雙向晶閘管及其應(yīng)用

雙向晶閘管及其應(yīng)用第1頁/共38頁第一節(jié)

雙向晶閘管一、雙向晶閘管基本結(jié)構(gòu)與伏安特性二、雙向晶閘管的觸發(fā)方式第2頁/共38頁一、雙向晶閘管基本結(jié)構(gòu)與伏安特性

雙向晶閘管從外觀上看，和普通晶閘管一樣，有小功率塑封型、大功率螺栓型和特大功率平板型。一般調(diào)光臺燈、吊扇無級調(diào)速等多采用塑封型。外部結(jié)構(gòu)1.基本結(jié)構(gòu)第3頁/共38頁圖形符號圖14-1第4頁/共38頁型號與系列值雙向晶閘管的型號為KS□—□，例如KS100—8表示雙向晶閘管，額定通態(tài)電流（有效值）100A，斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為8級（800V）。雙向晶閘管額定通態(tài)電流IT(RMS)的系列值為：1A、10A、20A、50A、100A、200A、400A、500A。額定電壓的分級同普通晶閘管。第5頁/共38頁要將兩只普通晶閘管反并聯(lián)使用，代替一只雙向晶閘管，數(shù)值上怎樣計算？如IT(RMS)=100A，則IT(AV)

=45A，向上選50A，額定電壓同級別的普通晶閘管，即兩只KP50—7的普通晶閘管反向并聯(lián)，兩個門極并接作為公共門極，可代替KS100—7的雙向晶閘管。首先將雙向晶閘管的額定電流有效值折算成正弦半波的平均值：，再向上取系列值即可。第6頁/共38頁2.伏安特性14-2第7頁/共38頁二、雙向晶閘管的觸發(fā)方式（1）Ⅰ+觸發(fā)方式

陽極電壓為第一陽極T1為正，T2為負(fù)；門極電壓是G為正，T2為負(fù)，特性曲線在第Ⅰ象限，為正觸發(fā)。（2）Ⅰ－觸發(fā)方式

陽極電壓為第一陽極T1為正，T2為負(fù)；門極電壓是G為負(fù)，T2為正，特性曲線在第Ⅰ象限，為負(fù)觸發(fā)。第8頁/共38頁（3）Ⅲ+觸發(fā)方式

陽極電壓為第一陽極T1

為負(fù)，T2為正；門極電壓是G為正，T2為負(fù)，特性曲線在第Ⅲ象限，為正觸發(fā)。（4）Ⅲ－觸發(fā)方式

陽極電壓為第一陽極T1為負(fù)，T2為正；門極電壓是G為負(fù)，T2為正，特性曲線在第Ⅲ象限，為負(fù)觸發(fā)。四種觸發(fā)方式中，Ⅲ+觸發(fā)方式的觸發(fā)靈敏度最低，因此實際應(yīng)用中只采用（Ⅰ+、Ⅲ－）與（Ⅰ－、Ⅲ－）兩組觸發(fā)方式。二、雙向晶閘管的觸發(fā)方式第9頁/共38頁第二節(jié)單相交流調(diào)壓電路一、雙向觸發(fā)二極管組成的觸發(fā)電路二、單相交流調(diào)壓電路

1.電阻性負(fù)載

2.電感性負(fù)載第10頁/共38頁雙向觸發(fā)二極管PPNOUIUBO內(nèi)部結(jié)構(gòu)符號伏安特性擊穿電壓30V圖14-3第11頁/共38頁圖14-4觸發(fā)電路第12頁/共38頁二、單相交流調(diào)壓電路1.電阻性負(fù)載14-5第13頁/共38頁公式輸出交流電壓有效值輸出交流電流有效值第14頁/共38頁～220V圖14-7實例1單相交流調(diào)光臺燈電路第15頁/共38頁2.電感性負(fù)載圖14-8電感性負(fù)載單相交流調(diào)壓原理電路及波形第16頁/共38頁14-9第17頁/共38頁實例2吊扇的調(diào)速電路圖14-10吊扇的調(diào)速原理圖第18頁/共38頁2.電感性負(fù)載時，不能用窄脈沖觸發(fā)。否則當(dāng)＜時，會出現(xiàn)一個晶閘管無法導(dǎo)通，產(chǎn)生很大的直流分量，燒毀熔斷器或晶閘管。單相交流調(diào)壓的特點1.電阻性負(fù)載時，改變控制角，即可改變負(fù)載電壓的有效值。移相范圍電感性負(fù)載時，最小控制角,

移相范圍第19頁/共38頁第三節(jié)晶閘管交流開關(guān)一、簡單交流開關(guān)及應(yīng)用二、過零觸發(fā)與單相交流調(diào)功器三、固態(tài)開關(guān)第20頁/共38頁一、簡單交流開關(guān)應(yīng)用陽極電壓為觸發(fā)電壓，強觸發(fā)Ⅰ+、Ⅲ－觸發(fā)方式14-11晶體管交流開關(guān)的基本形式第21頁/共38頁

軟起動器電路電動機的軟起動與直接全壓起動或兩級起動（如星/三角形）不同，軟起動時電壓沿斜坡上升，升至全壓的時間可設(shè)定在0.5~60s之間。軟起動器也有軟停止功能，其可調(diào)節(jié)的斜坡時間在0.5~240s。14-12L1L2L3第22頁/共38頁軟起動特性14-13第23頁/共38頁軟起動器應(yīng)用采用軟起動器將降低起動電流，減少對電網(wǎng)的干擾。如軟起動器在起動泵、風(fēng)機、輸送帶等設(shè)備時，軟起動器可分別解決水泵電動機起動與停止時管道內(nèi)的水壓波動；起動風(fēng)機時傳送帶打滑及軸承應(yīng)力過大、輸送帶起動或停止過程中由于顛簸而造成產(chǎn)品損壞等問題。

因此，軟起動器可延長設(shè)備的壽命，減少維修。第24頁/共38頁二、過零觸發(fā)與單相交流調(diào)功器

過零觸發(fā)：當(dāng)電壓過零時給晶閘管以觸發(fā)脈沖，使晶閘管工作在全導(dǎo)通或全阻斷狀態(tài)，這種觸發(fā)方式稱為過零觸發(fā)。晶閘管觸發(fā)電路的觸發(fā)方式：其一是前面講過的移相觸發(fā)，即觸發(fā)延遲角可調(diào)；其二是過零觸發(fā)。第25頁/共38頁調(diào)功器在設(shè)定的周期內(nèi)，將電路接通幾個周，斷開幾個周，通過改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時間的比例，達到調(diào)節(jié)負(fù)載兩端電壓即負(fù)載功率的目的，這種裝置稱為調(diào)功器。第26頁/共38頁全周過零觸發(fā)輸出電壓波形14-14第27頁/共38頁設(shè)TC周期內(nèi)導(dǎo)通的周數(shù)為n，每個周的周期為T，調(diào)功器輸出電壓有效值為式中,Pn

是設(shè)定周期TC

內(nèi)全導(dǎo)通時裝置的輸出功率（kW）；Un是設(shè)定周期TC內(nèi)全導(dǎo)通時裝置的輸出電壓（V）。公式則調(diào)功器的輸出功率為第28頁/共38頁圖14-15過零觸發(fā)電路電路分析波形過零觸發(fā)電路第29頁/共38頁（1）鋸齒波形成環(huán)節(jié)鋸齒波的底寬對應(yīng)著一定的時間間隔（TC）。調(diào)節(jié)電位器RP1即可改變鋸齒波的斜率。波形如圖14-16a所示。（2）信號綜合環(huán)節(jié)控制電壓UC與鋸齒波電壓疊加后合成電壓為us，送至V2基極。當(dāng)us＞0（0.7V）時，V2導(dǎo)通；us＜0時，V2截止，波形如圖14-16b所示。（3）直流開關(guān)當(dāng)V2基極電壓Ube2＞0時，V2管導(dǎo)通，Ube3接近零電位，V3管截止，直流開關(guān)斷開。當(dāng)Ube2＜0，V2截止，由R8、R9和V6組成的分壓電路使V3導(dǎo)通，直流開關(guān)導(dǎo)通，接通24V直流電壓，V3通斷時間如圖14-16c所示。過零觸發(fā)電路分析1電路圖波形第30頁/共38頁控制電壓UC，直流開關(guān)的導(dǎo)通時間隨之，主控開關(guān)VT的導(dǎo)通周數(shù)，交流輸出電壓的平均功率。（4）同步電壓形成和過零脈沖輸出波形如圖14-16d所示。本環(huán)節(jié)與直流開關(guān)輸出電壓（24V）共同控制V4和V5，只有當(dāng)V3導(dǎo)通期間，V4、V5集電極和發(fā)射極之間才有電壓，才可能工作。在這期間，同步電壓每次過零時，V4截止，V5導(dǎo)通，經(jīng)脈沖變壓器輸出脈沖電壓，使晶閘管導(dǎo)通，波形如圖14-16e所示。過零觸發(fā)電路分析2電路圖波形如何調(diào)節(jié)功率？第31頁/共38頁過零觸發(fā)電路波形圖14-16過零觸發(fā)電路的電壓波形分析電路第32頁/共38頁三、固態(tài)開關(guān)它是一種以雙向晶閘管為主控元件而構(gòu)成的無觸點開關(guān)。固態(tài)開關(guān)（簡稱SSS）固態(tài)繼電器（簡稱SSR）固態(tài)接觸器（簡稱SSC）第33頁/共38頁固態(tài)開關(guān)——

零電壓接通與零電流斷開14-17第34頁/共38頁零電壓接通原理1.無輸入信號時，V2管飽和導(dǎo)通。

2.電壓太高，既便有輸入信號，也無法使V2管截止。

3.適當(dāng)選取R2和R3的值,使交流電源電壓在零值區(qū)域(±25V)且有輸入信號時,V2截止。