晶閘管及其觸發(fā)電路簡(jiǎn)介課件

電力電子技術(shù)電力二極管1晶閘管2雙向晶閘管及其他派生晶閘管3第一章電力二極管和晶閘管概念晶閘管就是硅晶體閘流管，普通晶閘管也稱(chēng)為可控硅（SCR），普通晶閘管是一種具有開(kāi)關(guān)作用的大功率半導(dǎo)體器件。晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管具有四層PNPN結(jié)構(gòu)，引出陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極G三個(gè)聯(lián)接端。晶閘管的常見(jiàn)封裝外形有塑封型、螺栓型、平板型。晶閘管

冷卻方式：自然冷卻（散熱片）、風(fēng)冷（風(fēng)扇）、水冷。自冷式風(fēng)冷式水冷式晶閘管SCR導(dǎo)通條件：

UAK>0同時(shí)UGK>0綜上所述由導(dǎo)通→關(guān)斷的條件：使流過(guò)SCR的電流降低至維持電流以下。晶閘管相同點(diǎn)

與普通晶閘管(SCR)的相同點(diǎn)：PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽(yáng)極、陰極和極。1.結(jié)構(gòu)AKGAGKIAIC1IC2P1N1P2N1P2N2α1α2IK門(mén)極關(guān)斷（GTO）晶閘管P1N1P2N2AKG不同點(diǎn)和普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件，內(nèi)部包含數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)共陽(yáng)極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門(mén)極在器件內(nèi)部分別并聯(lián)在一起。門(mén)極關(guān)斷晶閘管（GateTurnOff

thyristor）2.導(dǎo)通關(guān)斷條件關(guān)斷門(mén)極加負(fù)脈沖電流。AKGGN1P2N2EAEGAKRIAIC1IC2P1N1P2α1α2－IGIKS關(guān)斷過(guò)程等效電路P1N1P2N2AKG門(mén)極關(guān)斷（GTO）晶閘管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖b)電氣圖形符號(hào)G柵極D漏極S源極1、結(jié)構(gòu)2、導(dǎo)通關(guān)斷條件漏源極導(dǎo)通條件在柵源極間加正電壓UGS漏源極關(guān)斷條件柵源極間電壓UGS為零N溝道GSD電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)（=MOSFET+GTR）柵極集電極發(fā)射極絕緣柵雙極晶體管（IGBT）導(dǎo)通關(guān)斷條件驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同，屬于場(chǎng)控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。EGC絕緣柵雙極晶體管（IGBT）導(dǎo)通條件：在柵射極間加正電壓UGE。

UGE大于開(kāi)啟電壓UGE(th)時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。EGC導(dǎo)通關(guān)斷條件絕緣柵雙極晶體管（IGBT）雙向晶閘管及其他派生晶閘管雙向晶閘管的外形與結(jié)構(gòu)雙向晶閘管的外形與普通晶閘管類(lèi)似，有塑封式、螺栓式和平板式。平板式螺栓式內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種NPNPN五層結(jié)構(gòu)引出三個(gè)端線的器件。相當(dāng)于兩個(gè)門(mén)極接在一起的普通晶閘管反并聯(lián)。T2T1GGT1T2G雙向晶閘管的外形與結(jié)構(gòu)雙向晶閘管及其他派生晶閘管第五章晶閘管的觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路2集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路3觸發(fā)電路與主電路電壓的同步4對(duì)于觸發(fā)電路通常有如下要求：觸發(fā)電路輸出的脈沖必須具有足夠的功率觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的主電壓保持同步觸發(fā)脈沖能滿(mǎn)足主電路移相范圍的要求觸發(fā)脈沖要具有一定的寬度，前沿要陡第五章晶閘管的觸發(fā)電路…常見(jiàn)的觸發(fā)脈沖電壓波形正弦波尖脈沖方脈沖強(qiáng)觸發(fā)脈沖脈沖序列第五章晶閘管的觸發(fā)電路uGωtαuGωtαuGωtα1～3KHz700～900uGωtαuGωt第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路一、單結(jié)晶體管

單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)及等效電路如下圖所示。

b2b1N型硅P型硅發(fā)射極第二基極第一基極歐姆接觸電阻PN結(jié)結(jié)構(gòu)示意外形等效電路b2b1eRb2Rb1VD圖形符號(hào)b2b1eb2b1eieUbbUeU第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路ieUeP截止區(qū)負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)VBUDb2b1eRb2Rb1VDA負(fù)阻區(qū)

Ue＞UP：Ie增大，Rb1急劇下降，UA達(dá)到最小，

Ue也最小，達(dá)到谷點(diǎn)V。b2b1eieUbbUeU第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路ieUeP截止區(qū)負(fù)阻區(qū)飽和區(qū)VBUDb2b1eRb2Rb1VDA飽和區(qū)Ue達(dá)到UV之后，單結(jié)晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。二、單結(jié)晶體管自激振蕩電路b2b1eReuR1uCER1R2CuCt0uR1t0UPUV◆接通電源，E通過(guò)Re對(duì)C充電（時(shí)間常數(shù)為ReC）；◆Uc增大,達(dá)到UP,單結(jié)晶體管導(dǎo)通,C通過(guò)R1放電；◆Uc減到Uv，單結(jié)晶體管截止，uR1

下降接近零?！糁貜?fù)充放電過(guò)程第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)際應(yīng)用中，常用晶體管Ｖ2代替電位器Re，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移相。TP：脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)電路與主電路的電氣隔離。恒流源第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第三節(jié)集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路集成觸發(fā)電路具有可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。KJ004與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。完整的三相全控橋觸發(fā)電路

3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可。

第三節(jié)集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路常規(guī)的電磁式開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)負(fù)載時(shí)往往有電弧產(chǎn)生，觸頭易燒損、開(kāi)斷時(shí)間長(zhǎng)；在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪音污染環(huán)境等等。由電力電子器件組成的交、直流開(kāi)關(guān)具有無(wú)觸頭、開(kāi)關(guān)速度快、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得廣泛的應(yīng)用。第一節(jié)交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路一、晶閘管交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用晶閘管開(kāi)關(guān)的基本形式VT1VT2VD1VD2RLuQ（a）VTQRLR1C1Ru（b）VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRL晶閘管開(kāi)關(guān)的基本形式QVT1VT2VD1VD2RLu（a）第一節(jié)交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路一、晶閘管交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用u＞0時(shí)：VT1被觸發(fā)導(dǎo)通，電流i由A→VT1→RL→B；u＜0時(shí)：VT2被觸發(fā)導(dǎo)通，電流i由B→VT2→RL→A。iABVTQRLR1C1Ru（b）VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVTQRLR1C1Ru（b）晶閘管開(kāi)關(guān)的基本形式第一節(jié)交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路一、晶閘管交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用u＞0時(shí)：VT被觸發(fā)導(dǎo)通，電流i由A→RL→VT→B；u＜0時(shí)：VT被觸發(fā)導(dǎo)通，電流i由B→VT→RL→A。iABVD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVT1VT2VD1VD2RLuQ（a）晶閘管開(kāi)關(guān)的基本形式第一節(jié)交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路一、晶閘管交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用iABu＞0時(shí):VT被觸發(fā)導(dǎo)通,電流i由A→VD4→VT→VD1→RL→B；u＜0時(shí):VT被觸發(fā)導(dǎo)通,電流i由B→RL→VD3→VT→VD2→A。VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVT1VT2VD1VD2RLuQ（a）