电工学-第11章电力电子技术.ppt

1、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,大连理工大学电气工程系,2,11.1 晶 闸 管,一、普通晶闸管,图形符号,1. 基本结构,大连理工大学电气工程系,3,2. 工作原理,(1) uG0 时 无论 uA 0 或 uA0，晶闸管均截止。,PNP 管,NPN 管,大连理工大学电气工程系,4,(2) uA 0，uG 0 时,iG iB1 T1 导通 iC1= iB2 T2 导通 iB1 = iGiC2 T1 进一步导通 由于 iB1iC

2、2，可使 iG = 0。,T2,T1,管子迅速导通。,大连理工大学电气工程系,5,(3) 晶闸管导通后 若 uA 0，uG0， 管子会继续导通。,(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）,大连理工大学电气工程系,6,3. 主要参数,(1) 额定正向平均电流 IF 允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,大连理工大学电气工程系,7,*二、双向晶闸管,*三、可关断晶闸管,uA0 时，uG0，管子导通； u

3、A0 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。,大连理工大学电气工程系,8,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,大连理工大学电气工程系,9,2. 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,b,a,b,T,+,-,u2,+,-,u1,uG,T1,D1, ,uG,T2,D2,RL,+,-,uO,iO, ,大连理工大学电气工程系,10,负半周，T1、D2承受反

4、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,a,a,b,T,+,-,u2,+,-,u1,uG,T1,D1,uG,T2,D2,RL,+,-,uO,iO,2. 工作原理, , ,大连理工大学电气工程系,11,3. 工作波形,+ ,2,a,b,+,-,u2,uG,T1,D1,uG,T2,D2,RL,+,-,uO,iO,负载 RL 上得到不完整 的全波脉动电压 。, , ,大连理工大学电气工程系,12,4. 主要参数,uO,2,t,UO,(1) 负载直流电压,(2) 负载直流电流,大连理工大

5、学电气工程系,13,(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,大连理工大学电气工程系,14,(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,大连理工大学电气工程系,15,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

6、 时，,大连理工大学电气工程系,16,(2) 输出直流电流的变化范围,当 = 0o 时，,当 = 120o 时，,(3) 晶闸管平均电流的变化范围,当 = 0o 时，,当 = 120o 时，,大连理工大学电气工程系,17,(4) 晶闸管电流有效值的变化范围,当 = 0o 时，,当 = 120o 时，,大连理工大学电气工程系,18,输出电压有效值,电路结构,*11.3 交流调压电路,输出电流有效值,大连理工大学电气工程系,19,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流的变化范围。,

7、解,当 = 0o 时，,大连理工大学电气工程系,20,当 = 90o 时，,故当 = 0o 90o 时， UO = 220 V 155.56 V， IO = 20 A 14.14 A,大连理工大学电气工程系,21,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,输出电压波形,直流输出电流,大连理工大学电气工程系,22,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UO = 0 V 时，,当UO = 80 V 时，,大连理工大学电气工程系,23,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。,大连理工大学电气工程系,24,电路结构,可关断晶闸管电路,输出电压波形,大连理工大学电气工程系,25,*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,大连理工大学电气工程系,26,电路模型和伏安特性,伏安特性,电路模型,分压比,峰点电压,大连理工大学电气工程系,27,二、触发电路,触发波形,触发电