第14章_双向晶闸管及其应用

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KS100—8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、10A、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KP50—7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KS100—7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。π2T(RMS)T(AV)II2.伏安特性14-2二、双向晶闸管的触发方式（1）Ⅰ+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Ⅰ象限，为正触发。（2）Ⅰ－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Ⅰ象限，为负触发。（3）Ⅲ+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Ⅲ象限，为正触发。（4）Ⅲ－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Ⅲ象限，为负触发。四种触发方式中，Ⅲ+触发方式的触发灵敏度最低，因此实际应用中只采用（Ⅰ+、Ⅲ－）与（Ⅰ－、Ⅲ－）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.电感性负载双向触发二极管PPNOUIUBO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ππ2sinπ21LUU输出交流电流有效值LRUILL～220V图14-7实例1单相交流调光台灯电路2.电感性负载RLarctan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180~03.电感性负载时，最小控制角,移相范围min180~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Ⅰ+、Ⅲ－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0.5~60s之间。软起动器也有软停止功能，其可调节的斜坡时间在0.5~240s。14-12L1L2L3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，nCPTnTP调功器输出电压有效值为式中,Pn是设定周期TC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nCnTnCUTnTttUTU02d)sin2(1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us＞0（0.7V）时，V2导通；us＜0时，V2截止，波形如图14-16b所示。（3）直流开关当V2基极电压Ube2＞0时，V2管导通，Ube3接近零电位，V3管截止，直流开关断开。当Ube2＜0，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)且有输入信号时,V2截止。因此，只能在零电压附近时VT2导通。电路固态开关的等效电路～220VRL1234固态开关图14-18固态开关的特点特点：体积小，工作频率高适用场合：频繁工作或潮湿、有腐蚀及易燃的环境中。本章电子教案制作：申凤琴