第8章功率电子电路第3版.ppt

第8章 功率电子电路 8.1 低频功率放大电路 8.1.1 概述 8.1.2 基本功率放大电路 8.1.3 集成功率放大器举例 8.2 直流稳压电源 8.2.1 单相桥式整流电路 8.2.2 滤波电路 8.2.3 串联型稳压电路 8.2.4 开关型稳压电路 8.3 功率半导体器件和变流电路 8.3.1 功率半导体器件 8.3.2 可控整流电路 *8.3.3 交流调压和变频电路 *8.3.4 直流调压电路 本章结束返回目录 第9章 变压器和电动机 晶闸管的等效模型 工作原理： 1）当UAK〉0、UGK≤0时，由于T2反偏，晶闸管处于正向阻断状态； 2）当UAK〉0、UGK〉0时，产生电流IG，又IC2=β2IB2，IC2=IB1，IC1=β1β2IB2，… 使T1、T2迅速饱和导通，即晶闸管全导通；此时若去掉UGK，晶闸管依然导通。 晶闸管的伏安特性 晶闸管的特性参数 （1）正向转折电压UBO； （2）正向阻断峰值电压UDRM； （3）反向转折电压UBR； （4）反向阻断峰值电压URRM ； （5）正向平均管压降UF； （6）额定正向平均电流IF； （7）维持电流IH 。 2. 绝缘门极双极晶体管（IGBT） 原理示意图及图形符号 晶闸管属半控型器件，因为它只能控制其导通，而不能控制其关断； IGBT属全控型器件，通过在门极加正向和反向电压来控制管子的导通和截止。 3. 集成门极换流晶闸管（IGCT） IGCT 是20世纪90年代开发的全控型半导体功率器件，正向导通时其机理与普通晶闸管相同；关断时，它能使阳极电流快速地由阴极转移至门极（故称为门极换流晶闸管），瞬间地从导通状态转为阻断状态。 特点：主回路接线简单、门极控制方便、大电流、高电压、工作频率高、开关速度快、开关能耗小等。比IGBT更适用于高电压、大容量的场合。 变流电路的四种基本类型： 整流（AC – DC）、逆变（DC – AC）、 直流调压（DC - DC）、交流调压及变频（AC - AC） 可控整流电路的功能是将交流电能转换成电压大小可 调的直流电能。 可控整流电路的结构形式： 单相半波、单相桥式、三相半波、三相桥式。 单相桥式全控整流电路 单相桥式全控整流电路 与8.2.1中的单相桥式整流电路的区别在于用4个晶闸管代替二极管，从而实现可控整流，即当晶闸管处于正向偏置时，还必须在其门极加正向触发脉冲，才能使其导通。 单相桥式全控整流电路波形图 控制角 导通角 θ 1）负载电压UL的平均值 3）变压器二次侧绕组i2的平均值 2）负载电流iL的平均值 单相相控式交流调压电路 UL的有效值： 1. 交流调压 1）相控式交流调压电路 双向晶闸管的图形符号及伏安特性 双向晶闸管 双向晶闸管相当于两只晶闸管反向并联，但同用一个门极，触发脉冲（可正可负）加在G和A1之间。则根据外加电压极性的不同，在触发脉冲的作用下，导通方向可从A2到A1，或反之。 例题8.3.1 调光台灯电路 触发二极管的伏安特性 2）斩控式交流调压电路 右图为单相斩控式交流调压电路。其中S1、S2为全控型功率器件（如IGBT），可以双向导通，并且双向都可以控制开通和关断。 原理图 波形图 2. 交流变频 变频电路原理图 交流变频是指将一种频率（如工频）的交流电变换成另一种频率的交流电。 常用于交流电动机的变频调速、中频电源、高频电源等。 正弦波脉宽调制方式（SPWM） 单相SPWM调制原理框图 正弦波脉宽调制信号的产生 单相变频电路输出电压 例题8.3.2 并联逆变器原理图 例题8.3.3 基本UPS的原理框图 图中市电经整流器变为直流后，分为两路：一路通过逆变重新变为工频交流电供给负载；一路对蓄电池进行充电，使市电中断时，UPS仍能保证负载的供电。 降压型斩波器原理图 直流调压电路也称斩波调压器，它利用半导体器件作直流开关，通过调节矩形波电压的占空比来改变输出电压的平均值。 负载电压UL的平均值： * * 8.1 低频功率放大电路 8.2 直流稳压电路 8.3 功率半导体器件和变流电路 8.1.1 概述 8.1.2 基本功率放大电路 8.1.3 集成功率放大器举例 对功放电路的要求： （1）输出功率尽可能大，即输出电流和输出电压都要尽可能大，因此功率管通常工作在近于极限状态； （2）非线性失真尽可能小，通常用负反馈等措施来实现； （3）效率要高。 集电极功耗要尽可能小 晶体管的工作状态 （a)甲类：波形好，但管耗大， 效率低。 （b)乙类：IC为零，因此管耗小， 但波形严重失真。 （c)甲乙类：介于甲、乙类之