电力电子学.pptx

1晶闸管(简称SCR)是在60年代发展起来的一种新型电力半导体器件,晶闸管的出现起到了弱电控制与强电输出之间的桥梁作用。优点:(1)用很小的功率(电流约几十毫安~一百多毫安,电压约2~4V)可以控制较大的功率(电流自几十安~几千安,电压自几百伏~几千伏),功率放大倍数可以达到几十万倍;(2)控制灵敏、反应快,晶闸管的导通和截止时间都在微秒级;(3)损耗小、效率高,晶闸管本身的压降很小(仅1V左右),%,而一般机组效率仅为85%左右;(4)体积小、重量轻。2缺点:(1)过载能力弱,在过电流、过电压情况下很容易损杯,要保证其可靠工作,在控制电路中要采取保护措施,在选用时,其电压、电流应适当留有余量;(2)抗干扰能力差,易受冲击电压的影响,当外界干扰较强时,容易产生误动作;(3)导致电网电压波形畸变,高次谐波分量增加,干扰周围的电气设备;(4)控制电路比较复杂,对维修人员的技术水平要求高。在实践中,应该充分发挥晶闸管有利的一面,同时采取必要措施消除其不利的一面。目前,采用晶闸管作为整流放大元件组成的晶闸管控制系统,获得越来越广泛的应用。、三极管之后发现的一种新型的大功率半导体器件,它是一种可控制的硅整流元件,亦称可控硅。一、晶闸管的结构和符号晶闸管的外形和结构图分别如图所示:3其中:A—阳极,K—阴极,G—控制极。结构示意图表示符号4层半导体(P1、N1、P2、N2),3个PN结4二、晶闸管的工作原理实验电路如图(a)所示,主电路加上交流电压~u2,控制极电路接入Eg,在t1瞬间合上开关S,在t4瞬间拉开开关S,则u2、ug和电阻上RL的电压ud的波形关系如图(b)(1)在0~t1之间:开关S未合上,ug=0,尽管uAK>0,但ud=0,即晶闸管未导通;(2)在t1~t2之间:uAK>0,由于开关S合上,使ug>0,,即晶闸管导通;(3)在t2~t3之间,uAK<0,尽管ug>0,但ud=0,即晶闸管关断;(4)在t3~t4之间,uAK>0,这时ug>0,而,所以,晶闸管又导通;(5)当t=t4时,ug=0,但uAK>0,,即晶闸管仍处于导通状态;(6)当t=t5时,uAK=0,ug=0,而ud=0,即晶闸管关断,晶闸管处于阻断状态。155(1)当Ug=0时,正反向均不导通(2)当Ug=Eg时,正向导通,反向不通(3)当导通后:Ug变为0时,VS继续导通,直到Id<维持电流IH时VS关断6综上所述可得出以下结论:(1)起始时若控制极不加电压,则不论阳极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)晶闸管的阳极和控制极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,其控制极就失去控制作用,欲使晶闸管恢复阻断状态,必须把阳极正向电压降低到一定值(或断开,或反向)。(1)UAK>0(正向电压加在阳极阴极之间)(2)UGK>触发电压(IG>触发电流)有触发信号(3)导通后IG(UG)可消失晶闸管导通的条件:晶闸管关断的条件:当Id<维持电流IH后关断7三、晶闸管的伏安特性晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。ABCDE8正向(uAK>0)正向阻断状态:当ug=0,uAK<UDSM,元件中有很小的电流(正向漏电流)流过,处于截止状态(称为正向阻断状态),简称断态。正向击穿:当ug=0,uAK=UDSM,晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态。UDSM称为断态不重复峰值电压,或用UBO表示称正向转折电压。正向导通状态:ug>0,uAK>0,晶闸管导通,其电流的大小由负载决定,阳极和阴极间的管压降很小。反向(uAK<0)反向截止状态:当uAK<URSM,元件中有很小的反向电流(反向漏电流)流过,处于截止状态。反向击穿:当uAK=URSM,晶闸管突然由反向截止状态转化为导通状态。URSM称为反向不重复峰值电压,或用UBR表示称反向击穿电压。139四、晶闸管的主要参数为了正确选用晶闸管元件,必须要了解它的主要参数,一般在产品目录上给出了参数的平均值或极限值,产品合格证上标有元件的实测数据。,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压。UDRM=UDSM-100在选择晶闸管时还要考虑留有足够的余量,一般:晶闸管的UDRM应等于所承受的正向电压的(2~3)倍。,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压。URRM=URSM-(额定电流)IT在环境温度不大于40度的标准散热及全导通的条件下,晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)平均值,称为额定通