晶闸管及其工作原理.ppt

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1、第六章第六章 晶闸管及其应用电路晶闸管及其应用电路6-1 6-1 晶闸管晶闸管6-2 6-2 晶闸管整流电路晶闸管整流电路6-4 6-4 晶闸管的选择和保护晶闸管的选择和保护6-5 6-5 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路6-3 6-3 负载对晶闸管整流的影响负载对晶闸管整流的影响6-1 晶闸管晶闸管一、晶闸管的结构、符号一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳极阳极K阴极阴极G门极门极AKG晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的符号晶闸管的符号晶闸管的导电特点：晶闸管的导电特点： （1）晶闸管具有单向导电特性）晶闸管具有单向导电特性（2）晶闸管的导通是通过门极控制的）晶闸管的导通是通过门极控制的晶闸管导

2、通的条件：晶闸管导通的条件： （1）阳极与阴极间加正向电压）阳极与阴极间加正向电压（2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。（以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通）（以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通）导通后的晶闸管关断的条件：导通后的晶闸管关断的条件： （1）降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流）降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH（2）阳极与阴极间的电压减小为零）阳极与阴极间的电压减小为零（3）将阳极与阴极间加反向电压）将阳极与阴极间加反向电压（只要具备其中一个条件就可使导通的晶

3、闸管关断）（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断） 二、晶闸管的工作特性二、晶闸管的工作特性（1）晶闸管一旦触发导通晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，就能维持导通状态，门极失去控制作用门极失去控制作用。要使导通的晶闸管要使导通的晶闸管关断关断，必须减小阳极电流到，必须减小阳极电流到维持电流维持电流IH以下以下。小结：小结： （2）晶阐管具有）晶阐管具有“可控可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单的单向导电特性，所以晶闸管又称单向可控硅。向可控硅。“可控可控”有两层含义：有两层含义：一是晶闸管的导通是一是晶闸管的导通是受门极控制的受门极控制的；二是导通的晶闸管关断是受二是导通的晶闸管关

4、断是受阳极与阴极间电压控制的。阳极与阴极间电压控制的。由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安），由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安），而阳极而阳极A与阴极与阴极K可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大到几百安培以上），因此，晶阐管可实现到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制弱电对强电的控制。三、晶闸管的主要参数三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管晶闸管A与与K间的正向峰值电压间的正向峰值电压反向重复

5、峰值电压反向重复峰值电压URRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管晶闸管A与与K间的反向峰值电压间的反向峰值电压通态平均电流通态平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，允许通过的工频正弦半波电流的平均值允许通过的工频正弦半波电流的平均值通态平均电压通态平均电压UT（AV）结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电流，晶闸管导通时，流，晶闸管导通时，A与与K间的电压平均值，习间的电压平均值，习惯上称为导通时的惯上称为导通时的管压降管压降维持电流维持

6、电流IH在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸在规定的环境温度下，门极断路时，维持晶闸管导通所必须的最小电流管导通所必须的最小电流晶闸管由晶闸管由通通到到断断的临界电流的临界电流四、晶闸管的型号四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试五、晶闸管的简单测试6-2 晶闸管整流电路晶闸管整流电路一、单相可控整流电路一、单相可控整流电路二、三相可控整流电路二、三相可控整流电路 晶闸管组成的整流电路可以在晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变交流电压不变的情况的情况下，方便地下，方便地改变改变直流输出电压的大小直流输出电压的大小，即，即可控整流可控整流。一、单相可控整流电路一、单相可控整流电路1、单相半波

7、可控整流电路、单相半波可控整流电路RL单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路0ug0uL2t1t2u2+u2+-uL+-iL（1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理t1t1t2t2u1u20ug0uL2t1t2t1t1t2t2控制角控制角从晶闸管开始承受正向从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通所对应的电角度。电压到被触发导通所对应的电角度。导通角导通角晶闸管实际导通的角度。晶闸管实际导通的角度。+=改变改变的大小，即可改变输出电压的大小，即可改变输出电压uL的的波形。波形。 越大，越大，越小。越小。把控制角把控制角的变化范围称为的变化范围称为移相范围。移相

8、范围。单相半波可控整流电路的单相半波可控整流电路的移相范围移相范围为：为：0（2）主要参数计算）主要参数计算输出电压的平均值输出电压的平均值负载电流平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压晶闸管承受的最大电压2cos1245. 0UULLLLRUI LTII 22UURM（3）电路特点）电路特点优点：优点：电路简单，调整方便电路简单，调整方便缺点：缺点：输出电压脉动大，设备利用率低输出电压脉动大，设备利用率低例例6-1 单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=120V，当控制角，当控制角分别为分别为0o、90

9、o、120o、180o时，负载上的平均电压分别是多少？时，负载上的平均电压分别是多少？V5420cos112045. 0LU解：解：=0o时=90o时V27290cos112045. 0LU=120o时V5 .132120cos112045. 0LU=180o时V02180cos112045. 0LU改变控制角改变控制角的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o180o2、单相半控桥式整流电路、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理 to 2 3 u2 to 2 3 uL to 2 3 ugV3V4V2V1RLu2正半周正半周

10、单相整流电路单相整流电路单相可控整流电路单相可控整流电路t时时V1、V4正向阻断，正向阻断，V2、V3反向阻断反向阻断uL=0t=时时V1、V4导通，导通，V2、V3反向阻断反向阻断uL=u2t=时时V1、V4关断关断uL=0+-+-uL+-iL负半周负半周 t时时V2、V3反向阻断，反向阻断，V1、V4正向阻断正向阻断uL=0t=时时V2、V3反向阻断，反向阻断，V1、V4导通导通uL=u2t=时时V1、V4关断关断uL=0单相桥式可控整流电路的单相桥式可控整流电路的移相范围移相范围为：为：0（2）主要参数计算）主要参数计算输出电压的平均值输出电压的平均值负载电流平均值负载电流平均值通过晶闸

11、管的平均电流通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压晶闸管承受的最大电压2cos129 . 0UULLLLRUI LTII2122UURM（3）电路特点）电路特点优点：优点：输出电压脉动小，设备利用率高输出电压脉动小，设备利用率高缺点：缺点：元件多元件多例例6-2 一单相桥式可控整流电路，输入电压一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，RL=5，要求输出，要求输出电压的范围为电压的范围为0150V，试求输出的最大电流，试求输出的最大电流ILM和晶闸管的导通角范围？和晶闸管的导通角范围？解：解：输出最大平均电流输出最大平均电流305150LLMLMRUI当输出电压为当输出电压为150V时

12、时51. 012209 . 0150219 . 02cos2UUL查表得查表得60o12060180晶闸管的导通角的范围为晶闸管的导通角的范围为1200V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路V5在电路中在电路中不承受反向电压不承受反向电压，只要给晶，只要给晶闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，作用相当于接在负载电路中的一只作用相当于接在负载电路中的一只开关开关。注意：注意：1、整流电路之后不能接滤波电容、整流电路之后不能接滤波电容2、晶闸管应选维持电流较大的管子、晶闸管应选维持电流较大的管子特点：特点：u

13、L二、三相可控整流电路二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路、三相半波可控整流电路（1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理TRLL1L2L3UV1V2V3VW三相半波整流电路三相半波整流电路三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路uLiLt0ug各晶闸管控制角的起点均为各自各晶闸管控制角的起点均为各自的的自然换相点自然换相点当控制角为当控制角为时时+-VUWuLt0ug=1200=1200=1200=0时时,工作波形工作波形 =120VUW输出波形连续输出波形连续uLt0ug600=60时时,工作工作波形波形600600 =90 120VUW输出波形不连续输出波形不连续uLt0ug9

14、00=90时时,工作工作波形波形900900120 =60VUW小结小结: :（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的大小：的大小：当当0时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，增大，增大，输出电压减小，输出电压减小，150时，时，uL=0。（2）当）当30时，时，uL波形连续波形连续，（3）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的）任一相对应晶闸管导通期间，其他晶闸管承受相应的线电压线电压。晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时；晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时；

15、当当30时，时，uL波形断续波形断续，晶闸管关断点均在各自相电压过，晶闸管关断点均在各自相电压过=120零处，零处，120移相范围移相范围是是0150（2）主要参数计算）主要参数计算输出电压的平均值输出电压的平均值负载电流平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压晶闸管承受的最大电压cos17. 12UULLLLRUI LTII312245. 232UUURM（3）电路特点）电路特点优点：优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好缺点：缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电

16、，铁芯易发如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电，铁芯易发生直流磁化，使变压器效率降低。生直流磁化，使变压器效率降低。2、三相半控桥式整流电路、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLV1V2V3UVWV4V5V6三相半控桥式整流电路三相半控桥式整流电路iL-ug0t（1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理自然换相点自然换相点为各晶闸管控制角的起点为各晶闸管控制角的起点当控制角为当控制角为时时uL+ug0t=0时时,工作波形工作波形输出波形同三相输出波形同三相桥式整流电路桥式整流电路=120ug0t600=60时时,工作工作波形波形600600=120060输出波形连续输出波形连续ug0t=90时时,工作工作波形波形900900900120=9060180输出波形不连续输出波形不连续小结小结: :（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的的大小：当大小：当0时，输出波形同三相桥式整流电路，输出电压最时，输出波形同三相桥式整流电路，输出电压最大；大；增大，输出电压减小，增大，输出电压减小，