19电工学第七版_第19章电工学-电力电子技术.ppt

19.1 电力电子器件 电力电子器件的符号 电力电子器件的主要性能指标 19.1.2 晶闸管 1. 基本结构 2. 工作原理 双向晶闸管 可关断晶闸管 19.1.3 功率晶体管、功率场效应晶体管 和绝缘栅双极晶体管 1. 功率晶体管 19.2 可控整流电路 19.2.1 可控整流电路 工作原理 19.2.2 晶闸管的保护 1. 晶闸管的过流保护 1 快速熔断器保护 2 过流继电器保护 2. 晶闸管的过压保护 1 阻容保护 19.2.3 单结晶体管触发电路 1. 单结晶体管 2 工作原理 2. 单结晶体管触发电路 1 振荡电路 2 振荡过程分析 3. 应用举例 1 电瓶充电机电路 工作原理 19.3 逆变电路 19.3.1 电压型单相桥式逆变电路 19.3.2 电压型三相桥式逆变电路 3. 负载相电压与线电压波形 19.3.3 正弦波脉宽调制 19.4 交流调压电路 简单的交流调压电路 电路 特点 1. 电路接入电感性负载时，二极管D1、D2起 续流作用。 2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控制 极必须加独立的触发信号。 2 T1 T2 D1 D2 u uO R L + - + - 晶闸管承受过电压、过电流的能力很差，这是它的主要缺点。 晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部断炉或开路。例如一只100A的晶闸管过电流为400A时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损坏； 晶闸管耐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。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。 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。 ~ 3 过流截止保护 在输出端 直流输 或输入端 交流侧 接入过电流继电器，当电路发生过流故障时，继电器动作，使电路自动切断。 在交流侧设置电流检测电路，利用过电流信号控制触发电路。当电路发生过流故障时，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减小或立即关断。 ~ R L C R 2 硒碓保护 利用电容吸收过压。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。 硒碓保护 硒整流片 C R R C R C 晶闸管元件 的阻容保护 B2 第二基极 B1 N 欧姆接触 电阻 P 发射极E 第一基极 PN结 N型硅片 a 示意图 单结晶体管结构示意图及其表示符号 b 符号 1 结构 B2 E B1 ? UE ? UBB+UD UP 时 PN结反偏，IE很小； PN结正向导通, IE迅速增加。 UE ? UP时 ? ? – 分压比 0.5~ 0.9 UP – 峰点电压 UD – PN结正向导通压降 B2 B1 UBB E UE + _ + _ RP + _ + _ 等效电路 测量单结晶体管的实验电路 由图可求得 RE RB1 RB2 A UBB E UE + _ RP + _ + _ B2 B1 RE 3 单结晶体管的伏安特性 UV、IV 谷点电压、电流 : 维持单结管导通的最小 电压、电流。 UP 峰点电压 ： 单结管由截止变导通 所需发射极电压。 Ip IV o IE UE UP 峰点电压 UV 谷点电压 V 负阻区 截止区 饱和区 UE UP后，大量空穴注入基区，致使IE增加、UE反而下降，出现负阻-负阻区。 P 1 UE UP时单结管截止； UE UP时单结管导通， UE UV时恢复截止。 单结晶体管的特点 2 晶体管的峰点电压UP与外 加固定电压UBB及分压比? 有关，峰点电压UP或分压比?不同，则峰值电 压UP不同。 3 不同单结晶体管的谷点电压UV和谷点电流IV都 比一样。谷点电压大约在2 ~ 5V之间。常选用 ?稍大一些， UV稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。 B2 E B1 单结晶体管弛张振荡电路 单结晶体管弛张 振荡电路利用单结管 的负阻特性及RC电路 的充放电特性组成频 率可调的振荡电路。 ug R2 R1 R U uC E + C + _ _ + _ 50? 100k? 300? 0. 47?F 设通电前uC 0。 接通电源U, 电容C经电阻R充电。电容电压uC逐渐升高。 当uC ? UP时,单结管导通,电 容C放电,R1上得到一脉冲电压。 Up UV Up-UD uC ?t ug ?t 电容放电至 uC ? Uv时，单