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第2章 电力电子器件 变频器原理及应用 教学课件
《变频器原理与应用》第2章 第二章 电力电子器件 2.1 功率二极管(D) 功率二极管的内部是P-N或P-I-N结构 ,图示为功率二极管的电路符号和外形。 a) b) c) 图2-1 功率二极管的符号和外形 a) 功率二极管的符号 b) 螺旋式二极管的外形 c) 平板式二极管的外形 2. 伏安特性 功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性,其伏安特性曲线如图所示。 正向特性:当从零逐渐增大正向电压时,开始阳极电流很小,当正向电压大于0.5V时,正向阳极电流急剧上升,管子正向导通。 反向特性:当二极管加上反向电压 时,起始段的反向漏电流也很小,而且 随着反向电压增加,反向漏电流只略有 增大,但当反向电压增加到反向不重复 峰值电压值时,反向漏电流开始急剧增 加。 2.1.2 主要参数 1. 额定正向平均电流IF 在规定的环境温度和标准散热条件下,元件所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流平均值。 2. 反向重复峰值电压URRM 在额定结温条件下,取元件反向伏安特性不重复峰值电压值URSM的80%称为反向重复峰值电压URRM。 3. 正向平均电压UF 在规定环境温度和标准散热条件下,元件通过50Hz正弦半波额定正向平均电流时,元件阳极和阴极之间的电压的平均值 2.1.3 功率二极管的选用 1. 选择额定正向平均电流IF 的原则 IDn = 1.57 IF =(1.5~2) IDM 2. 选择额定电压URRM 的原则 URRM =(2~3)UDM 2.2 晶闸管(SCR) 2.2.1 晶闸管的结构 晶闸管是四层(P1N1P2N2)三端(A、K、G)器件,其内部结构和等效电路如图所示。 a) b) c) 图2-3 晶闸管的内部结构及等效电路 a) 芯片内部结构 b) 以三个PN结等效 c) 以互补三极管等效 晶闸管的外形及符号 a) b) c) 图2-4 晶闸管的外形及符号 a) 晶闸管的符号 b)螺栓式外形 b)带有散热器平板式外形 2.2.2 晶闸管的导通和阻断控制 晶闸管的导通控制: 在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压,同时在它的门极和阴极间也加正向电压形成触发电流,即可使晶闸管导通。 导通的晶闸管的阻断控制: 令门极电流为零,且将阳极电流降低到一个称为维持电流的临界极限值以下。 2.2.3 晶闸管的阳极伏安特性 晶闸管的阳极与阴极间的电压和阳极电流之间的关系,称为阳极伏安特性。 图2-5 晶闸管的阳极伏安特性 2.2.4 晶闸管的主要参数 1. 正向断态重复峰值电压UDRM 2. 反向重复峰值电压URRM 3. 通态平均电压UT(AV) 4. 晶闸管的额定电流IT(Av) 5. 维持电流IH 6. 擎住电流IL 2.2.6 晶闸管触发电路 1.晶闸管对触发电路的要求 ① 触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度; ② 触发脉冲与主电路电源电压必须同步; ③ 触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。 2. 触发电路的分类 触发电路可按不同的方式分类,依控制方式可分为相控式、斩控式触发电路;依控制信号性质可分为模拟式、数字式触发电路;依同步电压形成可分为正弦波同步、锯齿波同步触发电路等。 2.2.7 晶闸管的保护 1.晶闸管的过电流保护 1) 快速熔断器保护 (见下图) 2)过电流继电器保护。过电流继电器可安装在交流侧或直流侧。 3)限流与脉冲移相保护。 2. 晶闸管过电压保护 晶闸管过电压产生的原因主要有:关断过电压、操作过电压和浪涌过电压等。对过
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