晶閘管電路教學(xué)課件

晶閘管電路匯報人：AA2024-01-19目錄contents晶閘管基本原理與特性晶閘管整流電路及應(yīng)用晶閘管逆變電路及應(yīng)用晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計及調(diào)試方法晶閘管保護(hù)電路設(shè)計及注意事項晶閘管應(yīng)用實例分析與討論01晶閘管基本原理與特性晶閘管由四層半導(dǎo)體材料組成，包括三個PN結(jié)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于兩個晶體管反向連接，因此也被稱為可控硅整流器（SCR）。晶閘管的基本結(jié)構(gòu)晶閘管在正常狀態(tài)下是阻斷的，當(dāng)在控制極（門極）施加適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號時，晶閘管會導(dǎo)通。一旦導(dǎo)通，即使撤銷觸發(fā)信號，晶閘管也會保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到流過主回路的電流降至零或施加反向電壓使其關(guān)斷。工作原理晶閘管結(jié)構(gòu)和工作原理伏安特性晶閘管的伏安特性描述了其電壓和電流之間的關(guān)系。在正向阻斷狀態(tài)下，晶閘管能夠承受一定的正向電壓而不導(dǎo)通。當(dāng)施加正向電壓且控制極觸發(fā)時，晶閘管開始導(dǎo)通，此時電壓降低，電流增加。主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)包括正向轉(zhuǎn)折電壓、反向轉(zhuǎn)折電壓、正向平均電流、反向平均電流、控制極觸發(fā)電流和觸發(fā)電壓等。這些參數(shù)決定了晶閘管的性能和使用范圍。伏安特性及主要參數(shù)晶閘管的觸發(fā)方式主要有兩種，即電壓觸發(fā)和電流觸發(fā)。電壓觸發(fā)是通過在控制極施加一定的電壓來觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通；而電流觸發(fā)則是通過在控制極施加一定的電流來實現(xiàn)觸發(fā)。觸發(fā)方式觸發(fā)電路是用于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號以驅(qū)動晶閘管的電路。常見的觸發(fā)電路包括單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路和集成電路觸發(fā)電路等。這些電路根據(jù)具體的應(yīng)用需求和晶閘管的特性設(shè)計，以確保晶閘管的可靠觸發(fā)和穩(wěn)定運(yùn)行。觸發(fā)電路觸發(fā)方式與觸發(fā)電路02晶閘管整流電路及應(yīng)用由單相交流電源、晶閘管和負(fù)載組成，晶閘管控制交流電的正半周或負(fù)半周通過。電路結(jié)構(gòu)工作原理應(yīng)用場景在交流電的正半周或負(fù)半周，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制輸出電壓的平均值。適用于對直流電源要求不高、負(fù)載電流較小的場合，如充電電源、小功率直流電機(jī)驅(qū)動等。030201單相半波可控整流電路由單相交流電源、兩個晶閘管和負(fù)載組成，兩個晶閘管分別控制交流電的正半周和負(fù)半周通過。電路結(jié)構(gòu)在交流電的一個周期內(nèi)，兩個晶閘管交替導(dǎo)通，使得負(fù)載上得到全波整流電壓。工作原理適用于需要較高直流電壓、較大負(fù)載電流的場合，如電鍍、電解、直流電機(jī)驅(qū)動等。應(yīng)用場景單相全波可控整流電路

三相半波可控整流電路電路結(jié)構(gòu)由三相交流電源、三個晶閘管和負(fù)載組成，三個晶閘管分別控制三相交流電的三相半波通過。工作原理通過控制三個晶閘管的導(dǎo)通角，實現(xiàn)三相交流電的三相半波整流，得到脈動的直流電壓。應(yīng)用場景適用于大功率、大負(fù)載的場合，如直流輸電、大功率直流電機(jī)驅(qū)動等。123由三相交流電源、六個晶閘管和負(fù)載組成，六個晶閘管分別控制三相交流電的三相全波通過。電路結(jié)構(gòu)通過控制六個晶閘管的導(dǎo)通角，實現(xiàn)三相交流電的三相全波整流，得到平穩(wěn)的直流電壓。工作原理適用于對直流電源質(zhì)量要求較高、負(fù)載較大的場合，如高精度直流電源、大功率直流電機(jī)驅(qū)動等。應(yīng)用場景三相全波可控整流電路03晶閘管逆變電路及應(yīng)用工作原理：有源逆變是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的過程，通過控制晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷來實現(xiàn)。在有源逆變電路中，晶閘管作為開關(guān)元件，通過控制其觸發(fā)脈沖的相位和寬度，可以實現(xiàn)對輸出電壓和頻率的調(diào)節(jié)。有源逆變工作原理及條件02030401有源逆變工作原理及條件條件：要實現(xiàn)有源逆變，需要滿足以下條件直流側(cè)電壓高于交流側(cè)電壓峰值。觸發(fā)脈沖的相位和寬度需精確控制，以確保晶閘管在正確的時刻導(dǎo)通和關(guān)斷。負(fù)載需要是感性的，以提供足夠的換相重疊角，確保晶閘管能夠可靠關(guān)斷。工作原理：無源逆變是將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的過程，同樣通過控制晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷來實現(xiàn)。在無源逆變電路中，晶閘管作為整流元件，將交流輸入電壓整流為脈動的直流電壓。條件：要實現(xiàn)無源逆變，需要滿足以下條件交流輸入電壓需高于直流輸出電壓。觸發(fā)脈沖的相位和寬度需根據(jù)交流輸入電壓的波形和幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保直流輸出電壓的穩(wěn)定。需要采用合適的濾波電路，以減小輸出電壓的脈動。0102030405無源逆變工作原理及條件變頻調(diào)速在電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，通過改變逆變電路輸出交流電的頻率，可以實現(xiàn)對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。這種調(diào)速方式具有效率高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。不間斷電源（UPS）在UPS中，逆變電路將蓄電池儲存的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，為負(fù)載提供穩(wěn)定的交流電源。當(dāng)市電停電時，UPS能夠自動切換到逆變電路供電，保證負(fù)載的正常運(yùn)行。新能源發(fā)電在太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電系統(tǒng)中，逆變電路將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，以便并入電網(wǎng)或供給交流負(fù)載使用。這些系統(tǒng)通常采用高效率、高可靠性的逆變電路，以確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效能量轉(zhuǎn)換。逆變電路的應(yīng)用舉例04晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計及調(diào)試方法觸發(fā)電路的要求觸發(fā)電路是晶閘管電路的關(guān)鍵部分，它必須滿足一定的電壓和電流要求，以確保晶閘管的可靠觸發(fā)。同時，觸發(fā)電路還應(yīng)具有足夠的抗干擾能力和穩(wěn)定性。觸發(fā)電路的分類根據(jù)觸發(fā)方式的不同，觸發(fā)電路可分為脈沖觸發(fā)、電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)等類型。其中，脈沖觸發(fā)電路具有觸發(fā)功率小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，因此在實際應(yīng)用中較為常見。對觸發(fā)電路的要求和分類單結(jié)晶體管的工作原理單結(jié)晶體管是一種具有負(fù)阻特性的半導(dǎo)體器件，當(dāng)外加電壓超過其峰值電壓時，器件會由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，從而產(chǎn)生一個陡峭的電壓脈沖。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路設(shè)計單結(jié)晶體管觸發(fā)電路通常由單結(jié)晶體管、電阻、電容等元件組成。通過合理設(shè)計電路參數(shù)，可以實現(xiàn)不同寬度和幅度的觸發(fā)脈沖，以滿足晶閘管的觸發(fā)要求。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路設(shè)計集成觸發(fā)器及其應(yīng)用集成觸發(fā)器的工作原理集成觸發(fā)器是一種將多個晶體管、電阻、電容等元件集成在一起的半導(dǎo)體器件，具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。它可以通過外部控制信號實現(xiàn)晶閘管的觸發(fā)。集成觸發(fā)器的應(yīng)用集成觸發(fā)器在晶閘管電路中得到了廣泛應(yīng)用，它可以實現(xiàn)多路輸出、移相控制、過零檢測等功能，提高了晶閘管電路的性能和可靠性。觸發(fā)電路的調(diào)試與故障排除在觸發(fā)電路的調(diào)試過程中，需要使用示波器、萬用表等測試工具對電路進(jìn)行測試和分析。通過調(diào)整電路參數(shù)和觀察波形變化，可以逐步優(yōu)化電路性能，確保晶閘管的可靠觸發(fā)。觸發(fā)電路的調(diào)試當(dāng)觸發(fā)電路出現(xiàn)故障時，需要根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析和判斷。常見的故障包括觸發(fā)脈沖丟失、脈沖幅度不足、脈沖寬度不正確等。針對不同類型的故障，需要采取相應(yīng)的維修措施，如更換損壞元件、調(diào)整電路參數(shù)等。觸發(fā)電路的故障排除05晶閘管保護(hù)電路設(shè)計及注意事項在晶閘管陽極與電源之間串聯(lián)快速熔斷器，當(dāng)電流超過一定值時，快速熔斷器會自動熔斷，切斷電流?？焖偃蹟嗥鞅Ｗo(hù)通過電流互感器或霍爾元件檢測晶閘管電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，觸發(fā)保護(hù)電路，關(guān)斷晶閘管。過流檢測與保護(hù)過電流保護(hù)電路設(shè)計在晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收電路，用于吸收浪涌電壓和尖峰電壓，保護(hù)晶閘管免受電壓沖擊。在晶閘管兩端并聯(lián)壓敏電阻，當(dāng)電壓超過一定值時，壓敏電阻阻值迅速下降，將過電壓旁路掉。過電壓保護(hù)電路設(shè)計壓敏電阻保護(hù)阻容吸收電路VS在晶閘管附近安裝溫度傳感器，實時監(jiān)測晶閘管溫度。溫度控制與保護(hù)當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，觸發(fā)溫度保護(hù)電路，降低晶閘管功率或關(guān)斷晶閘管，避免過熱損壞。溫度傳感器檢測溫度保護(hù)電路設(shè)計根據(jù)實際需求選用合適電壓、電流等級的晶閘管，并留有一定的安全裕量。選用合適參數(shù)的晶閘管防止過電壓和過電流控制觸發(fā)脈沖散熱設(shè)計在電路設(shè)計中采取相應(yīng)措施，如使用阻容吸收電路、快速熔斷器等，防止晶閘管承受過電壓和過電流。確保觸發(fā)脈沖的幅度、寬度和頻率等參數(shù)符合晶閘管的要求，避免誤觸發(fā)或損壞晶閘管。根據(jù)晶閘管的功耗和散熱條件進(jìn)行合理散熱設(shè)計，確保晶閘管工作在安全溫度范圍內(nèi)。使用晶閘管的注意事項06晶閘管應(yīng)用實例分析與討論通過改變晶閘管的導(dǎo)通角，控制直流電機(jī)的電樞電壓，從而實現(xiàn)電機(jī)的平滑調(diào)速。直流電機(jī)調(diào)速在電機(jī)輕載或空載時，通過減小晶閘管的導(dǎo)通角，降低電機(jī)的端電壓，達(dá)到節(jié)能的目的。節(jié)能控制利用晶閘管的逐步導(dǎo)通特性，實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，減小啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。軟啟動功能在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用燈光控制在照明系統(tǒng)中，利用晶閘管調(diào)壓技術(shù)，實現(xiàn)燈光的亮度調(diào)節(jié)和節(jié)能控制。電機(jī)軟啟動與交流電機(jī)配合使用，通過逐步增加晶閘管的導(dǎo)通角，實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動。交流電壓調(diào)節(jié)通過改變晶閘管的觸發(fā)角，控制交流負(fù)載的電壓大小，實現(xiàn)交流調(diào)壓的目的。在交流調(diào)壓系統(tǒng)中的應(yīng)用03電壓穩(wěn)定無功補(bǔ)償系統(tǒng)能夠維持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，減小電壓波動和閃變。01無功功率補(bǔ)償通過晶閘管控制電抗器的投入與切除，實現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的動態(tài)補(bǔ)償。02提高功率因數(shù)無功補(bǔ)償系統(tǒng)能夠減少電網(wǎng)中的無功功率流動，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。