《電工學A》PPT課件

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1、第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件19.2可控整流電路19.3逆變電路19.4交流調(diào)壓電路本章要求：1.了解晶閘管的基本構(gòu)造、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)；2.了解單相可控整流電路的可控原理和整流電壓與電流的波形，了解單結(jié)晶閘管及其觸發(fā)電路；3.了解逆變電路、變頻電路和交流調(diào)壓電路及斬波電路的工作原理和應用。第19章電力電子技術(shù)19.1電力電子器件(1)不控器件器件的導通和關(guān)斷無可控功能。如整流二極管(D)。(2)半控器件器件的導通可控,但關(guān)斷不可控。如普通晶閘管(T)。(3)全控器件器件的導通和關(guān)斷均具可控的功能。如可關(guān)斷晶閘管(GTO)、功率晶體管(GTR

2、)、功率場效晶體管(VDMOS)及絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。19.1.1電力電子器件的分類電力電子器件的符號電力電子器件的主要性能指標電壓、電流、工作頻率。KGATKADKGAGTOGSDVDMOSBECGTRGECIGBT19.1.2晶閘管晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導體器件。它的出現(xiàn)使半導體器件由弱電領(lǐng)域擴展到強電領(lǐng)域。晶閘管也像半導體二極管那樣具有單向?qū)щ娦裕膶〞r間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。優(yōu)點：體積小、重量輕、效率高、動作迅速、維修簡單、操作方便、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(shù)千伏）。（Si

3、liconControlledRectifier）G控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極陽極AP1P2N1N2晶閘管具有三個PN結(jié)。(c)結(jié)構(gòu)KGA(b)符號(a)外形晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及符號四層半導體三個PN結(jié)P1P2N1N2KGA晶閘管相當于PNP和NPN型兩個晶體管的組合PPNNNPAGK+KAT2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKG2.工作原理在極短時間內(nèi)使兩個三極管均飽和導通，此過程稱觸發(fā)導通。形成正反饋過程EA>0、EG>0AKGEA+_RT1T2EG_+EA+_RT1T2EGA_+K晶閘管導通后，去掉EG，依靠正反饋，仍可維持導通狀態(tài)。EA>0、EG>0形

4、成正反饋過程G2.工作原理晶閘管導通的條件：(1)晶閘管陽極電路(陽極與陰極之間)施加正向電壓。(2)晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。晶閘管導通后，控制極便失去作用。依靠正反饋，晶閘管仍可維持導通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：(1)必須使可控硅陽極電流減小，直到正反饋效應不能維持。(2)將陽極電源斷開或者在晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓。正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHOUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流?U3.伏安特性4.主要參數(shù)(1)正向重復峰值電

5、壓UDRM晶閘管控制極開路且正向阻斷情況下,可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般UDRM比正向轉(zhuǎn)折電壓UBO低100V。(2)反向重復峰值電壓URRM晶閘管控制極開路時,可以重復加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。一般URRM比反向轉(zhuǎn)折電壓

6、UBO

7、低100V。(3)正向平均電流IF環(huán)境溫度為40°C及標準散熱條件下，晶閘管處于全導通時可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值。IFt?2?如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。(4)維持電流IH在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時，晶閘管維持導通狀態(tài)所必須的最小電流。4.主要參數(shù)晶閘管型號及其含義導

8、通時平均電壓組別共九級，用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類型）P--普通晶閘管K--快速晶閘管S--雙向晶閘管晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A，額定電壓為700V。雙向晶閘管特點：相當于兩個晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個控制極。晶閘管雙向觸發(fā)導通。UA2>UA1時控制極相對于A1加正脈沖，uGA1>0，晶閘管正向?qū)?，電流從A2流向A1。UA2

9、PNPNA2NNN(b)符號控制極第二電極TA2GA1第一電極可關(guān)斷晶閘管符號：KGAGTO特點：控制極加正觸發(fā)信號，晶閘管導通；控制極加負觸發(fā)信號，晶閘管關(guān)斷。GTO全控示意圖KGAiGiAREAiGiA19.1.3功率晶體管、功率場效應晶體管和絕緣柵雙極晶體管1.功率晶體管2.功率場效應晶體管3.絕緣柵雙極晶體管這種晶體管主要作為功率開關(guān)使用。這種場效應管的漏極電流較大，可達幾百A；耐壓較高，漏-源電壓可達千伏；效率較高、速度較快。這種晶體管綜合了功率晶體管和功率場效應晶體管的優(yōu)點，具有較高的電壓與電流和工作頻率，其關(guān)斷時間可縮短到40ns。19.2可控整