電子課件-《電力電子技術(shù)》-B02-2107-項(xiàng)目一-晶閘管調(diào)光燈電路

任務(wù)１晶閘管的識(shí)別與選用任務(wù)２單相可控整流電路的分析與測(cè)試任務(wù)３單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的分析與測(cè)試任務(wù)４調(diào)光燈電路的安裝與調(diào)試１.掌握晶閘管的結(jié)構(gòu)、特性及其工作原理。２.能識(shí)別晶閘管的各種外形封裝。３.能夠?qū)чl管進(jìn)行觸發(fā)特性的測(cè)試。４.會(huì)用萬用表進(jìn)行晶閘管極性和好壞的判別。５.理解晶閘管主要參數(shù)的意義并能夠正確的選擇晶閘管的型號(hào)。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)１晶閘管的識(shí)別與選用本任務(wù)將學(xué)習(xí)晶閘管的基本知識(shí)，并完成晶閘管外形的識(shí)別、極性的辨別、質(zhì)量的檢測(cè)等基本操作練習(xí)。任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)一、識(shí)別晶閘管晶閘管又稱為晶體閘流管，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅，是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件。普通晶閘管的結(jié)構(gòu)ａ)電路圖形符號(hào)ｂ)結(jié)構(gòu)圖ｃ)等效電路ｄ)等效電路圖形符號(hào)二、檢測(cè)晶閘管１.晶閘管的工作特性晶閘管SCR相當(dāng)于一個(gè)半可控的、可開不可關(guān)的單向開關(guān)。這里的單向開關(guān)指晶閘管的陽(yáng)極到陰極之間的通斷。晶閘管的接線圖晶閘管的雙晶體管模型及其等效電路ａ)晶閘管的雙晶體管模型ｂ)晶閘管的等效電路晶閘管的導(dǎo)通條件為：在陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，同時(shí)在門極和陰極間加正向觸發(fā)電壓，即UAK

>0，同時(shí)UGK

>0。晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷的方法為：使流過晶閘管的陽(yáng)極電流降低至維持電流IH

以下。一般通過給陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓(UAK

≤0)或增大線路中電阻(RW

>0)來實(shí)現(xiàn)。晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性三、選用晶閘管１.晶閘管的主要參數(shù)正確地選擇晶閘管主要包括兩個(gè)方面：一是要根據(jù)實(shí)際情況確定所需晶閘管的額定值；二是要根據(jù)額定值確定晶閘管的型號(hào)。晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)２.晶閘管的型號(hào)根據(jù)國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，普通晶閘管的型號(hào)及含義如下：任務(wù)實(shí)施二、認(rèn)識(shí)晶閘管的外形晶閘管的外形主要有螺栓型、平板型、塑封和模塊式封裝4種。晶閘管的外形封裝ａ)螺栓型ｂ)平板型晶閘管的外形封裝ｃ)塑封ｄ)模塊化封裝晶閘管冷卻裝置ａ)自然冷卻(散熱片)ｂ)風(fēng)冷ｃ)水冷三、辨別晶閘管的極性通?？梢圆捎弥庇^法和檢測(cè)法辨別晶閘管的三個(gè)極：陽(yáng)極、陰極和門極。螺栓型晶閘管極性的判別平板型晶閘管極性的判別四、檢測(cè)晶閘管質(zhì)量在對(duì)調(diào)光燈電路等由晶閘管構(gòu)成的電力電子電路進(jìn)行安裝、制作或檢修時(shí)，都要首先對(duì)晶閘管的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)可以采用數(shù)字式萬用表，也可以采用指針式萬用表。這里主要介紹采用指針式萬用表檢測(cè)小功率晶閘管的步驟及方法。晶閘管的測(cè)量測(cè)量晶閘管的觸發(fā)能力檢查小功率晶閘管觸發(fā)能力的電路１.掌握單相半波可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、計(jì)算、波形分析及測(cè)試方法。２.掌握單相全控橋式可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、計(jì)算、波形分析及測(cè)試方法。３.掌握單相半控橋式可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、計(jì)算、波形分析及測(cè)試方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)２單相可控整流電路的分析與測(cè)試本任務(wù)的主要內(nèi)容就是學(xué)習(xí)單相可控整流電路的基本知識(shí)和工作原理，并結(jié)合原理分析，通過示波器觀察測(cè)試電路的波形。任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)一、單相半波可控整流電路１.電阻性負(fù)載單相半波可控整流調(diào)光燈主電路實(shí)際上就是負(fù)載為阻性的單相半波可控整流電路。調(diào)光燈主電路(單相半波可控整流電路)控制角α：控制角α

也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。導(dǎo)通角θ：導(dǎo)通角θ

是指晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角度。移相：移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角α的大小。移相范圍：移相范圍是指一個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。１)α

＝0°時(shí)的波形分析

α

＝0°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形２)α

＝30°時(shí)的波形分析α

＝30°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形

α

＝30°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的實(shí)測(cè)波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形

α＝60°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形

α＝60°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的實(shí)測(cè)波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形α＝90°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形α＝90°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的實(shí)測(cè)波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形α＝120°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的理論波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形

α＝120°時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓的實(shí)測(cè)波形ａ)輸出電壓波形ｂ)晶閘管兩端電壓波形由以上的分析和測(cè)試可以得出：①在單相整流電路中，晶閘管從承受正向陽(yáng)極電壓起到加入觸發(fā)脈沖而導(dǎo)通之間的電角度α

稱為控制角。晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間對(duì)應(yīng)的電角度用θ

表示，稱為導(dǎo)通角，且θ

＝π－α。②在單相半波整流電路中，改變?chǔ)?/p>

的大小即改變觸發(fā)脈沖在每周期內(nèi)出現(xiàn)的時(shí)刻，則ud

和id的波形也隨之改變，但是直流輸出電壓瞬時(shí)值ud的極性不變，其波形只在u2的正半周出現(xiàn)，這種通過對(duì)觸發(fā)脈沖的控制來控制直流輸出電壓大小的控制方式稱為相位控制方式?簡(jiǎn)稱相控方式。③理論上移相范圍為0°~180°。在本課題中若要使移相范圍達(dá)到0°~180°，則需要改進(jìn)觸發(fā)電路以擴(kuò)大移相范圍。２.電感性負(fù)載直流負(fù)載的感抗ωLd和電阻Rd的大小相比不可忽略時(shí)，這種負(fù)載稱為電感性負(fù)載。屬于此類負(fù)載的有工業(yè)上電機(jī)的勵(lì)磁線圈、輸出串接電抗器的負(fù)載等。電感線圈對(duì)電流變化的阻礙作用ａ)電流id增大時(shí)Ld兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向ｂ)電流id減小時(shí)Ld兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向(１)無續(xù)流二極管時(shí)單相半波電感性負(fù)載時(shí)輸出電壓及電流波形(２)接續(xù)流二極管時(shí)電感性負(fù)載接續(xù)流二極管時(shí)的電路工作原理電感性負(fù)載接續(xù)流二極管時(shí)輸出電壓及電流波形二、單相橋式可控整流電路在小容量的晶閘管整流裝置中，較多使用單向橋式可控整流電路。１.帶電阻性負(fù)載的工作情況單相全控橋帶電阻性負(fù)載時(shí)的電路及波形相關(guān)概念和特點(diǎn)１)全波由于負(fù)載在電源電壓u2的兩個(gè)半波(正負(fù)半波)中，都有電流流過，所以屬于全波整流。２)直流磁化問題由于二次繞組電流i2在兩個(gè)周期內(nèi)波形對(duì)稱、方向相反，影響相互抵消，所以不存在直流磁化問題。

２.帶電感性負(fù)載的工作情況單相全控橋帶電感性負(fù)載時(shí)的電路及波形三、單相橋式半控整流電路(單相半控橋)單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，為了對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，其實(shí)只需一個(gè)晶閘管，另一個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡(jiǎn)化整個(gè)電路，如此即成為單相橋式半控整流電路(單相半控橋)。當(dāng)負(fù)載為阻性負(fù)載時(shí)，單相半控橋與單相全控橋工作過程和波形完全一致。單相半控橋中一般使用續(xù)流二極管VDR，它的作用是防止接感性負(fù)載時(shí)，出現(xiàn)失控現(xiàn)象。１.不帶續(xù)流二極管電路單相半控橋不帶續(xù)流二極管電路及波形存在的問題當(dāng)α突然增大至180°或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況。失控波形２.帶續(xù)流二極管電路單相半控橋帶續(xù)流二極管電路及波形３.其他電路單相橋式半控整流電路的另一接法１.能認(rèn)識(shí)并測(cè)試單結(jié)晶體管。２.能制作并測(cè)試單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)３單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的分析與測(cè)試本任務(wù)的主要內(nèi)容就是了解單結(jié)晶體管的基本知識(shí)，和單結(jié)晶體管振蕩電路、觸發(fā)電路的工作原理，并結(jié)合原理分析，通過示波器觀察測(cè)試電路的波形。任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)為門極提供觸發(fā)電壓與電流的電路稱為觸發(fā)電路。對(duì)晶閘管觸發(fā)電路來說，首先，觸發(fā)信號(hào)應(yīng)該具有足夠的觸發(fā)功率(觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流)，以保證晶閘管可靠導(dǎo)通；其次，觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿要陡峭；最后，觸發(fā)脈沖必須與主電路晶閘管的陽(yáng)極電壓同步并能根據(jù)電路要求在一定的移相范圍內(nèi)移相。一、單結(jié)晶體管１.單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)它是一種特殊的半導(dǎo)體器件?有三個(gè)電極，只有一個(gè)PN結(jié)，因此稱為“單結(jié)晶體管”，又因?yàn)楣茏佑袃蓚€(gè)基極，所以又稱為“雙極二極管”。單結(jié)晶體管ａ)結(jié)構(gòu)ｂ)等效電路ｃ)圖形符號(hào)ｄ)外形管腳排列單結(jié)晶體管實(shí)物及管腳２.單結(jié)晶體管的伏安特性及主要參數(shù)單結(jié)晶體管伏安特性ａ)單結(jié)晶體管實(shí)驗(yàn)電路ｂ)單結(jié)晶體管伏安特性ｃ)特性曲線族二、單結(jié)晶體管振蕩電路利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性和電容的充放電，可以組成單結(jié)晶體管振蕩電路。單結(jié)晶體管張弛振蕩電路和波形ａ)電路ｂ)波形三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路１.同步的定義觸發(fā)信號(hào)和電源電壓在頻率和相位上相互協(xié)調(diào)的關(guān)系叫同步。２.同步電路組成同步電路由同步變壓器、橋式整流電路VD1

~VD4、電阻R1

及穩(wěn)壓管組成。１.掌握調(diào)光燈電路的結(jié)構(gòu)原理。２.能安裝并調(diào)試調(diào)光燈電路。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)４調(diào)光燈電路的安裝與調(diào)試本任務(wù)的主要內(nèi)容是在前面任務(wù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析調(diào)光燈電路的工作原理，并完成電路的安裝和調(diào)試。任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)一、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形二、電路原理分析單結(jié)晶體管觸發(fā)電路比較簡(jiǎn)單，溫度特性比較好，有一定的抗干擾能力，脈沖前沿比較陡，輸出功率比較小，脈沖寬度比較窄，只能手動(dòng)調(diào)節(jié)RP，無法