(精品)第14章 双向晶闸管及其应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十四章,双向晶闸管及其应用,第一节,双向晶闸管,第二节,单相交流调压电路,第三节,晶闸管交流开关,返回主目录,第一节,双向晶闸管,一、,双向晶闸管基本,结构与伏安特性,二、双向晶闸管的触发方式,一、,双向晶闸管基本,结构与伏安特性,双向晶闸管从外观上看，和普通晶闸管一样，有小功率塑封型、大功率螺栓型和特大功率平板型。一般调光台灯、吊扇无级调速等多采用塑封型。,外部结构,1.,基本结构,图形符号,图,14-1,型号与系列值,双向晶闸管的型号为,KS,，例如,KS1008,表示双向晶闸管，额定通态电流（,有效值,）,100A,，断态重复峰值电压为,8,级（,800V,）。,双向晶闸管额定通态电流,I,T(RMS),的,系列值为：,1A,、,10A,、,20A,、,50A,、,100A,、,200A,、,400A,、,500A,。额定电压的分级同普通晶闸管。,要将两只普通晶闸管反并联使用，代替一只双向晶闸管，数值上怎样计算？,如,I,T(RMS),=100A,，则,I,T(AV),=45A,，向上选,50A,，额定电压同级别的普通晶闸管，即两只,KP507,的普通晶闸管反向并联，两个门极并接作为公共门极，可代替,KS1007,的双向晶闸管。,首先将双向晶闸管的额定电流有效值折算成正弦半波的平均值：，再向上取系列值即可。,2.,伏安特性,14-2,二、双向晶闸管的触发方式,（,1,）,+,触发方式,阳极电压为第一阳极,T,1,为正，,T,2,为负；门极电压是,G,为正，,T,2,为负，特性曲线在第,象限，为正触发。,（,2,）,触发方式,阳极电压为第一阳极,T,1,为正，,T,2,为负；门极电压是,G,为负，,T,2,为正，特性曲线在第,象限，为负触发。,（,3,）,+,触发方式,阳极电压为第一阳极,T,1,为负，,T,2,为正；门极电压是,G,为正，,T,2,为负，特性曲线在第,象限，为正触发。,（,4,）,触发方式,阳极电压为第一阳极,T,1,为负，,T,2,为正；门极电压是,G,为负，,T,2,为正，特性曲线在第,象限，为负触发。,四种触发方式中，,+,触发方式的触发灵敏度最低，因此实际应用中只采用,（,+,、,）与（,、,）两组触发方式。,二、双向晶闸管的触发方式,第二节,单相交流调压电路,一、双向触发二极管组成的触发电路,二、单相交流调压电路,1.,电阻性负载,2.,电感性负载,双向触发二极管,P,P,N,O,U,I,U,BO,内部结构,符号,伏安特性,击穿电压,30V,图,14-3,图,14-4,触发电路,二、单相交流调压电路,1.,电阻性负载,14-5,公式,输出交流电压有效值,输出交流电流有效值,220V,图,14-7,实例,1,单相交流调光台灯电路,2.,电感性负载,图,14-8,电感性负载单相交流调压原理电路及波形,14-9,实例,2,吊扇的调速电路,图,14-10,吊扇的调速原理图,2.,电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当 时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很大的直流分量，烧毁熔断器或晶闸管。,单相交流调压的特点,1.,电阻性负载时，改变控制角,，即可改变负载电压的有效值。移相范围,电感性负载时，最小控制角,移相范围,第三节 晶闸管交流开关,一、简单交流开关及应用,二、过零触发与单相交流调功器,三、固态开关,一、简单交流开关应用,阳极电压为触发,电压，强触发,+,、,触发方式,14-11,晶体管交流开关的基本形式,软起动器电路,电动机的软起动与直接全压起动或两级起动（如星,/,三角形）不同，软起动时电压沿斜坡上升，升至全压的时间可设定在,0.560s,之间。软起动器也有软停止功能，其可调节的斜坡时间在,0.5240s,。,14-12,L,1,L,2,L,3,软起动特性,14-13,软起动器应用,采用软起动器将降低起动电流，减少对电网的干扰。,如软起动器在起动泵、风机、输送带等设备时，软起动器可分别解决水泵电动机起动与停止时管道内的水压波动；,起动风机时传送带打滑及轴承应力过大、输送带起动或停止过程中由于颠簸而造成产品损坏等问题。,因此，软起动器可延长设备的寿命，减少维修。,二、过零触发与单相交流调功器,过零触发,：,当电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作在全导通或全阻断状态，这种触发方式称为过零触发。,晶闸管触发电路的触发方式：,其一是前面讲过的移相触发，即触发延迟角可调；,其二是过零触发。,调功器,在设定的周期内，将电路接通几个周，断开几个周，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端电压即负载功率的目的，这种装置称为调功器。,全周过零触发输出电压波形,14-14,设,T,C,周期内导通的周数为,n,，每个周的周期为,T,，,调功器输出电压有效值为,式中,P,n,是设定周期,T,C,内全导通时装置的输出功率（,kW,）；,U,n,是设定周期,T,C,内全导通时装置的输出电压（,V,）。,公式,则调功器的输出功率为,图,14-15,过零触发电路,电路分析,波形,过零触发电路,（,1,）锯齿波形成环节 锯齿波的底宽对应着一定的时间间隔（,T,C,）。调节电位器,RP1,即可改变锯齿波的斜率。波形如图,14-16a,所示。,（,2,）信号综合环节 控制电压,U,C,与锯齿波电压叠加后合成电压为,u,s,，送至,V,2,基极。当,u,s,0,（,0.7V,）时，,V,2,导通；,u,s,0,时，,V,2,截止，波形如图,14-16b,所示。,（,3,）直流开关 当,V,2,基极电压,U,be2,0,时，,V,2,管导通，,U,be3,接近零电位，,V,3,管截止，直流开关断开。当,U,be2,0,，,V,2,截止，由,R,8,、,R,9,和,V,6,组成的分压电路使,V,3,导通，直流开关导通，接通,24V,直流电压，,V,3,通断时间如图,14-16c,所示。,过零触发电路分析,1,电路图,波形,控制电压,U,C,，直流开关的导通时间随之 ，主控开关,VT,的导通周数 ，交流输出电压的平均功率 。,（,4,）同步电压形成和过零脉冲输出 波形如图,14-16d,所示。,本环节与直流开关输出电压（,24V,）共同控制,V,4,和,V,5,，只有当,V,3,导通期间，,V,4,、,V,5,集电极和发射极之间才有电压，才可能工作。在这期间，同步电压每次过零时，,V,4,截止，,V,5,导通，经脉冲变压器输出脉冲电压，使晶闸管导通，波形如图,14-16e,所示。,过零触发电路分析,2,电路图,波形,如何调节功率？,过零触发电路波形,图,14-16,过零触发电路的电压波形,分析,电路,三、固态开关,它是一种以双向晶闸管为主控元件而构成的无触点开关。,固态开关（简称,SSS,）,固态继电器（简称,SSR,）,固态接触器（简称,SSC,）,固态开关,零电压接通与零电流断开,14-17,零电压接通原理,1.,无输入信号时，,V,2,管饱和导通。,2.,电压太高，既便有输入信号，也无法使,V,2,管截止。,3.,适当选取,R,2,和,R,3,的值,使交流电源电压在零值区域,(25V),且有输入信号时,V,2,截止。,因此，只能在零电压附近时,VT,2,导通。,电路,固态开关的等效电路,220V,R,L,1,2,3,4,固态开关,图,14-18,固态开关的特点,特点：体积小，工作频率高,适用场合,：频繁工作或潮湿、有腐蚀及易燃的环境中。,谢谢观看！,祝同学们学习愉快！,本章电子教案制作：申凤琴,