電力電子單相橋式整流電路設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-06 08:31本頁(yè)面
【正文】 晶閘管門(mén)極伏安特性2．動(dòng)態(tài)特性晶閘管常應(yīng)用于低頻的相控電力電子電路時(shí)，有時(shí)也在高頻電力電子電路中得到應(yīng)用，如逆變器等。（2） 門(mén)極伏安特性晶閘管的門(mén)極與陰極間存在著一個(gè)PN結(jié)J3，門(mén)極伏安特性就是指這個(gè)PN結(jié)上正向門(mén)極電壓Ug與門(mén)極電流Ig間的關(guān)系。 晶閘管陽(yáng)極伏安特性①正向阻斷高阻區(qū)；②負(fù)阻區(qū)；③正向?qū)ǖ妥鑵^(qū)；④反向阻斷高阻區(qū)陽(yáng)極伏安特性可以劃分為兩個(gè)區(qū)域：第Ⅰ象限為正向特性區(qū)，第Ⅲ象限為反向特性區(qū)。這里介紹陽(yáng)極伏安特性和門(mén)極伏安特性。如果晶閘管承受的是反向陽(yáng)極電壓，由于等效晶體管VTVT2均處于反壓狀態(tài)，無(wú)論有無(wú)門(mén)極電流Ig，晶閘管都不能導(dǎo)通。這三個(gè)PN結(jié)的功能可以看作是一個(gè)PNP型三極管VT1（P1—N1—P2）和一個(gè)NPN型三極管VT2（N1—P2—N2）構(gòu)成的復(fù)合作用，如圖19所示。晶閘管為什么會(huì)有以上導(dǎo)通和關(guān)斷的特性，這與晶閘管內(nèi)部發(fā)生的物理過(guò)程有關(guān)。這可以通過(guò)增大負(fù)載電阻，降低陽(yáng)極電壓至接近于零或施加反向陽(yáng)極電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)脈沖常稱(chēng)之為觸發(fā)脈沖。 晶閘管管芯結(jié)構(gòu)原理圖 晶閘管的工作原理通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明：1） 只有當(dāng)晶閘管同時(shí)承受正向陽(yáng)極電壓和正向門(mén)極電壓時(shí)晶閘管才能導(dǎo)通，兩者不可缺一。然后在相應(yīng)位置放置鉬片作電極，引出陽(yáng)極A，陰極K及門(mén)極G，形成了一個(gè)四層三端的大功率電子元件。它是在N型的硅基片（N1）的兩邊擴(kuò)散Ｐ型半導(dǎo)體雜質(zhì)層（PP2），形成了兩個(gè)PN結(jié)JJ2。\a）自冷 b）風(fēng)冷 c）水冷按照晶閘管管芯與散熱器間的安裝方式，晶閘管可分為螺栓型與平板型兩種。 a） 螺栓型 b）平板型 c）符號(hào) 晶閘管管芯及電路符號(hào)表示管芯是晶閘管的本體部分，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有三個(gè)與外電路可以連接的電極：陽(yáng)極Ａ，陰極Ｋ和門(mén)極（或稱(chēng)控制極）Ｇ，其電路圖中符號(hào)表示如圖16c）所示。此外，常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，這種措施對(duì)器件過(guò)電流的五. 單相橋式全控整流電路原理說(shuō)明1）工作原理:假設(shè)電路已經(jīng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)， （a）工作波形（b）假設(shè) ，負(fù)載電流連續(xù)，近似為一平直的直線(xiàn)。對(duì)一些重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或者工作頻率較高，很難用快熔保護(hù)的全控型器件，需要采用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。全保護(hù)是指無(wú)論過(guò)載還是短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，此方式只適用于小功率裝置或器件使用裕量較大的場(chǎng)合。為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。快熔一般與電力半導(dǎo)體體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線(xiàn)或直流母線(xiàn)中。在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)快熔熔斷后實(shí)際承受的電壓來(lái)確定。在選擇各種保護(hù)措施時(shí)應(yīng)注意相互協(xié)調(diào)。過(guò)電流分載和短路兩種情況。采用雪崩二極管，金屬氧化物壓敏電阻，硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等非線(xiàn)性元器件來(lái)限制或吸收過(guò)電壓也是較為常用的手段。對(duì)于大容量的電力電子裝置，可采用圖1－39所示的反向阻斷式RC電路。在抑制外因過(guò)電壓的措施中，采用RS過(guò)電壓抑制電路是最為常見(jiàn)的。各電壓保護(hù)措施及配置位置，各電力電子裝置可視具體情況只來(lái)用采用其中的幾種。換相過(guò)電壓：由于晶閘管或者與全控型器件反并聯(lián)的續(xù)流二極管在換相結(jié)束后不能恢復(fù)阻斷能力時(shí)，因而有較大的反向電流通過(guò)，使殘存的載流子恢復(fù)，而當(dāng)其恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，反向電流急劇減小，這樣的電流突變會(huì)因線(xiàn)路電感而在晶閘管陰陽(yáng)極這間或與續(xù)流二極管反并聯(lián)的全控型器件兩端產(chǎn)生過(guò)電壓。雷擊過(guò)電壓：由雷擊引起的過(guò)電壓。 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)電力電子裝置中可能發(fā)生的過(guò)電壓分為外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓兩類(lèi)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管V1開(kāi)通時(shí)，輸出正強(qiáng)脈沖；V2開(kāi)通時(shí)，輸出正脈沖平頂部分；V2關(guān)斷而V3開(kāi)通時(shí)輸出負(fù)脈沖；V3關(guān)斷后電阻R3和R4提供門(mén)極負(fù)偏壓。直流耦合式驅(qū)動(dòng)電路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可以得到較陡的脈沖前沿，因此目前應(yīng)用較為廣泛，其缺點(diǎn)是功耗大，效率低。要使GTO關(guān)斷則需施加反向門(mén)極電流，對(duì)其幅值和陡度的要求則更高，幅值需達(dá)到陽(yáng)極電流的1/3左右，陡度需達(dá)50A/s，其中強(qiáng)負(fù)脈沖寬度約30s，負(fù)脈沖總寬度100s，關(guān)斷后還需在門(mén)極陰極間施加約5V的負(fù)偏壓，以提高器件的抗干擾能力。GTO是電流驅(qū)動(dòng)型器件。在規(guī)定條件下，晶閘管能承受的最大通態(tài)電流上升率。一般為每微秒幾十伏。⑥ 斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt。⑤ 門(mén)極觸發(fā)電流Ig 。指在常溫門(mén)極開(kāi)路時(shí)，晶閘管從較大的通態(tài)電流降到剛好能保持通態(tài)所需要的最小通態(tài)電流。指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦波半個(gè)周期內(nèi)陽(yáng)極與陰極電壓的平均值，～。即ITn ＝ IT(AV) ＝（～2）ITMIT(AV)≥(～2) （）因?yàn)镮T=I/,則晶閘管的額定電流為=(輸出電流的有效值為最小值，所以該額定電流也為最小值)考慮到2倍裕量,.在本次設(shè)計(jì)中我選用4個(gè)MCR1008的晶閘管.Ⅲ、 若散熱條件不符合規(guī)定要求時(shí)，則元件的額定電流應(yīng)降低使用。 （）額定狀態(tài)下， 晶閘管的電流波形系數(shù) （
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