第8章 电力电子技术.ppt

8.1半导体直流稳压电源,8.2晶闸管及其应用,电力电子技术,第8章,电源变压器将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压u0稳定。,8.1半导体直流稳压电源,变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,8.1.1整流电路,1.单相半波整流电路,1）电路,Tr整流变压器,VD理想二极管,UD0，VD导通；UD0，I取决于外电路；,UD0，VD截止；I0，UD（负值）取决于外电路。,RL负载电阻,U1，U2正弦波,u20时，二极管导通，,2）工作原理,u20，D1，D3通，D2，D4止；,u2uo，D1、D3通，C充电,,,,,,C放电，指数规律，快,u2uo，D1、D3仍导通,uo正弦规律,uo仍为正弦规律,C放电，uo指数规律,有电容时的输出波形,,,,,u2正弦规律，慢,有电容时的输出波形,半波整流电容滤波时,,,没有电容时的输出波形,u2uo时充电，在u20、UGK0时,T1导通,,ib1ig,iC1igib2,,ic2ib2igib1,,,,T2导通,,形成正反馈,,晶闸管迅速导通；,T1进一步导通,,,1）晶闸管开始工作时，UAK加反向电压，或不加触发信号（即UGK0）；,晶闸管截止的条件,2）晶闸管正向导通后，令其截止，必须使UAK反向，或加大回路电阻，减小阳极电流使晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。,,结论,晶闸管具有单向导电性；,关断条件UAK反接,把阳极电流减小到维持电流以下。,正向导通条件A、K间加正向电压，G、K间加触发信号；,,,3.伏安特性,IG10A,,,IG2,,IG3,U--阳极、阴极间的电压,I--阳极电流,随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当UUBO时，晶闸管自动导通。正常工作时，UAK应小于UBO。UBO断态不重复峰值电压，又称正向转折电压。,正向特性,随着控制极触发电流IG的增大，正向转折电压下降，正常工作时，必须加触发电流使其导通。,导通后的晶闸管与二极管相似，管压降近似为常数，电流取决于外电路,控制极开路（IG0）时，晶闸管阻断（IA0）；,当UAKUBR时，反向击穿。正常工作时，反向电压必须小于UBR。UBR反向不重复峰值电压,反向阻断时，晶闸管反向电流近似为0，反向电压取决于外电路,反向特性,UAK0时，晶闸管反向阻断；,1）正向重复峰值电压UFRM,可以重复作用在晶闸管上的正向电压。即晶闸管正向耐压值。一般取UFRM80UBO。普通晶闸管正向重复峰值电压为100V---3000V。,控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向电压。一般取URRM80UBR。普通晶闸管URRM为100V--3000V,3）正向平均电流IF,晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管IF为1A---1000A。,4.主要参数,2）反向重复峰值电压URRM,晶闸管正向导通状态下，A，K两极间的电压平均值。一般为1V左右。,在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。,在室温下，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。,4）通态平均电压（管压降）UF,5）维持电流IH,6）控制极触发电压和电流UG、IG,晶闸管型号,通态平均电压组别,,额定电压级别,额定电流系列,晶闸管类型P---普通晶闸管K---快速晶闸管S---双向晶闸管,晶闸管,,晶闸管电压、电流级别,额定通态电流（IF）通用系列为,1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14种规格。,额定电压（UFRM）通用系列为,1000V以下的每100V为一级，1000V到3000V的每200V为一级。,通态平均电压（UF）等级一般用AI字母表示，由0.41.2V每0.1V为一级。,8.2.2可控整流电路,1.单相半波可控整流,（电阻性负载）,1）电路,u20，加上触发电压uG时，晶闸管导通；,u0u2，uT0,u00，uTu2,工作波形,控制角,导通角,-,,3）各电量计算,输出电压平均值,0O，180O，UO0.45U2,全导通,180O，0O，UO0V,全关断,调整，可调整输出电压的大小,,,0O180O连续可调,,UO00.45U2连续可调,,,,晶闸管上承受的最高正、反向电压,晶闸管的平均电流,输出电流平均值,,4）晶闸管的选择,电流的选择,IF（1.52）IT,电压的选择,UFRM（23）UFM,URRM（23）URM,单相半波可控整流电路，已知,求UO、IO、并选择晶闸管。,解,选晶闸管,可选用额定值为400V，50A的晶闸管,IF（1.52）IT35A,UFRMURRM（23）155.54400V,型号KP504,2.单相半控桥式整流电路,（电阻性负载）,1）电路,2）工作原理,两个晶闸管，两个二极管构成整流桥,半控桥,u20，没有触发脉冲时，都不通；u20,u20，加触发脉冲时，VT1，VD2通，VT2，VD1止；uOu2,u2a,,T1,RL,,D2,,u2b,,u2UA1时，控制极相对于A1加负脉冲，晶闸管反向导通，电流从A2流向A1。,8.2.4晶闸管的保护,晶闸管的过流、过压能力很差，是它的主要缺点。晶闸管正常工作时，必须采取过流、过压保护措施。,晶闸管的热容量很小，一旦过流，温度急剧上升，器件被烧坏。,晶闸管承受过电压的能力极差，电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。正向电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。,,,保护措施,1）过流保护,电路中加快速熔断器;加入方法如下图,快速熔断器,接在输出端,接在输入端,和晶闸管串联,过流继电器,在输出端装直流过电流继电器。,2）过压保护,阻容吸收,利用电容吸收过压。即将过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。,直流测,交流测,元件测,END,