电力电子器件及其应.pptx

第 8 章 电力电子器件及其应用太原理工大学电工基础教学部第一页，共四十九页。第8章 电力电子器件及其应用8.1 晶闸管8.2 可控硅整流电路8.3 单结晶闸管触发电路8.4 晶闸管的保护第二页，共四十九页。第8章 电力电子器件及其应用本章要求:1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特 性和主要参数。2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电 压平均值与控制角的关系。3. 了解单结晶体管及其触发电路的工作原 理。第三页，共四十九页。优点： 晶闸管（Thyristor）可控硅（SCR ) （Silicon Controlled Rectifier） 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、 容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。第四页，共四十九页。阳极 A三 个PN 结P1A四 层 半 导 体N1P2GG控制极N2K 外形符号K 阴极8.1 晶闸管8.1.1 基本结构及工作原理1.基本结构和符号G结构第五页，共四十九页。常用晶闸管的图片螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构第六页，共四十九页。HLHLHLHLAAAATSTTTSSSGGGGKKKK(d)(c)(a)(b)2.晶闸管导通实验(a)控制极不加电压，灯泡不亮。(b)控制极加正向电压，灯泡亮。(c)去掉控制极正向电压，灯泡亮。(d)阳极加反向电压，灯泡熄灭。第七页，共四十九页。3.晶闸管导通和关断条件①晶闸管导通的条件： 晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（UAK>0）。 同时 晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正向触发脉冲。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。②晶闸管关断的条件： 晶闸管阳极电流小于维持电流（IA<IH） ，或将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压（UAK<0） 。第八页，共四十九页。AA+A IAPP1N1P1P2NT1N1GGP2N1GPPIG T2IKN2NP2N_KN2KK4.工作原理晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合第九页，共四十九页。R T1+EAT2_工作原理形成正反馈过程AG 在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。EGKEA > 0、EG > 0第十页，共四十九页。形成正反馈过程AR T1+T2EA_EG工作原理G 晶闸管导通后，去掉EG ， 依靠正反馈，仍可维持导通状态。KEA > 0、EG > 0第十一页，共四十九页。IIF_+IG2IG1IHIG0UBRURRMUFRMUBOoU?U_+8.1.2 伏安特性及主要参数1. 伏安特性正向平均电流维持电流IG2 > IG1 > IG0 反向转折电压正向转折电压正向特性反向特性第十二页，共四十九页。IF?t2??2 .主要参数(1) 正向平均电流 IF： 环境温度为40?C及标准散热条件下，晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。如果正弦半波电流的最大值为Im, 则普通晶闸管IF为1A — 1000A。第十三页，共四十九页。(2) 维持电流 IH: 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。 一般IH为几十~ 一百多毫安。(3) 通态平均电压（管压降） UF: 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。(4) 正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）UFRM: 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。一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V — 3000V第十四页，共四十九页。(5)反向重复峰值电压URRM： 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。一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V—3000V(6)控制极触发电压和电流UG、IG： 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。(7)浪涌电流IFSM： 在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大过载电流。第十五页，共四十九页。KP （晶闸管类型） P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 S --双向晶闸管普通型 晶闸管晶闸管型号及其含义 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,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF)如KP200-18F 表示额定正向平均电流为200A，额定电压为1