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1、第19章 电力电子技术第1页，此课件共59页哦本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.了解晶闸管的基本构造、工作原理、特性曲线了解晶闸管的基本构造、工作原理、特性曲线了解晶闸管的基本构造、工作原理、特性曲线了解晶闸管的基本构造、工作原理、特性曲线 和主要参数；和主要参数；和主要参数；和主要参数；2.2.了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压 与电流的波形，了解单结晶闸管及其触发电路；与电流的波形，了解单结晶闸管及其触发电路；与电流的波形，了解单结晶闸管及其触发电路；
2、与电流的波形，了解单结晶闸管及其触发电路；3.3.了解了解了解了解逆变电路、变频电路和交流调压电路及斩逆变电路、变频电路和交流调压电路及斩逆变电路、变频电路和交流调压电路及斩逆变电路、变频电路和交流调压电路及斩 波电路的工作原理和应用。波电路的工作原理和应用。波电路的工作原理和应用。波电路的工作原理和应用。第第19章章 电力电子技术电力电子技术第2页，此课件共59页哦19.1 电力电子器件电力电子器件 (1)(1)不控器件不控器件不控器件不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管器件的导通和关断无可控功能。
3、如整流二极管(D)D)。(2)(2)半控器件半控器件半控器件半控器件器件的导通可控器件的导通可控器件的导通可控器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管但关断不可控。如普通晶闸管但关断不可控。如普通晶闸管但关断不可控。如普通晶闸管(T T)。(3)(3)全控器件全控器件全控器件全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸管(GTOGTO)、功率晶体管、功率晶体管、功率晶体管、功率晶体管(GTRGTR)、功率场效晶体管、功率场效晶体管、功率场效晶体管
4、、功率场效晶体管(VDMOSVDMOS)及及及及绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管(IGBTIGBT)。19.1.1 电力电子器件的分类电力电子器件的分类第3页，此课件共59页哦电力电子器件的符号电力电子器件的符号电力电子器件的符号电力电子器件的符号电力电子器件的主要性能指标电力电子器件的主要性能指标电力电子器件的主要性能指标电力电子器件的主要性能指标电压、电流、工作频率。电压、电流、工作频率。电压、电流、工作频率。电压、电流、工作频率。K K GGA AT TK K A AD DK K GGA AGTOGTOGSDVDMOSVDMOSBECGTRGTRGECIG
5、BTIGBT第4页，此课件共59页哦19.1.2 晶闸管晶闸管 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体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。器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。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，但它晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但
6、它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、调压及开的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开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。关等方面。关等方面。关等方面。优点：优点：优点：优点：体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、方便、寿命长、方便、寿命长、方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐容量大（正向平
7、均电流达千安、正向耐容量大（正向平均电流达千安、正向耐容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。压达数千伏）。压达数千伏）。压达数千伏）。（S Siliconilicon C Controlled ontrolled R Rectifierectifier）第5页，此课件共59页哦G控制极控制极1.1.基本结构基本结构基本结构基本结构K 阴极阴极阳极阳极 AP1P2N1N2晶闸管具有三个晶闸管具有三个晶闸管具有三个晶闸管具有三个PNPN结。结。结。结。(c)(c)结构结构结构结构K GA(b)(b)符号符号符号符号(a)(a)外形外形外形外形晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符
8、号晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号四四 层层 半半 导导 体体三三 个个PN 结结第6页，此课件共59页哦P1P2N1N2K GA晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于晶闸管相当于PNPPNP和和和和NPNNPN型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合PPNNNPAGK+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKG第7页，此课件共59页哦2.工作原理工作原理 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。形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程形成正反馈过程E EA A 0 0、E EG G 0 0A AKKGGEA+_R T1
9、T2EG_+第8页，此课件共59页哦EA+_R T1T2EGA_+K 晶闸管导通后，去晶闸管导通后，去掉掉E EG G ，依靠正反馈，依靠正反馈，仍可维持导通状态。仍可维持导通状态。2.工作原理工作原理E EA A 0 0、E EG G 0 0形成正反馈过程形成正反馈过程G第9页，此课件共59页哦晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件：(1)(1)晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间阳极与阴极之间)施加正向电压。施加正向电压。施加正向电压。施加正向电压。(2)(2)晶闸管控制电路晶闸管控制电路晶闸管
10、控制电路晶闸管控制电路(控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间控制极与阴极之间)加正向电加正向电加正向电加正向电压或正向脉冲压或正向脉冲压或正向脉冲压或正向脉冲(正向触发电压正向触发电压正向触发电压正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反依靠正反依靠正反依靠正反馈，馈，馈，馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件：(1)(1)必须使可控硅阳极电流
11、减小，直到必须使可控硅阳极电流减小，直到正反馈正反馈效应不效应不能维持。能维持。(2)(2)将阳极电源断开或者在晶闸管的将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反阳极和阴极间加反阳极和阴极间加反阳极和阴极间加反向电压。向电压。向电压。向电压。第10页，此课件共59页哦正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向特性反向特性URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBO正向转折电压正向转折电压IHOUIIG0IG1IG2+_+_反向转折电压反向转折电压正向平均电流维持电流维持电流U U3.伏安特性伏安特性第11页，此课件共59页哦4.主要参数主要参数(1)(1)正向重复峰值电
12、压正向重复峰值电压正向重复峰值电压正向重复峰值电压UDRM 晶闸管晶闸管控制极开路且正向阻断情况下控制极开路且正向阻断情况下,可以重复加在可以重复加在晶闸管晶闸管两端的正向峰值电压。两端的正向峰值电压。一般一般UDRM 比正向转折电压比正向转折电压UBO低低100V。(2)(2)反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM 晶闸管晶闸管控制极开路时控制极开路时,可以重复加在可以重复加在晶闸管晶闸管两端的反向两端的反向峰值电压。峰值电压。一般一般URRM 比反向转折电压比反向转折电压|UBO|低低100V。(3)(3)正向平均电流正向平均电流正向平均电流正向平均电流
13、IF 环境温度为环境温度为40C及及标准散热条件下，标准散热条件下，晶闸管处于晶闸管处于全导全导通时通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。第12页，此课件共59页哦IFt 2 如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为Im,则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。(4)(4)维持电流维持电流维持电流维持电流 I IHH 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状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。态所必须的最小电
14、流。态所必须的最小电流。态所必须的最小电流。第13页，此课件共59页哦晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义 导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别导通时平均电压组别共九级共九级共九级共九级,用字母用字母用字母用字母AIAI表示表示表示表示0.41.2V0.41.2V额定电压额定电压,用百位或千位数表示用百位或千位数表示取取UFRM或或URRM较小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流(IF)（晶闸管类型）（晶闸管类型）P-普通晶闸管普通晶闸管K-快速晶闸管快速晶闸管S-双向晶闸管双向晶闸管晶闸管晶闸管K P普通型普通型如如KP5-7表示表示额定正向平均电流为额定正向平均电流为
15、5A,额定电压为额定电压为700V。第14页，此课件共59页哦双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管特点：特点：特点：特点：相当于两个相当于两个相当于两个相当于两个晶闸管反向并晶闸管反向并晶闸管反向并晶闸管反向并联，两者共用联，两者共用联，两者共用联，两者共用一个控制极。一个控制极。一个控制极。一个控制极。晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管双向触发导通。触发导通。触发导通。触发导通。U UA2A2 U UA1A1时时时时 控制极控制极控制极控制极相对于相对于相对于相对于A A1 1加正脉冲，加正脉冲，加正脉冲，加正脉冲，u uGA1GA1 0 0，晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管正正正正向导通，电
16、流从向导通，电流从向导通，电流从向导通，电流从A A2 2流向流向流向流向A A1 1。U UA2A2 U UA1A1时时时时 控制极相对于控制极相对于控制极相对于控制极相对于A A1 1加负脉冲，加负脉冲，加负脉冲，加负脉冲，u uGA1GA1 0 0，晶闸管反晶闸管反晶闸管反晶闸管反向导通，电流从向导通，电流从向导通，电流从向导通，电流从A A1 1流向流向流向流向A A2 2。工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：(a)结构图结构图(b)GA1PNPNA2NNN(b)符号符号控制极控制极控制极控制极第二电极第二电极第二电极第二电极TA2GA1第一电极第一电极第一电极第一电极第15页，此
17、课件共59页哦可关断晶闸管可关断晶闸管符号：符号：符号：符号：K K GGA AGTOGTO特点：特点：特点：特点：控制极加正触发信号，晶控制极加正触发信号，晶控制极加正触发信号，晶控制极加正触发信号，晶闸管导通；闸管导通；闸管导通；闸管导通；控制极加负触发信号，控制极加负触发信号，控制极加负触发信号，控制极加负触发信号，晶闸管关断。晶闸管关断。晶闸管关断。晶闸管关断。GTOGTO全控示意图全控示意图全控示意图全控示意图K K GGA AiGiAR RE EA AiGiA第16页，此课件共59页哦19.1.3 功率晶体管、功率场效应晶体管功率晶体管、功率场效应晶体管功率晶体管、功率场效应晶体管
18、功率晶体管、功率场效应晶体管 和绝缘栅双极晶体管和绝缘栅双极晶体管和绝缘栅双极晶体管和绝缘栅双极晶体管1.1.功率晶体管功率晶体管功率晶体管功率晶体管2.2.功率场效应晶体管功率场效应晶体管功率场效应晶体管功率场效应晶体管3.3.绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管这种晶体管主要作为功率开关使用。这种晶体管主要作为功率开关使用。这种晶体管主要作为功率开关使用。这种晶体管主要作为功率开关使用。这种场效应管的漏极电流较大，可达几百这种场效应管的漏极电流较大，可达几百这种场效应管的漏极电流较大，可达几百这种场效应管的漏极电流较大，可达几百A A；耐压较高，；耐压较高，；耐
19、压较高，；耐压较高，漏漏漏漏-源电压可达千伏；效率较高、速度较快。源电压可达千伏；效率较高、速度较快。源电压可达千伏；效率较高、速度较快。源电压可达千伏；效率较高、速度较快。这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效应晶体管的这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效应晶体管的这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效应晶体管的这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效应晶体管的优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断时间优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断时间优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断时间优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断时间可缩短到可缩短到可缩短到可缩短到40ns40ns。
20、第17页，此课件共59页哦19.2 可控整流电路可控整流电路19.2.1 可控整流电路可控整流电路 1.1.单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路(1)电阻性负载电阻性负载电阻性负载电阻性负载 u u 0 0 时：时：时：时：若若若若u uG G G G=0=0=0=0，晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管不导通，不导通，不导通，不导通，u u 0 0 时时时时:晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管承受反向电压不导通承受反向电压不导通承受反向电压不导通承受反向电压不导通,u uO O O O=0,=0,=0,=0,u uT T T T=u u，故称可控整流。故称可控整流。故称
21、可控整流。故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压承受正向电压承受正向电压承受正向电压导导导导 通，通，通，通，uuoRL+uT+Tio第18页，此课件共59页哦 tO工作原理工作原理工作原理工作原理 t1 2 u u2 2 0 0时时时时:第19页，此课件共59页哦 tO tO 接电阻负载时接电阻负载时接电阻负载时接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形 控制角 t1 tO t22 tO导通角第20页，此
22、课件共59页哦整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值由公式可知：由公式可知：由公式可知：由公式可知：改变控制角改变控制角改变控制角改变控制角 ，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压，可改变输出电压U UOO。第21页，此课件共59页哦(2)(2)电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管 当电压当电压当电压当电压u过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在一段时间
23、内仍在一段时间内仍在一段时间内仍在一段时间内仍 维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。维持导通，失去单向导电作用。uuOR+uT+TLeL 在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中在电感性负载中,当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上当晶闸管刚触发导通时，电感元件上产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图极性如图极性如图极性如图)，电流不能跃变，电流不能跃变，电流不能跃变，电流不能跃变，将由零逐渐上升将由零逐渐上升将
24、由零逐渐上升将由零逐渐上升(见波形见波形见波形见波形)。第22页，此课件共59页哦 tO tO t1 tO t22 tO 工作波形工作波形工作波形工作波形第23页，此课件共59页哦u u 0 0 0 0时时时时：D D反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。u 0时：时：D正向导通正向导通,晶闸管晶闸管承受反向电压关断承受反向电压关断,电感元件电感元件L释放能量形成的电流经释放能量形成的电流经D构成回路构成回路(续流续流),),负载电负载电压压uOO波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同(见波形图见波形图)。电感
25、性负载电感性负载电感性负载电感性负载(加加加加续流二极管续流二极管续流二极管续流二极管)uuOR+uT+LTioDio+第24页，此课件共59页哦 tO工作波形工作波形工作波形工作波形(加续流二极管加续流二极管加续流二极管加续流二极管)iL t tO tO 2 第25页，此课件共59页哦2.单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路(1)(1)电路电路电路电路(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理 T T1 1和和和和D D2 2承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T1 1控制极加触发控制极加触发控制极加触发控制极加触发电压电压电压电压,则则则则T T1 1和和和和
26、D D2 2导导导导通，通，通，通，电流的通路为电流的通路为电流的通路为电流的通路为T1、T2 晶闸管晶闸管D1、D2晶体管晶体管aRLD2T1b电压电压电压电压u u 为正半周为正半周为正半周为正半周时：时：时：时：此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和D D2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。io+T1T2RLuOD1D2a u+b第26页，此课件共59页哦 T T2 2和和和和D D1 1承受正向承受正向承受正向承受正向电压。电压。电压。电压。T T2 2控制极加触发控制极加触发控制极加触发控制极加触发电压电压电压电压,则则
27、则则T T2 2和和和和D D1 1导导导导通，通，通，通，电流的通路为电流的通路为电流的通路为电流的通路为电压电压电压电压u u 为负半周为负半周为负半周为负半周时：时：时：时：bRLD1T2a此时，此时，此时，此时，T T1 1和和和和D D2 2均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。均承受反向电压而截止。io+T1T2RLuOD1D2a u+b第27页，此课件共59页哦 tO t tO tO(3)(3)(3)(3)工作波形工作波形2 第28页，此课件共59页哦(4)(4)输出电压及电流的平均值输出电压及电流的平均值第29页，此课件共59页哦两种常用可控整流电路
28、电路特点1.该电路只用一只晶闸管，且其上无反该电路只用一只晶闸管，且其上无反 向电压。向电压。2.晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D1D4uORLD3+-+-第30页，此课件共59页哦电路特点 1.电路接入电感性负载时，二极管电路接入电感性负载时，二极管D1、D2起起 续流作用。续流作用。2.由于由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两管控制的阴极相连，两管控制 极必须加独立的触发信号。极必须加独立的触发信号。(2)T1T2D1D2uuORL+-+-第31页，此课件共59页哦19.2.2 晶闸管的保护晶闸管的保护 晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的
29、主晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主要缺点。要缺点。要缺点。要缺点。晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部断炉或开路。结烧坏，造成元件内部断炉或开路。例如一只例如一只100A的的晶闸管晶闸管过电流为过电流为400A时，仅允许持续时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损坏；秒，否则将因过热而损坏；晶闸管耐受过电压的晶闸管耐受过电压的晶闸管耐受过电压的晶闸管
30、耐受过电压的能力极差，能力极差，能力极差，能力极差，电压超过其反向击穿电压时，即使时间极电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。第32页，此课件共59页哦1.1.晶闸管的过流保护晶闸管的过流保护晶闸管的过流保护晶闸管的过流保护(1)(1)快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护快速熔断器保护 电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在电路中加快速熔断器。当电路发生过流故
31、障时，它能在电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。的安全。的安全。的安全。与晶闸管串联接在输入端接在输出端快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。第33页，此课件共59页哦(2)(2)过流继电器保护过流继电器保护过流继电器保护过流继电器保护(3)(3)过流截止保护过流截
32、止保护过流截止保护过流截止保护 在输出端在输出端在输出端在输出端(直流输直流输直流输直流输)或输入端或输入端或输入端或输入端(交流侧交流侧交流侧交流侧)接入过电流继电接入过电流继电接入过电流继电接入过电流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切断。断。断。断。在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信
33、号控制触发电路。发电路。发电路。发电路。当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，当电路发生过流故障时，检测电路控制触发脉检测电路控制触发脉检测电路控制触发脉检测电路控制触发脉冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角冲迅速后移或停止产生触发脉冲，从而使晶闸管导通角减小或立即关断。减小或立即关断。减小或立即关断。减小或立即关断。第34页，此课件共59页哦RLC CR(2)(2)硒碓保护硒碓保护硒碓保护硒碓保护2.2.晶闸管的过压保护晶闸管的过压保护晶闸管的过压保护晶闸管
34、的过压保护(1)(1)阻容保护阻容保护阻容保护阻容保护 利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压的能量其实质就是将造成过电压的能量其实质就是将造成过电压的能量其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。硒碓保护(硒整流片)C CRRCRC晶闸管元件的阻容保护第35页，此课件共59页哦19.2.3 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路1.1.单结晶体管单结晶体管
35、单结晶体管单结晶体管B B2 2第二基极第二基极第二基极第二基极B B1 1N欧姆接触欧姆接触欧姆接触欧姆接触 电阻电阻电阻电阻P发射极发射极发射极发射极E E第一基极第一基极第一基极第一基极PN结N型硅片(a)(a)示意图示意图示意图示意图单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号单结晶体管结构示意图及其表示符号(b)(b)符符符符号号号号(1)(1)结构结构结构结构B B2 2E EB B1 1第36页，此课件共59页哦(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理 U UE E U UP P后，大量空穴注后，大量空穴注后，大量空穴注后，
36、大量空穴注入基区，致使入基区，致使入基区，致使入基区，致使IE增加、增加、增加、增加、UE反而下降，出现反而下降，出现反而下降，出现反而下降，出现负阻负阻负阻负阻-负阻区。负阻区。负阻区。负阻区。P第38页，此课件共59页哦(1)(1)U UE E U UP P时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，时单结管导通，U UE E U UV V时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。时恢复截止。单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点单结晶体管的特点(2)(2)晶体管的峰点电压晶体管的峰点电压晶体管的峰点电压晶体管的峰点电压U UP P与外与外与外与外 加固定电压加固定电压加固定电压加固定电
37、压U UBBBB及分压比及分压比及分压比及分压比 有关，有关，有关，有关，峰点电压峰点电压峰点电压峰点电压U UP P或或或或分压比分压比分压比分压比 不同，则峰值电不同，则峰值电不同，则峰值电不同，则峰值电 压压压压U UP P不同。不同。不同。不同。(3)不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压U UV V和和和和谷点电流谷点电流I IV V都都 比一样。谷点电压大约在比一样。谷点电压大约在2 5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些，U UV V稍小的单结晶体管，以增大输稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。出脉冲幅度和移相范围。B B2 2E EB B1 1
38、第39页，此课件共59页哦2.2.单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路(1)(1)振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张单结晶体管弛张单结晶体管弛张单结晶体管弛张振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管振荡电路利用单结管的负阻特性及的负阻特性及的负阻特性及的负阻特性及RCRC电路电路电路电路的充放电特性组成频的充放电特性组成频的充放电特性组成频的充放电特性组成频率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。率可调的振荡电路。ugR2 2R1
39、 1RUuC CE+C C+_+_5050 100k100k 300300 0.470.47 F F第40页，此课件共59页哦(2)(2)振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析振荡过程分析设通电前设通电前设通电前设通电前u uC C=0=0。接通电源接通电源接通电源接通电源U U,电容电容电容电容C C经电阻经电阻经电阻经电阻R R充充充充电。电。电。电。电容电压电容电压电容电压电容电压u uC C逐渐升高。逐渐升高。逐渐升高。逐渐升高。当当当当u uC C U UP P时时时时,单结管导通单结管导通单结管导通单结管导通,电电电电容容容容C C放电放电放电放电,R R1 1上得到一脉冲电压。上得
40、到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。上得到一脉冲电压。UpUVUp-UDuC Ctugt电容放电至电容放电至电容放电至电容放电至 u uC C U Uv v v v时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使时，单结管重新关断，使u uOO 0 0 0 0。ugR2 2R1 1RUuC CE+C C+_+_5050 100k100k 300300 0.470.47 F F第41页，此课件共59页哦注意：注意：注意：注意：R R值不能选的值不能选的值不能选的值不能选的太小，否则单结管不太小，否则单结管不太小，否则单结管不太小，否则单结管不能关断，电路亦不能能关断，电路亦不能能关
41、断，电路亦不能能关断，电路亦不能振荡振荡振荡振荡。uC CttuOOuPuV(b)(b)电压波形电压波形电压波形电压波形第42页，此课件共59页哦主电路主电路触发电路触发电路(3)(3)单结管触发的半控桥式整流电路单结管触发的半控桥式整流电路单结管触发的半控桥式整流电路单结管触发的半控桥式整流电路u1 1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+uC+RuL L+ug+u+第43页，此课件共59页哦1)1)1)1)整流削波整流削波整流削波整流削波U2M削削削削 波波波波UZ ZU2MtOtt整流整流整流整流Ru2+uO+uZ第44页，此课件共59页哦第45页，此课件共59页哦问问 题题
42、讨讨 论论1.1.单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发 电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？电路为什么接在同一个变压器上？目的：目的：目的：目的：保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零保证主电路和触发电路的电源电压同时过零(即即即即两者同步两者同步两者同步两者同步)，使电容在每半个周期均从零开始充电，从而，使电容在每半个周期均从零开始充电，从而
43、，使电容在每半个周期均从零开始充电，从而，使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同(即即即即 角一样角一样角一样角一样)以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。以使输出平均电压不变。2.2.触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？触发电路中，整流后为什么加稳压管？稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：稳压管的作用：是将整流后的电压变
44、成梯形是将整流后的电压变成梯形是将整流后的电压变成梯形是将整流后的电压变成梯形(即削波即削波即削波即削波)，使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。第一脉冲的时间，不受交流
45、电源电压变化的影响。第46页，此课件共59页哦3.3.一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？一系列触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角如何改变控制角？根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大根据晶闸管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，的条件下，即使去
46、掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，的条件下，即使去掉触发信号，仍能维持导通状态。因此，每半个周期中只有第一个触发脉冲起作用。每半个周期中只有第一个触发脉冲起作用。每半个周期中只有第一个触发脉冲起作用。每半个周期中只有第一个触发脉冲起作用。改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角改变充电时间常数即可改变控制角 。控制角控制角控制角控制角 变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。变化的范围称为移相范围。4.4.电压的调节电压的调节电压的调节电压的调节R 电容充电速度变慢电容充电速度变慢 uL L第47页，此课件共5
47、9页哦3.3.应用举例应用举例应用举例应用举例(1)(1)电瓶充电机电路电瓶充电机电路电瓶充电机电路电瓶充电机电路 该电瓶充电机电路使用元件较少，线路简单，该电瓶充电机电路使用元件较少，线路简单，该电瓶充电机电路使用元件较少，线路简单，该电瓶充电机电路使用元件较少，线路简单，具有过充电保护、短路保护和电瓶短接保护。具有过充电保护、短路保护和电瓶短接保护。具有过充电保护、短路保护和电瓶短接保护。具有过充电保护、短路保护和电瓶短接保护。TR1AVR2R4R3RPDDZC+_待待充充电电瓶瓶T1第48页，此课件共59页哦R1AVR2R4R3RPDDZC+_待待充充电电瓶瓶T1工作原理工作原理工作原理
48、工作原理 当待充电电瓶接入电路后，触发电路获得所需电源电当待充电电瓶接入电路后，触发电路获得所需电源电当待充电电瓶接入电路后，触发电路获得所需电源电当待充电电瓶接入电路后，触发电路获得所需电源电压开始工作。压开始工作。压开始工作。压开始工作。R R2 2 、R RP P、C C 、T T1 1 、R R3 3 、R R4 4 构成了单结晶体管触发电构成了单结晶体管触发电构成了单结晶体管触发电构成了单结晶体管触发电路路路路。第49页，此课件共59页哦 当电瓶电压充到一定数值时，使得当电瓶电压充到一定数值时，使得当电瓶电压充到一定数值时，使得当电瓶电压充到一定数值时，使得单结晶体管的峰单结晶体管的
49、峰单结晶体管的峰单结晶体管的峰点电压点电压点电压点电压U UP P大于稳压管大于稳压管大于稳压管大于稳压管D DZ Z的稳定电压，单结晶体管不能的稳定电压，单结晶体管不能的稳定电压，单结晶体管不能的稳定电压，单结晶体管不能导通，触发电路不再产生触发脉冲，充电机停止充电。导通，触发电路不再产生触发脉冲，充电机停止充电。导通，触发电路不再产生触发脉冲，充电机停止充电。导通，触发电路不再产生触发脉冲，充电机停止充电。R1AVR2R4R3RPDDZC+_待待充充电电瓶瓶T1第50页，此课件共59页哦R1AVR2R4R3RPDDZC+_待待充充电电瓶瓶T1 触发电路和可控整流电路的同步是由二极管触发电路
50、和可控整流电路的同步是由二极管触发电路和可控整流电路的同步是由二极管触发电路和可控整流电路的同步是由二极管D D和电阻和电阻和电阻和电阻R R1 1来来来来完成的。完成的。完成的。完成的。交流电压过零变正后交流电压过零变正后交流电压过零变正后交流电压过零变正后D D截止，电瓶电压通过截止，电瓶电压通过截止，电瓶电压通过截止，电瓶电压通过R R2 2 、R RP P向向向向C C充电。改变充电。改变充电。改变充电。改变R RP P之值，可设定电瓶的初始充电之值，可设定电瓶的初始充电之值，可设定电瓶的初始充电之值，可设定电瓶的初始充电电流。电流。电流。电流。交流电压过零变负后，电容通过交流电压过零