第14章-双向晶闸管及其应用.ppt

1、第十四章 双向晶闸管及其应用,第一节 双向晶闸管 第二节 单相交流调压电路 第三节 晶闸管交流开关,返回主目录,第一节 双向晶闸管,一、双向晶闸管基本结构与伏安特性 二、双向晶闸管的触发方式,一、双向晶闸管基本结构与伏安特性,双向晶闸管从外观上看，和普通晶闸管一样，有小功率塑封型、大功率螺栓型和特大功率平板型。一般调光台灯、吊扇无级调速等多采用塑封型。,外部结构,1. 基本结构,图形符号,图14-1,型号与系列值,双向晶闸管的型号为KS，例如KS1008表示双向晶闸管，额定通态电流（有效值）100A，断态重复峰值电压为8级（800V）。 双向晶闸管额定通态电流IT(RMS)的系列值为：1A、1

2、0A、20A、50A、100A、200A、400A、500A。额定电压的分级同普通晶闸管。,要将两只普通晶闸管反并联使用，代替一只双向晶闸管，数值上怎样计算？,如IT(RMS) = 100A，则IT(AV) = 45A，向上选50A，额定电压同级别的普通晶闸管，即两只KP507的普通晶闸管反向并联，两个门极并接作为公共门极，可代替KS1007的双向晶闸管。,首先将双向晶闸管的额定电流有效值折算成正弦半波的平均值： ，再向上取系列值即可。,2.伏安特性,14-2,二、双向晶闸管的触发方式,（1）+触发方式 阳极电压为第一阳极 T1为正，T2为负；门极电压是G为正，T2为负，特性曲线在第象限，为正

3、触发。,（2）触发方式 阳极电压为第一阳极 T1为正，T2为负；门极电压是G为负，T2为正，特性曲线在第象限，为负触发。,（3）+触发方式 阳极电压为第一阳极T1 为负，T2为正；门极电压是G为正，T2为负，特性曲线在第象限，为正触发。,（4）触发方式 阳极电压为第一阳极 T1为负，T2为正；门极电压是G为负，T2为正，特性曲线在第象限，为负触发。,四种触发方式中，+触发方式的触发灵敏度最低，因此实际应用中只采用 （+、）与（、）两组触发方式。,二、双向晶闸管的触发方式,第二节 单相交流调压电路,一、双向触发二极管组成的触发电路 二、单相交流调压电路 1. 电阻性负载 2. 电感性负载,双向触

4、发二极管,内部结构,符号,伏安特性,击穿电压30V,图14-3,图14-4,触发电路,二、单相交流调压电路,1.电阻性负载,14-5,公式,输出交流电压有效值,输出交流电流有效值,220V,图14-7,实例1 单相交流调光台灯电路,2.电感性负载,图14-8 电感性负载单相交流调压原理电路及波形,14-9,实例2 吊扇的调速电路,图14-10 吊扇的调速原理图,2. 电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当 时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很大的直流分量，烧毁熔断器或晶闸管。,单相交流调压的特点,1. 电阻性负载时，改变控制角 ，即可改变负载电压的有效值。移相范围,电感性负载时，最小控制角 ,

5、 移相范围,第三节 晶闸管交流开关,一、简单交流开关及应用 二、过零触发与单相交流调功器 三、固态开关,一、简单交流开关应用,阳极电压为触发 电压，强触发,+、触发方式,14-11 晶体管交流开关的基本形式,软起动器电路,电动机的软起动与直接全压起动或两级起动（如星/三角形）不同，软起动时电压沿斜坡上升，升至全压的时间可设定在0.560s之间。软起动器也有软停止功能，其可调节的斜坡时间在0.5240s。,软起动特性,14-13,软起动器应用,采用软起动器将降低起动电流，减少对电网的干扰。 如软起动器在起动泵、风机、输送带等设备时，软起动器可分别解决水泵电动机起动与停止时管道内的水压波动； 起动

6、风机时传送带打滑及轴承应力过大、输送带起动或停止过程中由于颠簸而造成产品损坏等问题。 因此，软起动器可延长设备的寿命，减少维修。,二、过零触发与单相交流调功器,过零触发：当电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作在全导通或全阻断状态，这种触发方式称为过零触发。,晶闸管触发电路的触发方式： 其一是前面讲过的移相触发，即触发延迟角可调； 其二是过零触发。,调功器,在设定的周期内，将电路接通几个周，断开几个周，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端电压即负载功率的目的，这种装置称为调功器。,全周过零触发输出电压波形,14-14,设TC周期内导通的周数为n，每个周的周期为T，,调

7、功器输出电压有效值为,式中, Pn 是设定周期 T C 内全导通时装置的输出功率（kW）； Un是设定周期TC内全导通时装置的输出电压（V）。,公式,则调功器的输出功率为,图14-15 过零触发电路,电路分析,波形,过零触发电路,（1）锯齿波形成环节 锯齿波的底宽对应着一定的时间间隔（TC）。调节电位器RP1即可改变锯齿波的斜率。波形如图14-16a所示。 （2）信号综合环节 控制电压UC与锯齿波电压叠加后合成电压为us，送至V2基极。当us0（0.7V）时，V2导通；us0时，V2截止，波形如图14-16b所示。 （3）直流开关 当V2基极电压Ube20时，V2管导通，Ube3接近零电位，V

8、3管截止，直流开关断开。当Ube20，V2截止，由R8、R9和V6组成的分压电路使V3导通，直流开关导通，接通24V直流电压，V3通断时间如图14-16c所示。,过零触发电路分析1,电路图,波形,控制电压UC ，直流开关的导通时间随之 ，主控开关VT的导通周数 ，交流输出电压的平均功率 。,（4）同步电压形成和过零脉冲输出 波形如图14-16d所示。 本环节与直流开关输出电压（24V）共同控制V4和V5，只有当V3导通期间，V4、V5集电极和发射极之间才有电压，才可能工作。在这期间，同步电压每次过零时，V4截止，V5导通，经脉冲变压器输出脉冲电压，使晶闸管导通，波形如图14-16e所示。,过零触发电路分析2,电路图,波形,如何调节功率？,过零触发电路波形,图14-16 过零触发电路的电压波形,分析,电路,三、固态开关,它是一种以双向晶闸管为主控元件而构成的无触点开关。,固态开关（简称SSS）,固态继电器（简称SSR）,固态接触器（简称SSC）,固态开关零电压接通与零电流断开,14-17,零电压接通原理,1. 无输入信号时，V2管饱和导通。 2. 电压太高，既便有输入信号，也无法使V2管截止。 3. 适当选取R2和R3的值,使交流电源电压在零值区域(25V)且有输