发导通、,D,2,导通，,T,2,、,D,1,截止,当,t,=,，,u,2,=0,，,T,1,阻断、,D,2,截止，,T,2,、,D,1,截止,u,2,负半周,当,t,=+,，,T,2,触发导通、,D,1,导通，,T,1,、,D,2,截止,当,t,=2,，,u,2,=0,T,2,阻断、,D,1,截止，,T,1,、,D,2,截止,9.3.1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路一、工作原理两,二、参数计算,1.,输出电压和电流,2.,晶闸管和二极管工作参数,二、参数计算1.输出电压和电流2.晶闸管和二极管工作参数,例,9.3.1,要求,U,O,=1120V,可调，最大直流平均电流为,10A,，,220V,交流供电，单相桥式半控，试选择,U,2,、晶闸管和二极管。,解,当,=0,，,变压器副边电压有效值,U,2,最大为：,考虑电网波动及变压器效率，取,U,2,为,150,V,。,晶闸管和,二极管的平均电流为：,额定电流为,I,F,=2,I,TAV,=10,A,晶闸管和,二极管承受的最大反向电压为：,选择,晶闸管和,二极管的要求,U,RM,2,212,V,I,FM,10,A,例 9.3.1 要求UO=1120V可调，最大直流平均,9.3.2,触发电路,触发电路,向晶闸管控制极提供触发信号的电路。,对触发脉冲的基本要求：,(1),与主回路电源电压的相位具有一定控制角对应关系。,(2),触发电压为,4,10 V,。,(3),触发脉冲宽度不低于,6,s,，,最好为,20 50,s,。,(,感性负载应更宽,),(4),在发送触发脉冲之前，触发输出电压应,0.15 0.2V,，,或为,2 1V,，以免误触发。,9.3.2 触发电路触发电路 向晶闸管控制极提供触发信,一、单结晶体管的符号和外形,等效电路,D,A,b,2,b,1,e,R,b2,R,b1,符号,b,2,b,1,b,1,第一基极,b,2,第二基极,R,b1,、,R,b1,基极与基体间体电阻,R,bb,=R,b1,+,R,b1,2 15 k,A,内部分压点,分压比,一般在,0.3 0.9,之间,外 形,e b,1,b,2,e,b,1,b,2,一、单结晶体管的符号和外形等效电路DAb2b1eRb2Rb1,二、单结晶体管的伏安特性,当,U,E,U,A,+,U,D,PN,结,导通,，呈现,负阻特性,，,I,E,U,E,PV,段；,（因内部多子流量增大，,R,b1,减少，,U,A,U,E,）,在,V,点后，,I,E,U,E,，多子流量饱和，,R,b1,不再减小。,峰点,4,A,谷点,二、单结晶体管的伏安特性当UE,U,P,，,T,突然导通，,C,放电并输出上跳沿，,u,E,按指数曲线迅速,；,当,U,E,U,V,，,T,又截止，,C,开始充电,三、单结晶体管的振荡电路初始，uE=0，T截止，C 充电,三、单结晶体管的振荡电路,充电时间,T,1,，放电时间,T,2,因（,R,b1,+,R,B1,）,C,R,E,C,，,T,T,2,三、单结晶体管的振荡电路充电时间T1，放电时间T2,因（Rb,四、单结晶体管的触发电路,主回路,产生梯形波,u,B,，作触发电路电源,触发电路,调节,R,B1,即调节第一个触发脉冲的,角。,Tr,为同步变压器，给一次侧主回路和二次侧提供相同频率，,在,u,1,、,u,2,、,u,B,过零,同时，单结管内部,u,A,=0,，,使,C,电荷泄放,完，实现下一周期,同步触发,。,四、单结晶体管的触发电路主回路产生梯形波 uB，作触发电路电,9.3.3,晶闸管、单结晶体管电路应用举例,一、单相交流调压电路的应用,主回路,*,通过调节,R,P,调节触发脉冲的控制,角，使负载的导通角,改变，从而调节输出电压。,*,每当,T,1,导通，触发电路停止振荡，当,220V,交流过零时，,T,1,截止，触发电路重新工作，提供下一次触发脉冲。,保护,T,1,，,C,1,吸收尖峰过电压，,R,1,起阻尼作用，防止自激振荡产生高压,起隔离作用,9.3.3 晶闸管、单结晶体管电路应用举例一、单相交流调压,二、楼梯灯自动关灯电路,充电到峰点电压,U,P,T,1,导通，产生正脉冲使,T,2,瞬时导通，,T,3,截止,KA,起隔离作用，以免,C,1,储能释放使,KA,持续通电，不能切断电源。,泄放,KA,自感反电势，保护,T3,不被击穿。,二、楼梯灯自动关灯电路充电到峰点电压UPT1导通，产生正脉冲,三、声控灯延时开关电路,电容分压,型滤波,稳压,C,5,充电至峰点电压，使,T,4,导通，并在,R,6,两端产生脉冲信号，晶闸管因,U,AK,0,而截止，,KA,失电，照明灯灭。调节,R,P3,可改变延时长短）。,三、声控灯延时开关电路电容分压 型滤波稳压C5充电至峰点电,三、声控灯延时开关电路,C,5,充电至峰点电压，使,T,4,导通，并在,R,6,两端产生脉冲信号，晶闸管因,U,AK,0,而截止，,KA,失电，照明灯灭。调节,R,P3,可改变延时长短）。,三、声控灯延时开关电路C5充电至峰点电压，使T4导通，并在,