电工学第11电力电子技术课件

1、第 11 章 电力电子技术11.1 晶闸管 11.2 可控整流电路 *11.3 交流调压电路 *11.4 直流调压电路 *11.5 逆变电路 *11.6 晶闸管触发电路 下一章 上一章 返回主页 第1页，共29页。111.1 晶 闸 管 一、普通晶闸管 图形符号PNPNG（控制极 或门极）K（阴极）A（阳极）AKG1. 基本结构 2大连理工大学电气工程系第2页，共29页。2. 工作原理 (1) uG0 时 无论 uA 0 或 uA0，晶闸管均截止。 PNPNG KA uAuGAGKuAuGPNP 管NPN 管3大连理工大学电气工程系第3页，共29页。AGKuAuG(2) uA 0，uG 0 时

2、 iG iB1 T1 导通 iC1= iB2 T2 导通 iB1 = iGiC2 T1 进一步导通由于 iB1iC2，可使 iG = 0。T2T1iGiB1iB2= iC1iA= iE2iC2形成正反馈管子迅速导通。 4大连理工大学电气工程系第4页，共29页。(3) 晶闸管导通后 若 uA 0，uG0， 管子会继续导通。AGKuAuGT2T1iGiB1iB2= iC1iA= iE2iC2(4) 晶闸管由导通转换 为截止的条件 结论： 晶闸管具有单向导电性（直流开关）。 uA0 或 iAIH（维持电流） 5大连理工大学电气工程系第5页，共29页。3. 主要参数 (1) 额定正向平均电流 IF 允

3、许通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值 (2) 正向重复峰值电压UFRM (3) 反向重复峰值电压URRM (4) 控制极触发电压UG 和触发电流IG 6大连理工大学电气工程系第6页，共29页。*二、双向晶闸管 A2A1GKAG*三、可关断晶闸管 uA0 时，uG0，管子导通；uA0 时，uG0，管子截止。 相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。7大连理工大学电气工程系第7页，共29页。单相桥式整流电路中的两个二极管用可控 的 晶闸管替换 半控。 1. 电路结构 11.2 可控整流电路 abT+-u2+-u1uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO 8大连理工大学电气工程系第8页

4、，共29页。2. 工作原理 正半周，T2、D1 承受反向电压截止， T1、D2 承受正向电压，控制极电压 uG 在 t =时施加，故在 t 时， T1 和 D2 导通电流通路：a T1 RL D2 babT+-u2+-u1uGT1D1 uGT2D2RL+-uOiO 9大连理工大学电气工程系第9页，共29页。负半周，T1、D2承受反向电压截止， T2、D1 承受正向电压。控制极电压 uG 在 t =+ 时施加，故在+ t2 时， T2 和 D1 导通。 电流通路：bT2 RLD1 aabT+-u2+-u1uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO2. 工作原理 10大连理工大学电气工程系第10页，

5、共29页。3. 工作波形 + + 2 ab+-u2uGT1D1uGT2D2RL+-uOiO负载 RL 上得到不完整 的全波脉动电压 。u2t Ot uGuOt OO 11大连理工大学电气工程系第11页，共29页。4. 主要参数 uO 2 t UO(1) 负载直流电压 (2) 负载直流电流 UO= 2U2sintd(t)1= U2 2 2 1+cos 2= 0.9U2 1+cos 2IO= UORL12大连理工大学电气工程系第12页，共29页。(3) 二极管和晶闸管平均电流 ID = IT = 0.5IO (4) 晶闸管电流有效值 (5) 晶闸管正向阳极电压最大值 13大连理工大学电气工程系第1

6、3页，共29页。(7) 二极管反向阳极电压最大值(6) 晶闸管反向阳极电压最大值 14大连理工大学电气工程系第14页，共29页。 例11.2.1 一单相桥式半控整流电路，交流输入电压有效值 U2 = 100 V,负载电阻 RL= 10 ，控制角的调节范围为0o 120o 。求下述数值的变化范围：(1)输出直流电压， (2)输出直流电流， (3)晶闸管平均电流，(4)晶闸管电流有效值。 解(1)输出直流电压的变化范围 当 = 0o 时， 当 = 120o 时， 15大连理工大学电气工程系第15页，共29页。(2) 输出直流电流的变化范围 当 = 0o 时， 当 = 120o 时， (3) 晶闸管

7、平均电流的变化范围 当 = 0o 时， 当 = 120o 时， 16大连理工大学电气工程系第16页，共29页。(4) 晶闸管电流有效值的变化范围 当 = 0o 时， 当 = 120o 时， 17大连理工大学电气工程系第17页，共29页。输出电压有效值 电路结构 *11.3 交流调压电路 O uOt p 3p 2p O uIt p 3p 2p 输出电流有效值 uO uI + + RL A1 A2 18大连理工大学电气工程系第18页，共29页。 例11.3.1 交流调压电路，交流输入电压有效值 UI = 220 V，负载电阻 RL = 11 ，控制角的调节范围为 0o 90o 。求输出电压和输出直

8、流的变化范围。 解当 = 0o 时， 19大连理工大学电气工程系第19页，共29页。当 = 90o 时， 故当 = 0o 90o 时， UO = 220 V 155.56 V， IO = 20 A 14.14 A20大连理工大学电气工程系第20页，共29页。输入电压和输出电压关系 电路结构： *11.4 直流调压电路 占空比 O uOt T tW 输出电压波形 直流输出电流 uO I RL K AG+ + 21大连理工大学电气工程系第21页，共29页。 例11.1 直流调压电路，输入电压 UI = 110 V, 若要求直流输出电压 UO 在 0 80 V 范围内可调。求占空比的调节范围。 解当

9、UO = 0 V 时， 当UO = 80 V 时， 22大连理工大学电气工程系第22页，共29页。逆变电路分类：*11.5 逆变电路 输入电源 电压型 电流型 输出电源相数 三相 单相 输出波形 矩形波 正弦波 逆变电路作用：将直流电变换为交流电。 23大连理工大学电气工程系第23页，共29页。电路结构 可关断晶闸管电路 输出电压波形 O uOt T/2T uO I S1 S2 S3 S4 RL uO I RL 24大连理工大学电气工程系第24页，共29页。*11.6 晶闸管触发电路 也称为双基极二极管。 一、单结晶体管 图形符号B2（第二基极）B1（第一基极）E（发射极）PN结N型硅片B2B1E25大连理工大学电气工程系第25页，共29页。电路模型和伏安特性 伏安特性 BB + - RB2 RB1 + - EIEDB2B1EO UEIEVPIVIPUVUP电路模型 分压比 峰点电压 26大连理工大学电气工程系第26页，共29页。二、触发电路 - B2B1Eu + R2 R1 R C O