電力電子三相橋式半控整流電路(編輯修改稿)
2025-06-24 00:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子二極管和晶體二極管之分，電子二極管現(xiàn)已很少見到，比較常見和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦?，幾乎在所有的電子電路中，都要用到半?dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。 二極管的管壓降：硅二極管（不發(fā)光類型），發(fā)光二極管正向管壓降為隨不同發(fā)光顏色而不同。 主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：，—，—，正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。 二極管的電壓與電流不是線性關(guān)系，所以在將不同的二極管并聯(lián)的時(shí)候要接相適應(yīng)的電阻。 二極管的特性曲線 與PN結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦?。硅二極管典型伏安特性曲線（圖）。在二極管加有正向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小；，電流開始按指數(shù)規(guī)律增大，通常稱此為二極管的開啟電壓；，二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，通常稱此電壓為二極管的導(dǎo)通電壓，用符號(hào)UD表示。 對(duì)于鍺二極管。 在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時(shí)，電流極小，流值為反向飽和電流IS。當(dāng)反向電壓超過某個(gè)值時(shí)，電流開始急劇增大，稱之為反向擊穿，稱此電壓為二極管的反向擊穿電壓，用符號(hào)UBR表示。不同型號(hào)的二極管的擊穿電壓UBR值差別很大，從幾十伏到幾千伏。 二極管的反向擊穿 齊納擊穿 反向擊穿按機(jī)理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下，因勢(shì)壘區(qū)寬度很小，反向電壓較大時(shí)，破壞了勢(shì)壘區(qū)內(nèi)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，使價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，勢(shì)壘區(qū)寬度較寬，不容易產(chǎn)生齊納擊穿。 雪崩擊穿 另一種擊穿為雪崩擊穿。當(dāng)反向電壓增加到較大數(shù)值時(shí)，外加電場(chǎng)使電子漂移速度加快，從而與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞，把價(jià)電子撞出共價(jià)鍵，產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子空穴被電場(chǎng)加速后又撞出其它價(jià)電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿，若對(duì)其電流不加限制，都可能造成PN結(jié)永久性損壞。 二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。 二極管的類型 二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個(gè)“PN結(jié)。由于是點(diǎn)接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電第四章 三相橋式半控整流電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理目前在各種整流電路中，應(yīng)用最廣泛的就是三相橋式可控整流電路，三相橋式可控整流電路里面又分為三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路，由于三相橋式半控整流電路比三相橋式全控整流電路的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更經(jīng)濟(jì)，所以在中等容量裝置或要求不可逆的電力拖動(dòng)腫應(yīng)用比較廣泛，他由共陰極法的三相半波可控整流電路與共陽(yáng)極接法的三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，因此這種接法建有不可控和可控的特點(diǎn)，共陽(yáng)極組有三個(gè)整流二極管，總是在自然換相點(diǎn)換流，使電流換到比陰極電壓更低的一相，而共陰極組的3個(gè)晶閘管則要再觸發(fā)后才能換到陽(yáng)極電位高的一個(gè)。輸出整流電壓的波形是3組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管控制角α，可獲得0~~(U2為變壓器二次側(cè)電壓)的直流電壓。VT1，VT3，VT5為觸發(fā)相位差互差120度的晶閘管，VD4，VD6，VD2為整流二極管，由這6個(gè)管子組成的三相橋式半控整流電路他們的導(dǎo)通順序是VT1VD2VT3VD4VT5VD6整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要，也是應(yīng)用得最為廣泛的電路，不僅應(yīng)用于一般工業(yè)領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及其他領(lǐng)域。三相橋式半控整流電路的相關(guān)參數(shù)和不同性質(zhì)負(fù)載的工作情況進(jìn)行對(duì)比分析與研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，這不僅是電力電子電路理論學(xué)習(xí)的重要一環(huán)。三相橋式整流電路里，在任何瞬間，只要控制晶閘管的導(dǎo)通，相串聯(lián)的另一個(gè)器件是一個(gè)不可控二極管，所以稱為半控整流電路。方案介紹三相橋式半控整流電路由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽(yáng)極接法的三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，因此，這種電路兼有可控和不可控的特性。共陽(yáng)極組3個(gè)整流二極管總是在自然換相點(diǎn)換流，使電流換到比陰極電位更低的一相；而共陰極組3個(gè)晶閘管則要在觸發(fā)后才能換到陽(yáng)極電位高的一個(gè)。輸載電流在整個(gè)穩(wěn)態(tài)工作過程中保持恒值，因此不論控制角a為何值，負(fù)載電流如總是單向流動(dòng)，而且變化很小。在一個(gè)周期中，器件工作情況如下：在wt1～wt2期間，a相電壓最高，VD1導(dǎo)通。在wt2～wt3期間，b相電壓最高，VD2導(dǎo)通，在wt3～w t4期間，c相電壓最高，VD3導(dǎo)通。此后，在下一周期相當(dāng)于wt1的位置即 wt4的時(shí)刻，VD1又導(dǎo)通，如此重復(fù)前一周期的工作情況 。因此，一周中 VD1，VD2，VD3輪流導(dǎo)通。每管各導(dǎo)通120176。在相電壓的交點(diǎn)wt1，wt2，wt3處，均出現(xiàn)了二極管換相，即電流由一個(gè)二極管向另一個(gè)二極管轉(zhuǎn)移，稱這些交點(diǎn)為自然換相點(diǎn)。對(duì)三相半波可控整流電路而言，自然換相點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1