《电子技术基础(第五版)》电子课件第七章

第七章晶闸管及其应用电路§7-1晶闸管§7-2晶闸管整流电路§7-4晶闸管的选择和保护§7-5晶闸管的触发电路§7-8晶闸管的其他应用电路§7-3负载类型对晶闸管整流的影响§7-6有源逆变电路§7-7无源逆变电路第七章晶闸管及其应用电路1.掌握晶闸管的结构、符号及作用.2.熟悉晶闸管导通和关断的条件.3.理解晶闸管的可控的单向导电性.4.熟悉晶闸管的主要参数.5.掌握用万用表对晶闸管的简单测试方法.6.了解快速晶闸管、可逆晶闸管和双向晶闸管及其图形符号.第七章晶闸管及其应用电路§7-1晶闸管一、晶闸管的结构、符号PPNNA阳极K阴极G门极AKG晶闸管的结构晶闸管的符号第七章晶闸管及其应用电路晶闸管的导电特点：（1）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导通的条件：（1）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.（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：（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IH（2）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（只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断）二、晶闸管的工作特性第七章晶闸管及其应用电路（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用.要使导通的晶闸管关断，必须减小阳极电流到维持电流IH以下.小结：（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单向可控硅.“可控”有两层含义：一是晶闸管的导通是受门极控制的；二是导通的晶闸管关断是受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），而阳极A与阴极K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，晶阐管可实现弱电对强电的控制.第七章晶闸管及其应用电路三、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的正向峰值电压反向重复峰值电压URRM结温为额定值，门极断开，允许重复加在晶闸管A与K间的反向峰值电压通态平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，结温为额定值，允许通过的工频正弦半波电流的平均值通态平均电压UT（AV）结温稳定，通过的工频正弦半波额定的平均电流，晶闸管导通时，A与K间的电压平均值，习惯上称为导通时的管压降维持电流IH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晶闸管由通到断的临界电流第七章晶闸管及其应用电路晶闸管在正向工作时，可能处于导通状态，也可能处于阻断状态.晶闸管的参数中，断态和通态都是为了区分正向的两种不同状态，因此，“正向”二字可省去.第七章晶闸管及其应用电路四、晶闸管的型号五、晶闸管的简单测试第七章晶闸管及其应用电路晶闸管门极G与阴极K之间有一个PN结，类似一只二极管，具有单向导电性，而阳极A与门极G之间有两个PN结，阳极A与阴极K之间有三个PN结，因这些PN结是反串在一起的，正、反向电阻均很大.第七章晶闸管及其应用电路1.熟练掌握单相可控整流电路的工作原理，并绘制不同控制角下的输出电压和电流波形，会计算输出电压、电流，会选择晶闸管与整流二极管.2.会分析三相可控整流电路电阻性负载时的工作原理，会绘制不同控制角输出电压的波形，并能计算可控整流电路输出电压、电流.返回章目录第七章晶闸管及其应用电路§7-2晶闸管整流电路一、单相可控整流电路二、三相可控整流电路晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流.第七章晶闸管及其应用电路一、单相可控整流电路1、单相半波可控整流电路ＶRL单相半波可控整流电路单相半波整流电路0ug0uLπ2πt1t2u2+u2+--uL+-iL（1）电路组成及工作原理t1t1t2t2u1u2第七章晶闸管及其应用电路0ug0uLπ2πt1t2t1t1t2t2αα控制角α——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.θθ导通角θ——晶闸管实际导通的角度.α+θ=π改变α的大小，即可改变输出电压uL的波形.α越大，θ越小.把控制角α的变化范围称为移相范围.单相半波可控整流电路的移相范围为：0～π第七章晶闸管及其应用电路（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压2cos1245.0UULLLLRUILTII22UURM（3）电路特点优点：电路简单，调整方便缺点：输出电压脉动大，设备利用率低第七章晶闸管及其应用电路例7-1单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U2=120V，当控制角分别为0o、90o、120o、180o时，负载上的平均电压分别是多少？V5420cos112045.0LU解：α=0o时α=90o时V27290cos112045.0LUα=120o时V5.132120cos112045.0LUα=180o时V02180cos112045.0LU改变控制角α的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o～180o第七章晶闸管及其应用电路2、单相半控桥式整流电路（1）电路组成及工作原理V3V4V2V1RLu2正半周单相整流电路ωtα时V1、V4正向阻断，V2、V3反向阻断uL=0ωt=α时V1、V4导通，V2、V3反向阻断uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0+-+-uL+-iL单相桥式可控整流电路的移相范围为：0～π第七章晶闸管及其应用电路单相可控整流电路to23u2to23uLto23ugαααθθ负半周ωtα时V2、V3反向阻断，V1、V4正向阻断uL=0ωt=α时V2、V3反向阻断，V1、V4导通uL=u2ωt=π时V1、V4关断uL=0第七章晶闸管及其应用电路（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压2cos129.0UULLLLRUILTII2122UURM（3）电路特点优点：输出电压脉动小，设备利用率高缺点：元件多第七章晶闸管及其应用电路例7-2一单相桥式可控整流电路，输入电压U2=220V，RL=5Ω，要求输出电压的范围为0～150V，试求输出的最大电流ILM和晶闸管的导通角范围？解：输出最大平均电流305150LLMLMRUI当输出电压为150V时51.012209.0150219.02cos2UUL查表得α≈60o12060180晶闸管的导通角的范围为120~0第七章晶闸管及其应用电路V3V4V2V1RLu2V5用一只晶闸管的单相桥式可控整流电路V5在电路中不承受反向电压，只要给晶闸管加上触发信号，晶闸管即能导通，作用相当于接在负载电路中的一只开关.注意：1、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特点：第七章晶闸管及其应用电路晶闸管前不能接滤波电容C，否则当电源电压过零时，会影响晶闸管的关断.第七章晶闸管及其应用电路二、三相可控整流电路1、三相半波可控整流电路（1）电路组成及工作原理TRLL1L2L3UV1V2V3VW三相半波整流电路三相半波可控整流电路uLiL各晶闸管控制角的起点均为各自的自然换相点当控制角为α时+-uLωt0ugαααθθθVUW第七章晶闸管及其应用电路α=0°时，工作波形θ=120°uLωt0ugΘ=1200Θ=1200Θ=1200VUW输出波形连续第七章晶闸管及其应用电路α=60°时，工作波形θ=90°θ＜120°uLωt0ug600θθθ600600VUW输出波形不连续第七章晶闸管及其应用电路α=90°时，工作波形θ＜120°θ=60°uLωt0ug900θθ900900θVUW第七章晶闸管及其应用电路小结:（1）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：当α＝0°时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压最大，α增大，输出电压减小，α＝150°时，uL=0.（2）当α≤30°时，uL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线电压.晶闸管关断点均在下一个晶闸管被触发导通时；当α＞30°时，uL波形断续，晶闸管关断点均在各自相电压过θ=120°零处，θ120°移相范围是α＝0°～150°第七章晶闸管及其应用电路（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压cos17.12UULLLLRUILTII312245.232UUURM（3）电路特点优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好缺点：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.时300时15030)]6πcos(1[675.02UUL第七章晶闸管及其应用电路2、三相半控桥式整流电路三相桥式整流电路L1L2L3TRLV1V2V3UVWV4V5V6iL（1）电路组成及工作原理自然换相点为各晶闸管控制角的起点当控制角为α时-三相半控桥式整流电路ug0ωtαααuL+第七章晶闸管及其应用电路ug0ωtα=0°时，工作波形输出波形同三相桥式整流电路θθθθ=120°第七章晶闸管及其应用电路ug0ωt600α=60°时，工作波形600600θ=120°θθθ0°α≤60°输出波形连续第七章晶闸管及其应用电路ug0ωtα=90°时，工作波形900900900θθθθθ120°θ=90°60°α180°输出波形不连续第七章晶闸管及其应用电路小结:120120（1）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：当α＝0°时，输出波形同三相桥式整流电路，输出电压最大；α增大，输出电压减小，α＝180°时，uL=0.α＞60°时，波形断续，（3）任一相对应晶闸管和二极管导通期间，其他晶闸管和二极管（2）当α≤60°时，波形连续，θ=120°θ120°承受相应的线电压.移相范围为：α＝0°～180°第七章晶闸管及其应用电路思考：如果触发脉冲在自然换相之前加入，输出波形会发生什么现象？第七章晶闸管及其应用电路（2）主要参数计算输出电压的平均值负载电流平均值通过晶闸管的平均电流晶闸管承受的最大电压2cos134.22LUULLLRUILT31II22RM45.232UUU（3）电路特点优点：输出电压较高，脉动性较小，输出电压连续可调范围宽.缺点：需用三只晶闸管，需三套触发电路.第七章晶闸管及其应用电路如果触发脉冲在自然换相点之前加入，输出电压将会发生缺相，这在实际生产中必须避免.第七章晶闸管及其应用电路1.了解单相可控整流电路电感性负载和反电动势负载情况下对输出信号的影响.2.了解单相可控整流电路带大电感负载时的失控现象及消除方法.返回章目录第七章晶闸管及其应用电路§7-3负载类型对晶闸管整流的影响一、电感性负载的影响电感性负载：电动机的励磁绕组，各种电感线圈.V3V4V2V1RLu2L当电源过零时，晶闸管不能及时关断，使晶闸管导通时间延长.当控制角突然增大或触发信号突然丢失时，电感性负载单相桥式可控整流电路1、正常工作2、失控现象0ug0uLV1V4V1V3V2V3V2V4整流整流续流续流V2V3整流正常工作失控现象使电路失控.晶闸管连续导通，而整流二极管交替导通第七章晶闸管及其应用电路3、加续流二极管后的工作V3V4V2V1RLu2LV5加续流二极管后的电路0ug0uLV1V4V5V2V3V5整流整流续流续流在生产实际中，一旦发生失控，导通的晶闸管将因过热而损坏，为了防止失控现象的发生，必须采取预防措施——在负载两端并联一只续流二极管.ααθθ整流续流+-uL-+第七章晶闸管及其应用电路当整流元件工作时，负载电流经电源构成回路，当整流元件不工作时，负载中电流经续流二极管构成回路.由以上分析可知：晶闸管的导通角为θ时，续流二极管的导通角为2π-2θ流过晶闸管和整流二极管的平均电流为：Lt(AV)π2II流过续流二极管的平均电流为