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關(guān)于常用電力電子器件介紹第一頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一復(fù)習(xí)提問
1、什么是直流電機(jī),什么是交流電機(jī)?
2、三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式表達(dá)式。第二頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一導(dǎo)入新課
從復(fù)習(xí)可知,直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜但調(diào)速效果好,而交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但調(diào)速效果一般,隨著大功率可控整流器件的出現(xiàn)使得交流調(diào)速進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用的階段。第三頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一
晶閘管(Thyristor)的結(jié)構(gòu)及工作原理晶閘管(Thyristor)俗稱硅晶體閘流管。晶閘管通常有普通晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管和快速晶閘管等。普通晶閘管也叫可控硅,用SCR表示,國際通用名稱為Thyristor簡(jiǎn)稱T。晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管內(nèi)部是一種四層(P、N、P、N)結(jié)構(gòu),對(duì)外呈三端(A、G、K)大功率半導(dǎo)體器件,第四頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一它有三個(gè)PN結(jié):J1、J2、J3。其外形有平板形和螺栓形,見圖2.1(a)、(b)所示。三個(gè)引出端分別叫做陽極A、陰極K和門極G,門極也叫控制級(jí)。晶閘管的圖形符號(hào)見圖2.1(c)所示。第五頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一第六頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一晶閘管的工作原理由晶閘管的結(jié)構(gòu)可知,晶閘管是一種四層三端器件,有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié),見圖2.2(a)所示.當(dāng)把中間的N1和P2分為兩部分,則可構(gòu)成一個(gè)NPN型晶體管和一個(gè)PNP型晶體管的復(fù)合管,如圖2.2(b)所示。1.晶閘管的導(dǎo)電特性:?jiǎn)蜗驅(qū)щ娞匦院驼驅(qū)ǖ目煽匦浴?/p>
2.晶閘管的導(dǎo)通條件:(1)晶閘管的陽極-陰極之間加正向電壓。(2)晶閘管的門極-陰極之間有正向觸發(fā)電壓,且有足夠的觸發(fā)電流。3.維持電流:保持晶閘管導(dǎo)通的最小陽極電流。由圖2.2(c)可知,每個(gè)晶體管的集電極電流是另一個(gè)晶體管的基極電流。兩個(gè)晶體管相互復(fù)合,當(dāng)有足夠的門極電流Ig時(shí),就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋,即此時(shí)兩個(gè)晶體管迅速飽和導(dǎo)通,即晶閘管飽和導(dǎo)通。若要關(guān)斷晶閘管,則應(yīng)設(shè)法使晶閘管的陽極電流減小到維持電流以下。第七頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一第八頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)門極可關(guān)斷晶閘管是在普通晶閘管的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。從結(jié)構(gòu)上看通常它有三個(gè)極:陽極(A)、陰極(K)和門極(G)。其工作原理是:通過控制門極信號(hào)進(jìn)行接通和關(guān)斷晶閘管,其工作特點(diǎn)如下:1.導(dǎo)通條件在門極和陰極之間加一正向電壓,即:G(+)、K(-),GTO導(dǎo)通。2.關(guān)斷條件在門極和陰極之間加一反向電壓,G(-)、K(+),GTO關(guān)斷。電路如圖2-3所示門極可關(guān)斷晶閘管通斷方便,是一種大功率無觸點(diǎn)開關(guān),它是逆變電路中的主要開關(guān)元件,廣泛用在中小容量變頻器中。但由于受到反向關(guān)斷及工作頻率的限制,門極可關(guān)斷晶閘管正被新型的大功率晶體管GTR所取代,但是在大容量變頻器,GTO以其工作電流大,耐壓高的特性,仍得到普遍應(yīng)用。第九頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一第十頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一大功率晶體管(GTR)(一)、基本結(jié)構(gòu)是一種大功率晶體管,又叫雙極型晶體管(BJT),GTR在結(jié)構(gòu)上常用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)形式,是由多個(gè)晶體管復(fù)合組成的大功率晶體管,通過與反相續(xù)流二極管并聯(lián)組成一個(gè)模塊,如圖2-4所示。GTR也具有三個(gè)極,分別是基極(B)、發(fā)射極(E)、集電極(C)。(二)、GTR的工作特點(diǎn)GTR如同普通的晶體管一樣,也有三種工作狀態(tài),即放大、飽和及截止?fàn)顟B(tài),在大功率可控電路中,GTR主要工作在飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。由于GTR工作在大功率電路中,因此管子的功耗是一個(gè)不容忽視的問題,GTR在截止和飽和狀態(tài)時(shí)其功耗是很小的,但是在放大狀態(tài)其功耗將增大百倍,因此,逆變電路的GTR在交替切換的過程中是不允許在放大區(qū)稍做停留的。GTR具有自關(guān)斷能力及開關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低、安全工作區(qū)寬等特點(diǎn),廣泛用于交流調(diào)速、變頻電源中。在中小容量的變頻器中,曾一度占據(jù)了主導(dǎo)地位。第十一頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一第十二頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)率場(chǎng)效應(yīng)晶體管與場(chǎng)效應(yīng)晶體管一樣也是有三個(gè)極,分別是源極S、漏極D和柵極G,管子的連接及工作特性也基本與場(chǎng)效應(yīng)晶體管一樣。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管屬于電壓控制型器件,自關(guān)斷能力強(qiáng),驅(qū)動(dòng)功率很小,使用方便,開關(guān)頻率比較高,無二次擊穿現(xiàn)象。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管在存放和運(yùn)輸中應(yīng)有防靜電裝置,柵極不能開路工作,對(duì)于電感性負(fù)載應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施。第十三頁,共十五頁,編輯于2023年,星期一絕緣柵雙極晶體管(IGBT)絕緣柵雙極晶體管簡(jiǎn)稱IGBT是一種集大功率晶體管(GTR)和功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)兩者于一身的復(fù)合型器件,它有三個(gè)極分別是集電極(C),發(fā)射極(E)和柵極(G),如圖2-5所示。輸入阻抗很高,,它既有MOS器件的工作速度快,驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn),又具備了大功率晶體管的電流大,通態(tài)電壓低的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)镮GBT性能優(yōu)良,所以它已全面取代了功率晶體管而成為中小容量電力變流
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