【文章內(nèi)容簡介】 ，晶閘管才被稱為半控型器件。 只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。 可關(guān)斷晶閘管 可關(guān)斷晶閘管簡稱 GTO 1） 可關(guān)斷晶閘管的工作原理 圖 GTO 的結(jié)構(gòu)、等效電路和圖形符號(hào) GTO 的導(dǎo)通機(jī)理與 SCR 是完全一樣的。 GTO 一旦導(dǎo)通之后，門極信號(hào)是可以撤除的，在制作時(shí)采用特殊的工藝使管子導(dǎo)通后處于臨界飽和，而不像普通晶閘管那樣處于深飽和狀態(tài)，這樣可以用門極負(fù)脈沖電流破壞臨界飽和狀態(tài)使其關(guān)斷。 GTO 在關(guān)斷機(jī)理上與 SCR 是不同的。門極加負(fù)脈沖即從門極抽出電流（即抽出飽和導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的大量載流子），強(qiáng)烈正反饋使器件退出飽和而關(guān)斷。 晶閘管具有驅(qū)動(dòng)簡單 第 3 章 主電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)原理方框圖如 所示： 圖 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)主體電路原理及說明 帶電阻負(fù)載的電路圖及波形圖 單相電源輸出 驅(qū)動(dòng)電路 負(fù)載電路 保護(hù)電路 整流電路 帶電感負(fù)載的電路圖及波形圖 假設(shè) ，工作于穩(wěn)定狀態(tài)，負(fù)載電流連續(xù)，近似為一平直的直線。 (1) 工作原理 在電源電壓 2u 正半周期 間， VT VT4 承受正向電壓 ， 若在 ???t 時(shí) 觸發(fā) ，VT VT2 導(dǎo)通，電流經(jīng) VT負(fù)載、 VT4和 T二次側(cè)形成回路，但由于大電感的存在， 2u 過零變負(fù)時(shí)，電感上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使 VT VT4 繼續(xù)導(dǎo)通，直到 VTVT2 被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)， VT VT4 承受反相電壓而截止。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負(fù)值部分。 在電源電壓 2u 負(fù)半周期間，晶閘管 VT VT2 承受正向電壓，在 ??? ??t 時(shí)觸發(fā)， VT VT4 導(dǎo)通， VT VT2 受反相電壓截止，負(fù)載電流從 VT VT4中換流RL???至 VT VT2中在 ?? 2?t 時(shí)，電壓 2u 過零， VT VT2 因電感中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直導(dǎo)通，直到下個(gè)周期 VT VT4 導(dǎo)通時(shí)， VT VT2 因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當(dāng) 2??? 時(shí)，負(fù)載電流 di 才連續(xù)，當(dāng) 2??? 時(shí)，負(fù)載電流不連續(xù)，而且輸出電壓的平均值均接近零，因此這種電路控制角的移相范圍是 20 ?? 。 （ 1） 輸出電壓平均值 dU 和輸出電流平均值 dI (321) (322) （ 2）晶閘管的電流平均值 dTI 和有效值 TI (323) (324) （ 3）輸出電流有效值 I和變壓器二次電流有效值 2I (325) （ 4）晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓均為 ddT 21II ?dIII ?? 222U? ? ? ? ? ???????? c osπ22ds i n2π1 222d UUttUU ??? ? ?RUI dd?dT 21 II ? 原理圖的分析 Ti 2i dLRu dV T 3V T 1V T 2 V T 4u 1u 2單 結(jié) 晶 閘 管 觸 發(fā) 電 路 1單 結(jié) 晶 閘 管 觸 發(fā) 電 路 2單 結(jié) 晶 閘 管 觸 發(fā) 電 路 3單 結(jié) 晶 閘 管 觸 發(fā) 電 路 4 該電路主要由四部分構(gòu)成，分別為電源，過電保護(hù)電路，整流電路和觸發(fā)電路構(gòu)成。輸入的信號(hào)經(jīng)變壓器變壓后通過過電保護(hù)電路，保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時(shí)，不至于傷害到晶閘管和負(fù)載。在電路中還加了防雷擊的保護(hù)電路。然后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號(hào)輸入整流電路中。整流電路中的晶閘管在觸發(fā)信號(hào)的作用下動(dòng)作，以發(fā)揮整流電路的整流作用。 在電路中 ,過電保護(hù)部分我們分別選擇的快速熔斷器做過流保護(hù) ,而過壓保護(hù)則采用 RC 電路。這部分的選擇主要考慮到電 路的簡單性，所以才這樣的保護(hù)電路部分。整流部分電路則是根據(jù)題目的要求，選擇的我們學(xué)過的單相橋式整流電路。該電路的結(jié)構(gòu)和工作原理是利用晶閘管的開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)將交流變?yōu)橹绷鞯墓δ?。觸發(fā)電路是由設(shè)計(jì)題目而定的，題目要求了用單結(jié)晶體管直接觸發(fā)電路。單結(jié)晶體管直接觸發(fā)電路的移相范圍變化較大，而且由于是直接觸發(fā)電路它的結(jié)構(gòu)比較簡單。一方面是方便我們對(duì)設(shè)計(jì)電路中變壓器型號(hào)的選擇。 第 4 章 輔助電路的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 對(duì)于使用晶閘管的電路，在晶閘管陽極加正向電壓后，還必須在門極與陰極之間加觸發(fā)電壓，使晶閘管在需要導(dǎo) 通的時(shí)刻可靠導(dǎo)通。驅(qū)動(dòng)電路亦稱觸發(fā)電路。根據(jù)控制要求決定晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻，對(duì)變流裝置的輸出功率進(jìn)行控制。觸發(fā)電路是變流裝置中的一個(gè)重要組成部分，變流裝置是否能正常工作，與觸發(fā)電路有直接關(guān)系，因此，正確合理地選擇設(shè)計(jì)觸發(fā)電路及其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是保證晶閘管變流裝置安全，可靠，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提。 觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。觸發(fā)電路對(duì)其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求： ① 觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓。 ② 觸發(fā)信號(hào)應(yīng) 有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。 由閘管的門極伏安特性曲線可知，同一型號(hào)的晶閘管的門極伏安特性的分散性很大，所以規(guī)定晶閘管元件的門極阻值在某高阻和低阻之間，才可能算是合格的產(chǎn)品。晶閘管器件出廠時(shí)，所標(biāo)注的門極觸發(fā)電流 Igt、門極觸發(fā)電壓 U是指該型號(hào)的所有合格器件都能被觸發(fā)導(dǎo)通的最小門極電流、電壓值，所以在接近坐標(biāo)原點(diǎn)處以觸發(fā)脈沖應(yīng)一定的寬度且脈沖前沿應(yīng)盡可能陡。由于晶閘管的觸發(fā)是有一個(gè)過程的，也就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時(shí)間。只有當(dāng)晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的掣住電流以上時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通 ，所以觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的寬度才能保證被觸發(fā)的晶閘管可靠的導(dǎo)通，對(duì)于電感性負(fù)載，脈沖的寬度要寬些，一般為 ~1MS，相當(dāng)于 50HZ、 18 度電度角。為了可靠地、快速地觸發(fā)大功率晶閘管，常常在 觸發(fā)脈沖的前沿疊加上一個(gè)觸發(fā)脈沖。 ③ 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。 觸發(fā)脈沖的寬度要能維持到晶閘管徹底導(dǎo)通后才能撤掉，晶閘管對(duì)觸發(fā)脈沖的幅值要求是：在門極上施加的觸發(fā)電壓或觸發(fā)電流應(yīng)大于產(chǎn)品提出的數(shù)據(jù)，但也不 能太大，以防止損壞其控制極，在有晶閘管串并聯(lián)的場(chǎng)合，觸發(fā)脈沖的前沿越陡越有利于晶閘管的同時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通。 ④ 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。 例如單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，要求觸發(fā)脈沖的移項(xiàng)范圍是 0度 ~180 度，帶大電感負(fù)載時(shí)，要求移項(xiàng)范圍是 0度 ~90度；三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載時(shí)，要求移項(xiàng)范圍是 0 度 ~90 度。 ⑤ 觸發(fā)脈沖與主電路電源必須同步。 為了使晶閘管在每一個(gè)周期都以相同的控制角 ? 被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步，兩者的頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，以使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。觸發(fā)電路同時(shí)受控于電壓 uc 與同步電壓 us 控制。 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 在電力電子器件電路中，除了電力電子器件參數(shù)要選擇合適，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓保護(hù)，過電流保護(hù)， du/dt 保護(hù)和 di/dt 保護(hù)也是必不可少的。