【正文】 。 1958年商業(yè)化 。 電壓驅(qū)動型 —— 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。 圖 11 電力電子器件在實際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成 控 制 電 路 檢測 電路 驅(qū)動 電路 R L 主電路 V 1 V 2 保護(hù)電路 在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個系統(tǒng)正?？煽窟\行 二 應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成 電氣隔離 控制電路 8 半控型器件（ Thyristor） —— 通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。 電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。 主電路（ Main Power Circuit） —— 電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。1 第 1章 晶閘管及可控整流電路 半控型器件 —— 晶閘管 單相橋式可 控整流電路 三相橋式可控整流電路 反電勢負(fù)載的特點 本章作業(yè) 2 電子技術(shù)的基礎(chǔ) ——— 電子器件：晶體管和集成電路 電力電子電路的基礎(chǔ) ——— 電力電子器件 本章主要內(nèi)容： 概述電力電子器件的 概念 、 特點 和 分類 等問題。 2）分類 : 電真空器件 (汞弧整流器 ) 半導(dǎo)體器件 (采用的主要材料硅） 仍然 一 電力電子器件的概念和特征 電力電子器件 5 能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 一 電力電子器件的概念和特征 3）同處理信息的電子器件相比的一般特征： 6 通態(tài)損耗 是器件功率損耗的主要成因。 全控型器件（ IGBT,MOSFET) —— 通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān) 斷，又稱自關(guān)斷器件。 三 電力電子器件的分類 按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類： 10 普通晶閘管 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 晶閘管的基本特性 晶閘管的主要參數(shù) 晶閘管的派生器件 11 半控器件 — 晶閘管 開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時代 。 有三個聯(lián)接端 。由以上式可得 ： 圖 13 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 a) 雙晶體管模型 b) 工作原理 按 晶體管的工作原理 ，得： 111 C B OAc III ?? ?222 C B OKc III ?? ?GAK III ??21 ccA III ??（ 12） （ 11） （ 13） （ 14） )(1 21C B O 2C B O 1G2A ???????? IIII （ 15） 15 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 在低發(fā)射極電流下 ? 是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后， ? 迅速增大。 IA實際由外電路 決定 。 承受正向電壓時 ， 僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通 。 正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓 Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。 反向阻斷狀態(tài)時 ， 只有極小的反相漏電流流過 。 通態(tài) （ 峰值 ） 電壓 UT —— 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓 。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。 對同一晶閘管來說，通常 IL約為 IH的 2~4倍。IT=100A。 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt —— 指在規(guī)定條件下 ， 晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率 。 普通晶閘管關(guān)斷時間數(shù)百微秒 ， 快速晶閘管數(shù)十微秒 ，高頻晶閘管 10?s左右 。 有兩個主電極 T1和 T2，一個門極 G。 具有正向壓降小、關(guān)斷時間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點。 34 晶閘管的串聯(lián) 晶閘管的并聯(lián) 35 晶閘管的串聯(lián) 問題 ：理想串聯(lián)希望器件分壓相等 ， 但因特性差異 ， 使器件電壓分配不均勻 。 36 晶閘管的串聯(lián) 靜態(tài)均壓措施 ： 選用參數(shù)和特性盡量一致的器件 。 采用門極強脈沖觸發(fā)可以顯著減小器件開通時間的差異 。 用門極強脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流 。 按電路結(jié)構(gòu)可分為 橋式電路 和 零式電路 。 39 單相可控整流電路 電阻負(fù)載 電阻電感負(fù)載 帶續(xù)流二極管的 電阻電感負(fù)載 40 單相半波可控整流電路 圖 19 單相半波可控整流電路及波形 帶電阻負(fù)載的工作情況 變壓器 T起變換電壓和電氣隔離的作用 。 導(dǎo)通角 ：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用 θ表示 。 數(shù)量關(guān)系 (id近似恒為 Id） dd V T 2 II ??? ??（ 12） d2dVT 2)(21 ItdII?????????? ? （ 13） dd V D R II ??? 2?? （ 14） d2 2dVD 2)(21R ItdII ??????????? ? ?（ 15） 44 單相半波可控整流電路 VT的 ? 移相范圍為 180?。 單相半波可控整流電路的特點 45 單相橋式全控整流電路 單相全控橋式整流電路 單相半控橋式整流電路 46 單相全控橋式整流電路 1) 帶電阻負(fù)載的工作情況 a) u ( i ) ? ? t ? t ? t 0 0 0 i 2 u d i d b) c) d) d d ? ? u VT 1,4 圖 112 單相全控橋式 帶電阻負(fù)載時的電路及波形 工作原理及波形分析 VT1和 VT4組成一對橋臂 ， 在u2正半周承受電壓 u2， 得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通 ， 當(dāng) u2過零時關(guān)斷 。 ?????????????? ? 2s i n212)(d)s i n2(21 222VT RUttRUI （ 18） ??????????????? ? 2s i n21)()s i n2(1 2222 RUtdtRUII （ 19） II 21VT ? （ 110） ? ? t ? t ? t 0 0 0 i 2 u d i d b) c) d) d d ? ? u VT 1,4 49 單相全控橋式整流電路 2）帶阻感負(fù)載的工作情況 u 2 O ? t O ? t O ? t u d i d i 2 b) O ? t O ? t u VT 1,4 O ? t O ? t I d I d I d I d I d i VT 2,3 i VT 1,4 圖 113 單相全控橋帶 阻感負(fù)載時的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài) ， id的平均值不變 。 VT2和 VT3導(dǎo)通后 ， VT1和 VT4承受反壓關(guān)斷 ， 流過 VT1和 VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到 VT2和 VT3上 ， 此過程稱 換相 ， 亦稱 換流 。 ddT 21 II ?ddT 1 III ??晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 REui ?? dd與電阻負(fù)載時相比，晶閘管提前了電角度 δ停止導(dǎo)電， δ稱為停止導(dǎo)電角， 212s inUE???（ 112） b) i d O E u d ? t I d O ? t ? q ? 52 單相全控橋式整流電路 當(dāng) α ?時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。 為了克服此缺點 ， 一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián) 一個 平波電抗器 。 變壓器不存在直流磁化的問題 。 從上述后兩點考慮 ， 單相全波電路有利于在 低輸出電壓的場合 應(yīng)用 。 57 單相半控橋式整流電路 單相半控橋帶 阻感負(fù)載 的情況 圖 119 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形 在 u2正半周 ， u2經(jīng) VT1和 VD4向負(fù)載供電 。 VT3和 VD4續(xù)流 ，ud又為零 。 續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降 ， 有利于降低損耗 。 負(fù)載容量較大 ， 或要求直流電壓脈動較小 、容易濾波 。 圖 120 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及 a =0?時的波形 1)電阻負(fù)載 自然換相點 ： 二極管換相時刻為 自然換相點 ，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角 a的起點，即 a =0?。 ?30?的情況 (圖 123) 特點：負(fù)載電流斷續(xù) ， 晶閘管導(dǎo)通角小于 120? 。 )Ud/U2圖 124 三相半波可控整流電路 Ud/U2隨 a變化的關(guān)系 1－電阻負(fù)載 2－電感負(fù)載 3－電阻電感負(fù)載 67 三相半波可控整流電路 負(fù)載電流平均值為 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即 RUI dd ?（ 115） 222RM UUUU ????（ 116） 68 三相半波可控整流電路 2）阻感負(fù)載 圖 125 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時的電路及 ? =60?時的波形 特點：阻感負(fù)載 ， L值很大 ，id波形基本平直 。 id波形有一定的脈動 ， 但為簡化分析及定量計算 ， 可將 id近似為一條水平線 。 0 30 60 90 1 2 0 1 5 00 . 40 . 81 . 21 . 1 7321? / ( 176。 三相橋式全控整流電路 T1T3T5T4T6T2Id 1Id 2Io OR / 2R / 2abcbacT rORiaidudT3T5T1T6T2T41d2d(a)三相半波共陰極組和共陽極組串聯(lián)的電路 (b)三相橋式全控整流電路 73 三相橋式全控整流電路 三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路 共陰極組 —— 陰極連接在一起的3個晶閘管 （ VT1，VT3， VT5） 共陽極組 —— 陽極連接在一起的3個晶閘管 （ VT4，VT6， VT2） 圖 125 三相橋式 全控整流電路原理圖 導(dǎo)通順序： VT1－ VT2 － VT3－ VT4