电力电子技术应用 莫正康 第6章

第一节双向晶闸管第六章交流调压电路第二节晶闸管交流开关第三节单相和三相调压电路第四节交流电波调压电路利用电力电子器件的交流开关可以实现高电压、大电流电路的通断，并且具有无触点、动作迅速、寿命长、噪声低和几乎不用维修等优点。双向晶闸管是晶闸管系列中的主要派生元件，在交流电路中代替一组反并联的普通晶闸管，是一种比较理想的交流交流控制元件。第一节双向晶闸管一、结构与特征双向晶闸管与普通晶闸管一样，也有塑料封装、螺旋型与平板型三种，其核心部分是五层三端半导体结构，结构与符号如图所示。双向晶闸管的伏安特性如图所示。二、双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反二个方向都能导通，门极加正负信号都能触发，因此有四种触发方式。四种触发方式的特性如表三、双向晶闸管主要参数选择为了保证交流的可靠运行，必须根据开关的工作条件，合理选择双向晶闸管的额定通电电流、断态重复峰值电压以及换向电压上升率。晶闸管交流开关是一种快速、较理想的交流开关。一、简单交流开关a为普通晶闸管反并联的交流开关。第二节晶闸管交流开关b采用双向晶闸管反并联的交流开关。c只用一只普通晶闸管，管子不受反压。双向晶闸管控制三相自动控温电热炉的电路如图。为不同起动方法下的特性曲线。采用软起动器将降低起动电流，减少对电网的干扰。图二、过零触发开关电路与交流调功器前面介绍的各种可控整流都采用移相触发控制，这种触发方式使电路中的正弦波形出现缺角，包含较大的高次谐波。图为设定周期Tc内零触发输出波形的两种工作方式。四、固态开关近几年来发展一种固态开关，简称SSS。a为光电双向晶闸管耦合器非零电压开关。b为光电晶闸管耦合的零电压开关。c为零电压接通与零电流断开的理想无触电开关。固态开关一般采用环氧树脂封装，具有体积小、工作频率高的特点，适用与频繁工作或潮湿、有腐蚀性以及易燃的环境中。交流调压广泛用于工业加热、灯光控制、感应电动机调压调速以及电焊、点解、电镀交流侧调压等场合。单向交流调压用于小功率调压，广泛用于民用电气控制。一、几种交流调压的触发电路1.简单双向晶闸管调压电路，图为简单有级交流调压电路。第三节单相和三相调压电路2.触发二级管交流调压电路图为采用触发二极管的交流调压电路。3.单结晶体管触发电路图为单结晶体管触发电路。4.KC06触发器组成的晶闸管移向交流调压电路。图为该触发电路主要适用于交流直接供电的双向晶闸管或反并联普通晶闸管的交流移向控制。5.程控单结晶体管组成的触发电路，PUT实质上是一个N型门极晶闸管，它的门级从N1区引出，而普通晶闸管从P2区引出。它具备晶闸管功能又可作为单结晶体管使用。PUC触发的晶闸管交流调压电路如图所示。二、单向交流调压电路分析1.电阻性负载电路图a用两只反并联的普通晶闸管或一只双向晶闸管与电阻负载Rl组成主电路。以反并联电路进行分析，正半周α时刻触发VT1管，负半周α时刻触发VT2管，输出电压波形为正负半周缺角相同的正弦波图b所示。2.电感性负载当负载为线圈、交流电动机或经过变压器在接电阻负载时，这种负载称为电感性负载，电路如图α所示，工作情况与可控整流电路带电感性负载相似。三、三相交流调压电路当交流功率调节容量较大时通常采用三相交流调压电路，而三相交流调压电路可由三个相位互差120度的单相交流调压电路组合而成，负载可连接成△或Y。三相交流调压电路常用的有四种接线方法如图所示。1.星形带中性线的三相交流调压2.晶闸管与负载连接成内三角形的三相交流调压3.三相三线交流调压4.控制负载中性点的三相交流调压一、交流斩波调压原理交流斩波调压电路的输出电压波形如图b所示。第四节交流电波调压电路二、交流斩波控制目前采用全控型器件如GTO、GTR、IGBT等来构成交流斩波调压电路，如图所示为GTR及快速二极管组成的交流斩波调压电路。若负载为纯电阻，负载电流i的基波波形与负载电压波形相同，如图a所示。若为电感性负载，负载电流i滞后电源电压u2,波形如图所示。