晶閘管及其基本電路概述

匯報人：AA2024-01-20晶閘管及其基本電路概述目錄晶閘管基本概念與原理晶閘管基本電路類型晶閘管觸發(fā)電路設計晶閘管保護電路設計晶閘管在電力電子系統(tǒng)中的應用實驗與仿真分析01晶閘管基本概念與原理晶閘管（Thyristor）是一種具有三個電極的半導體器件。其內(nèi)部結(jié)構包括四層半導體材料，形成三個PN結(jié)。根據(jù)電極的排列方式，晶閘管可分為NPN型和PNP型兩種。晶閘管定義及結(jié)構晶閘管具有獨特的開關特性，可在高電壓、大電流條件下工作。導通后的晶閘管具有很低的導通壓降，可承受較高的電流密度。當晶閘管陽極與陰極間施加正向電壓，且控制極施加觸發(fā)脈沖時，晶閘管導通。當陽極電流小于維持電流時，晶閘管自動關斷。工作原理與特性主要參數(shù)與性能指標維持電流晶閘管導通后，撤去觸發(fā)信號仍能維持導通所需的最小陽極電流。額定電流在規(guī)定條件下，晶閘管能長期通過的最大正向電流。額定電壓晶閘管能承受的最大正向阻斷電壓。觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流使晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷顟B(tài)所需的最小控制極電壓和電流。開關時間包括開通時間和關斷時間，表示晶閘管從觸發(fā)到完全導通及從陽極電流下降到零所需的時間。02晶閘管基本電路類型123只允許電流在一個方向上通過，具有整流功能。單向?qū)щ娦酝ㄟ^控制觸發(fā)信號來控制晶閘管的導通與關斷。觸發(fā)控制主要用于直流電源、可控整流、調(diào)光、調(diào)速等場合。應用領域單向晶閘管電路允許電流在兩個方向上通過，具有交流開關功能。雙向?qū)щ娦钥刹捎谜蚧蚍聪蛴|發(fā)信號來控制晶閘管的導通。觸發(fā)方式主要用于交流電源控制、交流電機調(diào)速、溫度控制等場合。應用領域雙向晶閘管電路具有快速響應和關斷能力，適用于高頻應用?？焖倬чl管電路通過光信號控制晶閘管的導通與關斷，實現(xiàn)光電隔離。光控晶閘管電路在關斷狀態(tài)下具有反向?qū)芰?，可用于反向電壓保護。逆導晶閘管電路特殊功能晶閘管電路可根據(jù)具體需求應用于不同的場合，如高頻電源、光電隔離器、過壓保護等。應用領域特殊功能晶閘管電路03晶閘管觸發(fā)電路設計觸發(fā)方式分類當晶閘管控制極（G）與陰極（K）之間施加正向電壓，且陽極（A）與陰極（K）之間施加正向電壓時，晶閘管導通。電壓觸發(fā)原理電流觸發(fā)原理在晶閘管控制極（G）注入一定電流，使晶閘管內(nèi)部形成導電溝道，從而實現(xiàn)導通。根據(jù)觸發(fā)信號的性質(zhì)，晶閘管觸發(fā)方式可分為電壓觸發(fā)和電流觸發(fā)。觸發(fā)方式選擇及原理為確保觸發(fā)電路正常工作，需要提供穩(wěn)定的電源。一般采用直流電源，其電壓和電流應滿足觸發(fā)電路的要求。觸發(fā)電路電源設計根據(jù)實際需要，選擇合適的觸發(fā)信號源，如脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器等。同時，對觸發(fā)信號進行適當?shù)奶幚?，如放大、整形等，以滿足晶閘管的觸發(fā)要求。觸發(fā)信號產(chǎn)生與處理為避免觸發(fā)電路對主電路產(chǎn)生干擾，需要采取隔離措施，如使用光電耦合器、脈沖變壓器等。觸發(fā)電路與主電路隔離觸發(fā)電路設計要點案例一在直流電機調(diào)速系統(tǒng)中，采用晶閘管作為可控整流元件。通過改變觸發(fā)電路的脈沖寬度或頻率，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。該方案具有調(diào)速范圍寬、響應速度快等優(yōu)點。案例二在交流調(diào)壓系統(tǒng)中，利用晶閘管的相位控制功能，實現(xiàn)對輸出電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)。通過改變觸發(fā)電路的相位角，可以控制晶閘管的導通角，從而改變輸出電壓的大小。該方案具有調(diào)節(jié)靈活、效率高等特點。案例三在無功補償裝置中，采用晶閘管投切電容器組的方式實現(xiàn)無功補償。通過控制晶閘管的導通與關斷，實現(xiàn)對電容器組的快速投切。該方案具有響應速度快、補償效果好等優(yōu)點。實際應用案例分析04晶閘管保護電路設計當電流超過一定值時，快速熔斷器會自動熔斷，切斷電路，保護晶閘管不受損壞?？焖偃蹟嗥麟娏骰ジ衅麟娮邮竭^流保護通過檢測電流互感器二次側(cè)的電流，判斷是否超過晶閘管的額定電流，如果超過則觸發(fā)保護電路。采用電子元件構成的過流保護電路，具有反應速度快、精度高、可重復性好等優(yōu)點。030201過電流保護電路設計03瞬態(tài)電壓抑制器瞬態(tài)電壓抑制器是一種二極管形式的保護器件，當瞬態(tài)電壓超過一定值時，會自動導通并將過電壓泄放掉。01阻容吸收電路在晶閘管兩端并聯(lián)阻容吸收電路，可以吸收浪涌電壓，保護晶閘管不受過電壓損壞。02壓敏電阻壓敏電阻在電壓超過一定值時，電阻值急劇下降，將過電壓通過壓敏電阻泄放掉，從而保護晶閘管。過電壓保護電路設計溫度傳感器在晶閘管附近安裝溫度傳感器，實時監(jiān)測晶閘管的溫度。溫度控制電路當溫度超過一定值時，溫度控制電路會觸發(fā)保護動作，如降低電流、切斷電路等。散熱設計合理的散熱設計可以降低晶閘管的工作溫度，提高其可靠性。例如采用散熱器、風扇等散熱措施。溫度保護電路設計05晶閘管在電力電子系統(tǒng)中的應用利用晶閘管的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。在整流電路中，晶閘管作為開關元件，通過控制其導通角來調(diào)節(jié)輸出電壓。將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程。在逆變電路中，晶閘管同樣作為開關元件，通過控制其開關狀態(tài)來實現(xiàn)直流到交流的轉(zhuǎn)換。整流與逆變技術應用逆變技術整流技術交流調(diào)壓技術應用交流調(diào)壓通過改變晶閘管的導通角來調(diào)節(jié)交流輸出電壓的大小。這種技術被廣泛應用于電機控制、照明調(diào)光等領域。相位控制利用晶閘管的相位控制特性，實現(xiàn)對交流輸出電壓的精確調(diào)節(jié)。這種技術在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應用，如無功補償、有功功率調(diào)節(jié)等。在電力系統(tǒng)中，無功功率的流動會導致系統(tǒng)電壓波動和功率因數(shù)降低。利用晶閘管的無功補償技術，可以實現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。無功補償電力系統(tǒng)中的非線性負載會產(chǎn)生諧波電流，對系統(tǒng)造成危害。晶閘管的無功補償技術可以實現(xiàn)對諧波電流的有效治理，提高電能質(zhì)量。諧波治理無功補償技術應用06實驗與仿真分析搭建晶閘管實驗電路根據(jù)實驗需求，選擇合適的晶閘管型號，搭建基本的晶閘管電路，包括觸發(fā)電路、保護電路等。測試方法使用示波器、萬用表等測試工具，對晶閘管的電壓、電流波形進行測試和記錄，分析晶閘管的工作狀態(tài)。實驗平臺搭建及測試方法仿真軟件選擇選擇適合的電路仿真軟件，如PSPICE、MATLAB等。晶閘管模型建立在仿真軟件中建立晶閘管的仿真模型，包括電氣特性、觸發(fā)特性等。參數(shù)設置根據(jù)實驗需求，設置合適的仿真參數(shù)，如電源電壓、觸發(fā)信號等。仿真模型