【正文】 單相整流電路 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc? =0O? t1? t2? t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1? t? t? t? t? ta =0?時(shí)的工作原理分析： 變壓器二次側(cè) a相繞組和晶閘管 VT1的電流波形 ，變壓器二次繞組電流有直流分量 。 ? 三個(gè)晶閘管分別接入 a、b、 c三相電源，其陰極連接在一起為 共陰極接法 。 ?這時(shí)整流電壓 ud的波形和負(fù)載電流 id的波形與電感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同， ud的計(jì)算公式亦一樣。導(dǎo)通之后 ud=u2 ， 直至 |u2| = E， id 即降至 0 使得晶閘管關(guān)斷，此后 ud = E 與電阻負(fù)載時(shí)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 在 ? 角相同時(shí)， 整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。 至 ωt =π+? 時(shí)刻，給 VT2和 VT3加觸發(fā)脈沖，因 VT2和 VT3本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通。 ? VT2和 VT3組成另一對(duì)橋臂，在 u2負(fù)半周承受電壓 u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通。 數(shù)量關(guān)系 與電阻負(fù)載相同 ? ????? ?? ?????? 2c )c os1(22)(s i n22 1 222 UUttdUU dπ 2221 π s in 2( 2 s in ) d ( )2 π 2 π 4 πU U t t U????? ?? ? ??移相范圍是 0~π 導(dǎo)通角是 π－ a d 2d1 c o s0 .4 52U UIRR??? ? ??????42s i n22 ????RURUI晶閘管在工作中可能承受的最大正、反向電壓為電源電壓的峰值 dd V T 2 II ??? ??ddVT ItdII ??????? 2)(2 1 2 ??? ?dd VD II R ???2??若近似認(rèn)為 id為一條水平線，恒為 Id，則有 d2 2dVD 2)(21R ItdII ??????????? ? ?單相半波可控整流電路的 特點(diǎn) ? 簡(jiǎn)單 ， 但輸出脈動(dòng)大 。 u2負(fù)半周時(shí)段 。 a )V Tidb )c )d )e )f )g )LTRu1u2uV TudV DRiV DRuV TiV TId? t? t? t? tOOOO? ?? + ?iV DRu2udidId? t1? t? tOO續(xù)流二極管的作用： a. 提高整流平均電壓 Ud。 d 2 R L1 1 1d ( ) d ( ) d ( )2 π 2 π 2 πU u t u t u t? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?0L 01 d ( ) d 02 π 2 πLu t i?????? ????dRUU?負(fù)載阻抗角 ? 、 觸發(fā)角 a 、 晶閘管導(dǎo)通角 θ的關(guān)系 ?若 ?為定值 ， a 越大 ， 在 u2正半周 L儲(chǔ)能越少 ， 維持導(dǎo)電的能力就越弱 ， θ越小 ?若 ?為定值 ， ? (L) 越大 ， 則 L貯能越多 ， θ越大；且 ? 越大 ， 在 u2負(fù)半周 L維持晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就越接近晶閘管在 u2正半周導(dǎo)通的時(shí)間 ， ud中負(fù)的部分越接近正的部分 ，平均值 Ud越接近零 ， 輸出的直流電流平均值也越小 。 a )u1TV TRLu2uV Tudidu20 ? t1?2 ?? t? t? t? t? tug0ud0id0uV T0??b )c )d )e )f )+ +2. 阻感負(fù)載 a )u1TV TRLu2uV Tudidu20 ? t1?2 ?? t? t? t? t? tug0ud0id0uV T0??b )c )d )e )f )+ +2. 阻感負(fù)載 阻感負(fù)載的特點(diǎn) 電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。 數(shù)量關(guān)系 ? ????? ?? ?????? 2c )c os1(22)(s i n22 1 222 UUttdUU d這種通過(guò)控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)控制直流輸出電壓大小的方式稱為 相位控制方式 （ 相控方式） 當(dāng)觸發(fā)角 α=0時(shí)，直流輸出電壓平均值 Ud最大，隨著觸發(fā)角 α的增大， Ud減少，到 α=π時(shí)， Ud =0。 ?有源逆變電路可以看成是整流電路的另外一種工作方式，同一裝臵既可工作在整流狀態(tài)，又可工作在逆變狀態(tài)。 ?反向偏臵安全工作區(qū) 規(guī)范關(guān)斷過(guò)程、斷態(tài)工作點(diǎn)最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大最大允許電壓上升率確定 IGBT在阻斷工作狀態(tài)的參數(shù)極限 范圍。 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)。只要不超過(guò)額定結(jié)溫， IGBT可以工作在峰值電流范圍內(nèi)，峰值電流大約是額定值的 2倍。 ? 最大柵射極電壓 柵射極電壓是由柵極氧化層的厚度和特性所限制的，為了限制故障電流、確保長(zhǎng)期使用的可靠性，應(yīng)將柵極電壓限制在 20V之內(nèi)，其最佳值一般取 15V左右 。 tfv1 MOSFET單獨(dú)工作時(shí)的電壓下降時(shí)間 tfv2 MOSFET和PNP晶體管同時(shí)工作的電壓下降時(shí)間 只有在 tfv2段結(jié)束時(shí)， IGBT才完全進(jìn)入飽和狀態(tài) 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關(guān)斷延遲時(shí)間 ts 從驅(qū)動(dòng)電壓 uGE的后沿下降至其幅值 90%時(shí)刻開(kāi)始，到集電極電流 iC下降至其幅值的 90%所需時(shí)間 電流下降時(shí)間 tf 集電極電流 iC從其幅值 90%下降至 10%所需時(shí)間 關(guān)斷時(shí)間 toff toff=ts+tf 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集電極電流 iC的下降過(guò)程分為 tfi1和 tfi2兩段。 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)當(dāng) UGEUT，集電極電流 IC與 uCE成線性關(guān)系，不隨 uGE而變化， IGBT處于飽和區(qū)，導(dǎo)通壓降較小。在柵極施以負(fù)壓時(shí)， MOSFET內(nèi)導(dǎo)電溝道消失， PNP晶體管無(wú)基極電流， IGBT關(guān)斷。 結(jié)構(gòu)和工作原理 EGCN+Na )PN+N+PN+N+P+發(fā) 射 極 柵 極集 電 極注 入 區(qū)緩 沖 區(qū)漂 移 區(qū)J3J2J1GEC+++IDRd rICUJ 1b )GCc )EUd rN溝道 MOSFET與雙極型晶體管復(fù)合而成 ；以 GTR為主導(dǎo)元件、 N溝道 MOSFET為驅(qū)動(dòng)元件的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。 特性、 參數(shù)與 MOSFET類似，不再展開(kāi)討論。 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管適用于開(kāi)關(guān)電源、高頻感應(yīng)加熱等高頻場(chǎng)合，但不適用于大功率裝臵。 ? 單管、達(dá)林頓管、模塊。 舉例 ? off ? ATO I GM ___________ I 電力晶體管 電力晶體管 耐高電壓、大電流的雙結(jié)晶體管 其基本原理是通過(guò)控制基極電流來(lái)控制集電極電流的通斷。 Ot0tiGiAIA9 0 % IA1 0 % IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6關(guān)斷時(shí)間 toff=ts+tf 數(shù)個(gè)微秒 . GTO的主要參數(shù) 最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流 IATO GTO額定電流。 Ot0tiGiAIA9 0 % IA1 0 % IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6. GTO的動(dòng)態(tài)特性 下降時(shí)間 tf 陽(yáng)極電流從 90%IA起到下降到 10%IA為止的時(shí)間間隔。當(dāng) IA和 IK的減 小使 ?1+?21時(shí)，退出飽 和而關(guān)斷。 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管 GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu) N 1P1 P 2AKGN2N2N2AGK與晶閘管的相同點(diǎn) PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 陽(yáng)極 A、陰極 K、門(mén)極 G 不同點(diǎn) 多元功率集成器件 內(nèi)部包含數(shù)百個(gè)小 GTO元 GTO元陽(yáng)極共有 GTO元陰極、門(mén)極在器件內(nèi)部并聯(lián) 陰極呈島狀結(jié)構(gòu)，周圍被門(mén)極所包圍，以減小門(mén)極和陰極之間的距離。 半控型器件， 如何關(guān)斷即換流？ 必須借助外部手段使其電流小于維持電流?；謴?fù)對(duì)正向電壓的阻斷能力。其延遲時(shí)間隨門(mén)極電流的增大而減小。 動(dòng)態(tài)特性：晶閘管在阻斷 、 導(dǎo)通這兩種狀態(tài)變換過(guò)程中所體現(xiàn)的特性 ， 包括開(kāi)通特性和關(guān)斷特性 。 掣住電流 IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后， 能維持其導(dǎo)通所 必需的最小陽(yáng)極電流。以正弦半波為例。若通過(guò)晶閘管的電流為通態(tài)平均電流，則電壓 降為通態(tài)平均管壓降。 取正、反向重復(fù)峰值電壓中的較小者作為晶閘管的額定電壓。 當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度 ，到反向擊穿電壓后 ， 外電路如無(wú)限制措施 ， 則反向漏電流急劇增加 ， 導(dǎo)致晶閘管反向擊穿 、 損壞 。 導(dǎo)通期間，如果門(mén)極電流為零，并且陽(yáng)極電流降至接近于零的某一數(shù)值 IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。 維持電流 晶閘管及其派生器件 晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理 晶閘管的基本特性及主要參數(shù) 晶閘管的派生器件 晶閘管的基本特性及主要參數(shù) IG2IG1 IG 第 Ⅰ 象限是 正 向特性 第 Ⅲ 象限是 反 向特性 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)，正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓UDB，則漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。 2) 承受正向電壓時(shí) ， 僅在門(mén)極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管開(kāi)通 。流過(guò)晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和。 正向承受一定電壓，兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)：高阻抗的阻斷工作狀態(tài)和低阻抗的導(dǎo)通工作狀態(tài)。 肖特基二極管 導(dǎo)通壓降只有 ~ ，反向恢復(fù)時(shí)間短， 10～ 40ns。2~3倍裕量。 正向平均電流按照電流的發(fā)熱效應(yīng)定義，使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則選取電力二極管的電流額定值，應(yīng)留有一定的裕量。 td= t1t0—— 延遲時(shí)間 tf= t2t1—— 電流下降時(shí)間 trr=td+tf—— 反向恢復(fù)時(shí)間 普通： 5～幾十微秒 快速： 幾百納秒 肖特基：