【正文】 ?基本的是三相半波可控整流電路 ， 三相橋式全控整流電路 、 雙反星形可控整流電路 、 十二脈波可控整流電路等 ， 均可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析 。 ? 分析該電路的主要目的在于利用其簡單易學(xué)的特點 ， 建立起整流電路的基本概念 。 22 )( LRZ ???RL?? a rc t a n?tURitiL ?s i n2dd 2dd ??當(dāng) VT處于通態(tài)時，如下方程成立： 當(dāng) ωt =θ+ a 時， id = 0 θπα 工作過程 1) 0ωtα區(qū)域 2)ωt=α?xí)r刻 id=0 3)αωtα+θ區(qū)域 a )u1TV TRLu2uV Tudidu20 ? t1?2 ?? t? t? t? t? tug0ud0id0uV T0??b )c )d )e )f )+ +電感元件的一個重要特性：在穩(wěn)態(tài)條件下，電感兩端的電壓平均值恒等于零。 因此 IGBT所允許的最大集電極電流實際上根據(jù)動態(tài)掣住效應(yīng)確定。 ICUTUGEO當(dāng) UGE小于開啟電壓時， IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng) UGE大于開啟電壓時， IGBT 開通，導(dǎo)通后， IC 與 UGE 基本呈線性關(guān)系。如在柵源極間加正電壓 UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。 Ot0tiGiAIA9 0 % IA1 0 % IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6. GTO的動態(tài)特性 尾部時間 tt 陽極電流從 10%IA起減小到維持電流為止的時間間隔。 過大，誤導(dǎo)通 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt 在規(guī)定條件下，晶閘管能承受的最大通態(tài)電流上升率。 維持電流 IH 晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B 晶閘管上施加反向電壓時 ，伏安特性類似二極管的反向特性 。由式（ 11） ~式（ 14）得： )(1 21212aaIIIaI C B OC B OGA ????? (15) 晶體管的特性是： 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。 影響二極管開關(guān)速度的主要因素是 反向恢復(fù)時間。信息電子電路是電力電子器件的驅(qū)動電路。 常用：晶閘管相控整流電路，消耗無功功率、產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。治理：補(bǔ)償無功功率、抑制諧波。 4）電力電子器件盡管工作在開關(guān)狀態(tài)，但是自身的功率 損耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，為了保證不至于因 損耗散發(fā)的熱量導(dǎo)致器件溫度過高而損壞，不僅在器 件封裝上考慮散熱設(shè)計，而且在其工作時一般都還需 要設(shè)計安裝散熱器。 電力二極管 PN結(jié)的工作原理 電力二極管的結(jié)構(gòu)與基本特性 電力二極管的主要參數(shù) 電力二極管的主要類型 電力二極管的主要參數(shù) 正向平均電流 IF(AV) 在規(guī)定的管殼溫度和散熱條件下，所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。 阻斷狀態(tài) ： IG=0， ?1+?2很小。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時 ， 只有極小的反向漏電流流過 。 若晶閘管陽極電流小于維持電流，則晶閘管進(jìn)入阻斷狀態(tài)。 過大，門極局部過熱 晶閘管的派生器件 快速、逆倒、雙向、光控晶閘管 門極可關(guān)斷晶閘管 結(jié)構(gòu)與工作原理 動態(tài)特性 主要參數(shù) 門極可關(guān)斷晶閘管 晶閘管由于耐壓高、電流大和相對較強(qiáng)的過載能力，在高壓大功率領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)廣泛應(yīng)用。在這段時間里，繼續(xù)從門極抽出電流，陽極電流繼續(xù)減小，直至小于維持電流GTO關(guān)斷。但當(dāng) UGSUT（ UT為開啟電壓或閾值電壓）時，漏極和源極導(dǎo)電，流過漏極電流。 ICUTUGEO 特性 動態(tài)特性 輸入電壓（ uGE）和集電極電流（ IC）、輸出電壓（ uCE）的關(guān)系 ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0延遲時間 td 從驅(qū)動電壓 uGE的前沿上升至其幅值 10%時刻開始，到集電極電流 iC上升至其幅值的 10%所需時間 上升時間 tr 集電極電流 iC從其幅值 10%上升至 90%所需時間 開通時間 ton ton=td+tr ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0集射電壓 uCE的下降過程分為 tfv1和 tfv2兩段。 限制電流容量原因之一 IGBT的掣住效應(yīng)和安全區(qū) IGBT的掣住效應(yīng)和安全區(qū) ?正向偏臵安全工作區(qū) 規(guī)范開通過程、通態(tài)工作點最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大集電極功耗確定 IGBT在導(dǎo)通工作狀態(tài)的參數(shù)極限 范圍。換言之，在一個周期內(nèi)，電感儲存的能量等于釋放的能量。 Ti2aVT1VT3idR?u1u2a )bVT2VT4ud? t? t? t000i2udidb )c )d )ud( id)? ?uV T1 , 4 單相橋式全控整流電路 特點： ? 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。 三相可控整流電路 三相可控整流電路 三相半波可控整流電路 三相橋式全控整流電路 2. 三相半波可控整流電路 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc? =0O? t1? t2? t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1? t? t? t? t? t2. 三相半波可控整流電路 電路的特點： ? 變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免 3次諧波流入電網(wǎng)。 單相可控整流電路 單相半波可控整流電路 單相橋式可控整流電路 單相橋式全控整流電路 單相橋式半控整流電路 自學(xué) 單相全波可控整流電路 自學(xué) 第 2章 相控整流電路 單相可控整流電路 三相可控整流電路 變壓器漏感對整流電路的影響 有源逆變 電路 電容濾波的不可控整流電路 整流電路的諧波和功率因數(shù) 其他可控整流電路 本章小結(jié) 重點 重點 重點 ?單相可控整流電路簡單經(jīng)濟(jì) 、 直流輸出波形脈動大 ?交流測由三相電源供電 ?負(fù)載容量較大 ， 或要求直流電壓脈動較小 、 易濾波時采用 。 交流回路中含有直流分量 ，造成換流變壓器鐵芯飽和 ， 設(shè)備利用率下降 。 )s i n()s i n( t a n ????? ?????? ?e初始條件： ωt= ? ， id=0。溫度升高 ?動態(tài)掣住效應(yīng)比靜態(tài)掣住效應(yīng)所允許的集電極電流小。 UT=2~6V， UGE=15V 0放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICUCEU TUGE增加U GE 1UGE 2U GE 3擊穿區(qū) 特性 靜態(tài)特性 —— 轉(zhuǎn)移特性 集電極電流 IC和柵射電壓 UGE的關(guān)系，它表征 UGE對 IC的控制能力。 結(jié)構(gòu)和工作原理 增強(qiáng)型 UGS=0時，無導(dǎo)電溝道， ID=0 耗盡型 UGS=0時，存在導(dǎo)電溝道 結(jié)型 —— 靜電感應(yīng)晶體管 種類 功率場效應(yīng)晶體管 P溝道 空穴 N溝道 電子 絕緣柵型 功率 MOSFET垂直導(dǎo)電 利用 V型槽實現(xiàn)垂直導(dǎo)電 VVMOSFET 具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散 MOS結(jié)構(gòu) VDMOSFET 小功率 MOS橫向?qū)щ? 電壓電流能力 D G S N溝道 D S G P溝道 P N+ N+ N N+ N+ N+ P 溝道 S G D 無反向阻斷能力 無二次擊穿，寬安全工作區(qū) 多元功率集成器件 D G S N溝道 當(dāng)漏、源極間加正向電壓，柵、源極間 UGS=0時，漏源極之間無電流流過。在這段時間里，繼續(xù)從門極抽出電流，陽極電流逐漸減小，當(dāng) α 1+α 2≤1 后，內(nèi)部正反饋停止而使 GTO退出飽和。 關(guān)斷時間 tq tq=trr+tgr 普通晶閘管的時間約為幾百微秒 uA Ktt00tr rtg riAt1t2t3t4to f f斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt 在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 考慮到實際散熱條件、過載現(xiàn)象，留有 ~2倍的裕度。 IH稱為 維持 電流。 RN P NP N PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b)圖 17 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 ) 產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流 IG的電路 觸發(fā) 門極觸發(fā)電路 對晶閘管的驅(qū)動 反向截止 正向阻斷 晶閘管工作原理如以下方程所示 Ic1 = a1IA + ICBO1 (11) Ic2 = a2IK + ICBO2 (12) IK = IA + IG (13) IA = IC1 + IC2 (14) a1和 a2分別是晶體管 V1和 V2 的共基極電流增益； ICBO1和 ICBO2分別是 V1和 V2的共基極漏電流。 注意：電流、電壓反向問題 過沖 正偏壓時，正向偏壓降約為 1V左右；導(dǎo)通時，二極管看成是理想開關(guān)元件，因為它的開通時間很短； 但在關(guān)斷時，它需要一個反向恢復(fù)時間（ reverserrecovery time） 。 3）電力電子器件在實際應(yīng)用中往往由信息電子電路來控 制。 原因？ 整流電路、逆變電路應(yīng)用最為廣泛。有源電力濾波器