电力电子技术课件

1、,电力电子技术,2010年6月,模块一 调光灯,晶闸管,同步变压器,调光电位器,触发电路,主电路,单结晶体管,同步电压来自阳极电压。,认识普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管器件。 会选用和检测普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管。 能分析普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管的工作原理。 能分析单相半波整流电路和单结晶体管触发电路的工作原理。 能了解触发电路与主电路电压同步的基本概念。 学会调光灯电路的安装与调试技能。 在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。,【学习目标】,项目一 认识晶闸管和单结晶体管,【学习目标】 观察普通晶闸管、双向晶闸管和单结晶

2、体管的外形，让同学们认识这三种器件的外形结构、端子及型号。 通过测试，会判别器件的端子、判断器件的好坏并能通过原理说明原因。 通过选择器件，掌握器件的基本参数，初步具备成本核算意识。 一、项目分析 调光灯是一种最简单的电力电子装置，调光灯电路中常用的器件有：普通晶闸管、双向晶闸管、单结晶体管、二极管、电阻、电容等。其中二极管、电阻、电容等是前续课程已经介绍过的器件，本项目主要认识普通晶闸管、双向晶闸管、单结晶体管器件，为分析调光灯电路和其他电力电子电路打下基础。,二、相关知识 （一）普通晶闸管 晶闸管的结构和工作原理,晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加正向电压； 关断条件：阳极电流小于维持

3、电流,结论,晶闸管的特性,阳极伏安特性,晶闸管主要参数,（1）阳极参数 晶闸管的额定电压 晶闸管的额定电流 维持电流 擎住电流 （2）门极参数 （3）动态参数,双向晶闸管,双向晶闸管结构,双向晶闸管是一种NPNPN五层结构的三端器件。 有两个主电极T1、T2，一个门极G,双向晶闸管的特性与参数,双向晶闸管的触发方式,双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式： 1）+触发方式。主极T1为正，T2为负；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。 2）-触发方式。主极T1为正，T2为负；门极电压G为负，T2为正。特性曲线在第象限。 3）

4、+触发方式。主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。特性曲线在第象限。 4）-触发方式。主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。特性曲线在第象限。 由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为+和-。,单结晶体管,单结晶体管的结构,单结晶体管的伏安特性,可关断晶闸管（GTO）,GTO的结构,GTO的工作原理,GTO的触发导通原理与普通晶闸管相似，阳极加正向电压，门极加正触发信号后，使GTO导通。但是它的关断原理、方式与普通晶闸管大不相同。普通晶闸管门极正信号触发导通后就处于深度饱和状态维持导通，除非阳

5、、阴极之间正向电流小于维持电流IH或电源切断之后才会由导通状态变为阻断状态。而GTO导通后接近临界饱和状态，可给门极加上足够大的负电压破坏临界状态使其关断,GTO的阳极伏安特性,GTO的主要参数,（1）最大可关断阳极电流IATO 最大可关断阳极电流IATO是可以通过门极进行关断的最大阳极电流，当阳极电流超过IATO时，门极负电流脉冲不可能将GTO关断。通常将最大可关断阳极电流IATO作为GTO的额定电流。应用中，最大可关断阳极电流IATO还与工作频率、门极负电流的波形、工作温度以及电路参数等因素有关，它不是一个固定不变的数值。 （2）门极最大负脉冲电流IGRM 门极最大负脉冲电流IGRM为关断

6、GTO门极施加的最大反向电流。 （3）电流关断增益OFF 电流关断增益OFF为IATO与IGRM的比值，OFF=IATO/IGRM。OFF反映门极电流对阳极电流控制能力的强弱，OFF值越大控制能力越强 。这一比值比较小，一般为5左右，这就是说，要关断GTO门极的负电流的幅度也是很大的。如OFF=5 ，GTO的阳极电流为1000A，那么要想关断它必须在门极加200A的反向电流。,三、项目实施 （一）认识晶闸管和单结晶体管外形,1普通晶闸管 普通晶闸管的外形如图1-2所示。从外观上判断，3个电极形状各不相同，无需作任何测量就可以识别。小电流TO-220AB型塑封式和贴片式晶闸管面对印字面、引脚朝下

7、，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、阳极A和门极G。小电流TO-92型塑封式晶闸管面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、门极G和阳极A。小功率螺栓式晶闸管的螺栓为阳极A，门极G比阴极K细，对于大功率螺栓式晶闸管来说,螺栓是晶闸管的阳极A(它与散热器紧密连接)，门极和阴极则用金属编制套引出，像一根辫子，粗辫子线是阴极K，细辫子线是门极G。平板式晶闸管中间金属环是门极G，用一根导线引出，靠近门极的平面是阴极, 另一面则为阳极。,2双向晶闸管 双向晶闸管的外形如图1-7所示。多数的小型塑封双向晶闸管，面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为主电极l、主电极2、控制极(门极)

8、。但是也有例外，所以有疑问时应通过检测作出判别。 3单结晶体管 单结晶体管又称为双基极二极管，外形如图1-11所示。在管壳边凸起处顺时针依次是：发射极e，第一基极b1，第二基极b2。,（二）解释普通晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管型号的含义 1普通晶闸管 （1）国产晶闸管的命名 国产可控硅（晶闸管）的型号有部颁新标准（JB1144-75）KP系列和部颁旧标准（JB1144-71）3CT系列。 KP系列的型号及含义如下：,（2）国外晶闸管的命名 “SCR”（Semiconductor Controlled Rectifier）是单向可控硅（晶闸管）的统称。在这个命名前提下，各个生产商有其自己产品命

9、名方式。 最早的MOTOROLA(摩托罗拉半导体)公司取第一个字母“M”代表其摩托罗拉，“CR”代表单向，因而组合成单向可控硅“MCR”的第一代命名，如：MCR100-6。 PHILIPS(飞利浦)公司则沿袭了BT字母来对单向可控硅的命名，如：BT145-500R。 日本三菱公司(现瑞萨科技)在单向可控硅器件命名上，则去掉了“SCR”的第一个字母“S”，以“CR”直接命名，如：CR02AM。 ST-意法半导体公司对单向可控硅的命名，型号前缀字母则以：X、P、TN、TYN、TS、BTW来命名单向可控硅产品，如X0405MF。 美国泰科(TECCOR)以型号前缀字母“S”来对单向可控硅命名，例如：

10、S8065K。,2双向晶闸管 （1）国产双向晶闸管 国产双向晶闸管用KS（新标准）或3CTS（旧标准）表示。 如：KS100-12表示额定电压为1200V、额定电流为100A的双向晶闸管；3CTS1表示额定电压为400V、额定电流为1A的双向晶闸管。 （2）国外双向晶闸管 “TRIAC”(TRIode ACsemiconductor switch)是双向可控硅的统称。各个生产商有其自己产品命名方式。 3单结晶体管 单结晶体管的型号用“BT”表示。如：BT33含义：B半导体、T特种管、3三个电极、3耗散功率100 mW。,（三）晶闸管和单结晶体管简单测试,1普通晶闸管,2双向晶闸管 （1）双向晶

11、闸管电极的判定,（2）双向晶闸管的好坏测试 1）将万用表置于Rl00挡或Rlk挡，测量双向晶闸管的主电极T1、主电极T2之间的正、反向电阻应近似无穷大()，测量主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻也应近似无穷大()。如果测得的电阻都很小，则说明被测双向晶闸管的极间已击穿或漏电短路，性能不良，不宜使用。 2）将万用表置于Rl档或Rl0档，测量双向晶闸管主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻，若读数在几十欧至一百欧之间，则为正常，且测量G、Tl极间正向电阻(见图118)时的读数要比反向电阻稍微小一些。如果测得G、T1极间的正、反向电阻均为无穷大()，则说明被测晶闸管已开路损坏。,

12、（3）测试双向晶闸管并记录数据 将万用表置于Rl00档或Rlk档，测量双向晶闸管的主电极T1、主电极T2之间的正、反向电阻，再将万用表置于Rl档或Rl0档，测量双向晶闸管主电极T1与控制极(门极)G之间的正、反向电阻，应并将所测数据填入表1-9，以判断被测晶闸管的好坏。,3单结晶体管 （1) 单结晶体管的电极判定,（2）单结晶体管的测试,1）测量PN结正、反向电阻大小。将万用表置于Rl00档或R1k档，黑表笔接发射极e，红表笔接基极b1、b2时，测得管子PN结的正向电阻一般应为几至几十千欧，要比普通二极管的正向电阻稍大一些。再将红表笔接发射极e，黑表笔分别接基极bl或b2，测得PN结的反向电阻，正常时指针偏向 (无穷大)。一般讲，反向电阻与正向电阻的比值应大于100为好。 2）测量基极电阻Rbb。将万用表的红、黑表笔分别任意极b1和b2，测量b1、b2间的电阻应在212k范围内，阻值过大或过小都不好。,3）测量负阻特性。单结晶体管负阻特性测试电路如图1-24所示。在管子的基极b1、b2之间外接10V直流电源，将万用表Rl00挡或Rlk挡，红表笔接b1极