电力电子第6章

第一节双向晶闸管第六章交流调压电路

第二节晶闸管交流开关

第三节单相和三相调压电路

第四节交流电波调压电路

利用电力电子器件的交流开关可以实现高电压、大电流电路的通断，并且具有无触点、动作迅速、寿命长、噪声低和几乎不用维修等优点。

双向晶闸管是晶闸管系列中的主要派生元件，在交流电路中代替一组反并联的普通晶闸管，是一种比较理想的交流交流控制元件。第一节双向晶闸管、结构与特征双向晶闸管与普通晶闸管一样，也有塑料封装、螺旋型与平板型三种，其核心部分是五层三端半导体结构，结构与符号如图所示。双向晶闸管的伏安特性如图所示。双向晶闸管型号：KS100-8-21二、双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反二个方向都能导通，门极加正负信号都能触发，因此有四种触发方式。四种触发方式的特性如表：三、双向晶闸管主要参数选择为了保证交流的可靠运行，必须根据开关的工作条件，合理选择双向晶闸管的额定通电电流、断态重复峰值电压以及换向电压上升率。晶闸管交流开关是一种快速、较理想的交流开关。一、简单交流开关a为普通晶闸管反并联的交流开关。

第二节晶闸管交流开关工作原理：Q合上，正半周VT1导通；负半周VT2导通。.输出ud为b采用双向晶闸管反并联的交流开关。c只用一只普通晶闸管，管子不受反压。双向晶闸管控制三相自动控温电热炉的电路如图。应用实例：工作原理：工作方式：自动手动1）当T＜Tg，温控仪KT动作，KT的常开闭合→VT4通→KA得电→VT1、、VT2、VT3通→RL得电，温度升高。2）当T=Tg，温控仪KT断开，VT4断→KA失电→VT1、、VT2、VT3断开→RL失电，温度下降。图6-6为不同起动方法下的特性曲线。采用软起动器将降低起动电流，减少对电网的干扰。图软起动器电路：图6-5动器6-6a）起动转矩6-6b）起动时的电动机电压二、过零触发开关电路与交流调功器1）移相触发控制：使电路中的正弦波形出现缺角，包含较大的高次谐波。

图3触发角分别为30°，90°，150°时的导通情况，由此可知，负载两端的电压及平均功率是随移相触发角的变化而变化的。

由此可知，负载两端的电压及平均功率是随移相触发角的变化而变化的。

2）可控硅过零触发是在电源电压零点附近触发晶闸管导通，通过改变设定周期内晶闸管导通的周波数，实现交流调压和调功。图6-7是定周期过零触发工作原理图。

下图为设定周期Tc内零触发输出波形的两种工作方式。Tc为控制信号的周期。

。

a）b）

若在Tc内导通周波数为n,每个周波的周期为T，则输出功率和电压的有效值为：三、固态开关近几年来发展一种固态开关，简称SSS。a：为光电双向晶闸管耦合器非零电压开关。b：为光电晶闸管耦合的零电压开关。C：为零电压接通与零电流断开的理想无触电开关。固态开关一般采用环氧树脂封装，具有体积小、工作频率高的特点，适用与频繁工作或潮湿、有腐蚀性以及易燃的环境中。

交流调压广泛用于工业加热、灯光控制、感应电动机调压调速以及电焊、点解、电镀交流侧调压等场合。单向交流调压用于小功率调压，广泛用于民用电气控制。一、几种交流调压的触发电路1.简单双向晶闸管调压电路，图6-9.为简单有级交流调压电路。

第三节单相和三相调压电路2.触发二级管交流调压电路图6-10为采用触发二极管的交流调压电路。3.单结晶体管触发电路图6-11.为单结晶体管触发电路。4.KC06触发器组成的晶闸管移向交流调压电路。图6-12

为该触发电路主要适用于交流直接供电的双向晶闸管或反并联普通晶闸管的交流移向控制。

PUT实质上是一个N型门极晶闸管，它的门级从N1区引出，而普通晶闸管从P2区引出。它具备晶闸管功能又可作为单结晶体管使用。PUC触发的晶闸管交流调压电路如图所示。5.程控单结晶体管组成的触发电路

图a为两反并联的普通VT或一只双向晶闸管与电阻负载Rl组成主电路。电路分析：正半周α时刻触发VT1管；负半周α时刻触发VT2管。输出：为正负半周缺角相同的正弦波。二、单向交流调压电路分析1.电阻性负载2.电感性负载

如图6-16α，工作情况与可控整流电路带电感性负载相似。

当α时触发VT1通，VT电流i1包含稳定分量iB与自由分量is,当电源电压反向过零时，负载电感产生感应电动势阻止电流的变化，故电流不能立即为零；导通角θ的大小与控制角a

、负载阻抗角φ都有关。

流过VT的电流即负载电流为：1、α>ф，导通角θ≺1800，正负半波电流断续。

α愈大，θ愈小，波形断续愈严重，但交流u可调。

2、α=ф，θ=180正负半周电流处于临界连续状态，相当于VT失去控制作用，负载功率最大，电路失去调压作用。电路波形为：6-18

3、α＜ф，且用窄脉冲触发时：电流波形如图6-19VT2无法导通，负载只有正半波，电路不能正常工作。措施：用宽脉冲触发。总结：1）、2）、3）、三、三相交流调压电路

当交流功率调节容量较大时通常采用三相交流调压电路，而三相交流调压电路可由三个相位互差120度的单相交流调压电路组合而成，负载可连接成△或Y。三相交流调压电路常用的有四种接线方法如图所示。1.星形带中性线的三相交流调压2.晶闸管与负载连接成内三角形的三相交流调压3.三相三线交流调压4.控制负载中性点的三相交流调压习题1：晶闸管VT的开关周期T=1/300s，Ton=T/3，E=100vL=50mH,R=10欧。求:(1)负载Ud

(2)Id

(3)IdT

(4)IdD

(5)Pi

(6)PR(P118)2.在Boost变换电路中，已知Ud=50V，L值和C值较大，R=20Ω，若采用脉宽调制方式，当Ts=40μs，ton=20μs时，计算输出电压平均值U0和输出电流平均值I0。解：＝由于Ｌ和Ｃ的值都比较大，习题3.一交流单相晶闸管调压器，用作控制从220V交流电源送至电阻为0.5Ω，感抗为0.5Ω的串联负载电路的功率。试求：试求：1）控制角范围；

2)负载电流的最大有效值。解：(1)负载阻抗角为：最小控故控制范围制角为(2)处，输出电压最大，电流也最大，故最大有效值为：

一、交流斩波调压原理交流斩波调压电路的基本原理：图a所示。