电力电子(晶闸管整流).doc
一、概述
二、课程设计方案
本次课程设计的主要内容是利用晶闸管整流来设计直流电机控制系统，主要设计内容有
1、电路功能：
（1）、用晶闸管缺角整流实现直流调压，控制直流电动机的转速。（2）、电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：整流电路及保护电路。控制电路主要环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。
（3）、主电路电力电子开关器件采用晶闸管、IGBT或MOSFET。（4）、系统具有完善的保护
2、系统总体方案确定
3、主电路设计与分析
（1）、确定主电路方案
（2）、主电路元器件的计算及选型
（3）、主电路保护环节设计
4、控制电路设计与分析
（1）、检测电路设计
（2）、功能单元电路设计
（3）、触发电路设计
（4）、控制电路参数确定
设计要求有一下四点：
1、设计思路清晰，给出整体设计框图；
2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
3、分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。
4、绘制总电路图
5、写出设计报告；
主要的设计条件有：
1、设计依据主要参数
（1）、输入输出电压：（AC）220（1+15%）、
（2）、最大输出电压、电流根据电机功率予以选择
（3）、要求电机能实现单向无级调速
（4）、电机型号布置任务时给定
2、可提供实验与仿真条件
三、系统电路设计
1、主电路的设计
（1）、主电路设计方案
主电路的主要功能是实现整流，将三相交流电变为直流电。主要通过整流变压
器和三相桥式全控整流来实现。
整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设备的特点是原方输入电流，而副方通过整流原件后输出直流。变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
整流变压器是专供整流系统的变压器。整流变压器的功能：
1.是供给整流系统适当的电压，
2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图1所示，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。以下首先分析带电阻负载时的工作情况。
整流输出的波形在一周期内脉动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/6周期）进行计算即可。此外，以线电压的过零点为时间坐标的零点，于是可得当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载α≤60o时）的平均值为
带电阻负载且α>60o时，整流电压平均值为
输出电流平均值为I d = U d/R。
当整流变压器为图1中所示采用星形联结，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图7中所示，为正负半周各宽120o、前沿相差180o
的矩形波，其有效值为
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
三相桥式全控整流电路接反电动势阻感负载时，在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算I d时有所不同，接反电动势阻感负载时的I d为
式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。
主电路图中的保护电路说明在后续章节中会介绍
（2）、主电路图
（3）、主电路的参数计算及器件的选型
①、电动机
本直流电机控制系统选用Z2-102型号电动机，其主要参数如下：
额定电压 V U N 220=
额定电流 A I N 635=
额定功率 KW P N 125=
额定转速 m in /1500d n N =
②、整流变压器
变压器二次侧电压：A U U d /)5.1~2.1(max 2=；考虑安全裕量，取1.倍的电压值，因为是三相桥式全控整流，所以A=2.34，所以V U U d 03.14034.2/220*5.134.2/5.1max 2===
变压器二次侧电流：由三相桥式全控整流电路知识及考虑安全裕量有
A I I N 0.570635*816.0*1.1816.0*1.12===
变压器的容量：KW I U S 5.2390.570*03.140*3322===
变压器的变比：57.103.140/220/21===U U k
则变压器一次侧电流：A k I I 0.36357.1/0.570/21===
③、晶闸管 晶闸管元件在电路中实际承受的最大电压为
07.34003.140*45.262===U U Tm V
考虑安全裕量，所以晶闸管的额定电压为
V U U Tm TN 4.6817.340*22===
晶闸管元件在电路中实际承受的最大电流为
A
I I Tm 6.209)57.1*414.1/(573)57.1*3/(2===考虑安全裕量，所以晶闸管的额定电流为
A I I Tm TN 4.3146.209*5.15.1===
④、断路器
整流变压器一次侧所接断路器承受的最大电压为V U U N 2201==
整流变压器一次侧所接断路器承受的最大电流为A I I N 3631==
考虑安全裕量，选取整流变压器的额定电压为V U QN 270=
选取整流变压器的额定电压为A I QN 400=
⑤、压敏电阻
压敏电阻的选取主要考虑额定电压和流通容量，压敏电阻额定电压的选取通常可按下面公式计算
)(*)9.0~8.0(压的峰值压敏电阻承受的额定电ε
≥mA U
ε为电网电压升高系数，一般取ε=1.05~1.10.
V U A 53.3062*220*9
.010.11=≥ V U A 0.2422*03.140*9
.010.12=≥ 考虑安全裕量，整流变压器一次侧压敏电阻额定电压为350V ，二次侧压敏电阻额定电压为280V
⑥、电抗器
通常取电动机的额定电流的10%~15%作为电抗器的额定电流
故 A I I N LA 5.63635*%10%10===
考虑安全裕量，取电抗器的额定电流为100A 。
⑦、熔断器
⑧、接收器
⑨、电压表
为了电压表的安全考虑，应三相电源相电压的额定值为220V ，应选取整流变压器一次侧电压表的量程为250V 。
2、控制电路设计
（1）、控制电路简述
本部分使用的是电流、转速双闭环直流调速控制系统。
电流、转速双闭环直流调速系统由电流调节器和转速调节器串级联结而形成电流负反馈内环和转速负反馈外环而构成，如下图所示：
转速调节器的输出作为电流调节器的输入，由电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发器。通过设置转速调节器的输出限幅以及配合调节转速反馈的通道的增益，可以得到电机启动、制动等过程中的电枢回路的最大电流值，使得电动机快速启动和制动。同时通过双环结构可以很好的抑制电网电压波动和负载变化等扰动量的电机转速输出的影响，因此电流、转速双闭环直流调速控制系统具有良好的动态和静态特性。电流、转速双闭环直流调速控制系统设计出来对主电路与控制电路设计之外更为重要的环节就是电流调节器和转速调节器的设计一般电流和转速调节
器由比例积分调节器构成，因而便是两者比例积分参数整定的问题。
（2）、控制电路原理图
（3）、触发电路简述
本触发电路以TCA785为核心的可控硅三相全控桥触发电路
TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是取代TCA780及TCA780D的更新换代产品，其引脚排列与TCA780、TCA780D和国产的KJ785完全相同，因此可以互换。目前，它在国内变流行业中已广泛应用。与原有的KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范
围较广。
①、引脚排列、各引脚的功能及用法
TCA785是双列直插式的16引脚大规模集成电路。它的引脚排列如下图所示。
各引脚的名称、功能及用法如下:
引脚16(VS)：电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供的工作电源正端。
引脚1(OS)：接地端。应用中与直流电源VS、同步电压VSYNC及移相控制信号V11的地端相连接。
引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1与2的非端。该两端可输出宽度变化的脉冲信号，其相位互差180°，两路脉冲的宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)的控制。它们的高电平最高幅值为电源电压VS，允许最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路自身结构允许其开路。
引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度变化的脉冲，相位同样互差180°，脉冲宽度受它们的脉宽控制端引脚12(C12)的控制。两路脉冲输出高电平的最高幅值为VS。
引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平的范围为-0.5V~VS，当该端接地时，Q1、Q2为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压VS时，Q1、Q2为最窄脉冲输出。
引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中，通过一电容接地，电容C12的电容量范围为150~4700pF，当C12在150~1000pF范围内变化时，Q1、Q2输出脉冲的宽度亦在变化，该两端输出窄脉冲的最窄宽度为100μs，而输出宽脉冲的最宽宽度为2000μs。
引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，通过输入电阻接用户控制电路输出，当TCA785工作于50Hz，且自身工作电源电压Vs为15V时，则该电阻的典型值为15kΩ，移相控制电压V11的有效范围为0.2V~Vs-2V，当其在此范围内连续变化时，输出脉
冲Q1、Q2及Q1，Q2的相位便在整个移相范围内变化，其触发脉冲出现的时刻为
trr=(V11R9C10)/(VREFK)
式中 R9、C10、VREF── 分别为连接到TCA785引脚9的电阻、引脚10的电容及引脚8输出的基准电压
K── 常数
为降低干扰，应用中引脚11通过0.1μF的电容接地，通过2.2μF的电容接正电源。
引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10的实用范围为500pF~1μF。该电容的最小充电电流为10μA。最大充电电流为1mA，它的大小受连接于引脚9的电阻R9控制，C11两端锯齿波的最高峰值为VS-2V，其典型后沿下降时间为80μs。
引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端的电阻R9决定着C10的充电电流，其充电电流可按下式计算：
I10=VREFK/R9
连接于引脚9的电阻亦决定了引脚10锯齿波电压幅度的高低，锯齿波幅值为： V10=VREFKt/(R9C10) 电阻R9的应用范围为3~300kΩ。
引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，随着TCA785应用的工作电源电压VS及其输出脉冲频率的不同，VREF的变化范围为2.8~3.4V，当TCA785应用的工作电源电压为15V，输出脉冲频率为50Hz时，VREF的典型值为3.1V，如用户电路中不需要应用VREF，则该端可以开路。
引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出的两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它的频率为输出脉冲Q2与Q1或Q1与Q2的两倍，是Q1与Q2或Q1与Q2的或信号，QV为宽脉冲信号，它的宽度为移相控制角φ+180°，它与Q1、Q2或Q1、Q2同步，频率与Q1、Q2或Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户的控制电路作为同步信号或其它用途的信号，不用时可开路。
引脚6(I)：脉冲信号禁止端。该端的作用是封锁Q1、Q2及Q1、Q2的输出脉冲，该端通常通过阻值10kΩ的电阻接地或接正电源，允许施加的电压范围为-0.5V~VS，当该端通过电阻接地，且该端电压低于2.5V时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁。而该端通过电阻接正电源，且该端电压高于4V时，则封锁功能不起作用。该端允许低电平最大灌电流为0.2mA，高电平最大拉电流为0.8mA。
引脚5(VSYNC)：同步电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联的限幅二极管，该端吸取的电流为20~200μA，随着该端与同步电源之间所接的电阻阻值的不同，同步电压可以取不同的值，当所接电阻为200kΩ时，同步电压可直接取~220V。
②、以TCA785为核心的可控硅三相全控桥触发电路
TCA785可控硅移相触发器是西门子公司生成的单片可控硅移相触发电路。它能够输出两路相位差180°的移相触发脉冲，且触发脉冲可在0～180°之间任意移动。该电路主要用于各种变流设备中触发单双相可控硅，亦可用于晶体管驱动。
电参数如下：
电源电压：直流±(15V+5V)％。
交流同步电压：任意值(由所加同步电阻值决定)。
同步输入电流：≤500μA。
移相范围：0～180°。
锯齿波幅度：≥10V。
输出脉冲：
a．脉冲宽度：30μs～180°-α。
b．脉冲幅度：≥12V。
以TCA785为核心的可控硅三相全控桥触发电路
KM-18-2模块电原理图本电路可广泛地应用于三相全控整流、三相交流调压等方面。
3、保护电路设计
（1）、过电压保护
电路中电感元件积累的能量骤然释放或外界侵入电路的大量电荷累积产生过电压，对系统的安全运行构成危害。所以，过电压保护的基本做法，是在电路中设置吸收能量保护的元件，使能量得以释放，以保证晶闸管装置的可靠工作。
在本设计系统中，采用压敏电阻保护。压敏电阻保护是将压敏电阻并联在电路中,当电压大于一定值的时候,压敏电阻击穿短路,将电压限制在击穿电压下,瞬间(容量小于压敏电阻极限电流)的浪涌是不会烧掉压敏电阻的,但是长时间或容量大于压敏电阻短路容量的,就会损坏压敏电阻,甚至会炸裂压敏电阻.因为电路的上级一定会有短路保护元件,所以压敏电阻击穿短路后会引起上级短路保护动作.
主电路压敏电阻过电压保护接线如下图所示：
（2）、过电流保护
①、快速熔断器保护
对于晶闸管整流装置，过电流保护设计是很重要的。如果短路或过电流数值过大，而切断的时间稍慢，就会造成晶闸管的损坏。所以过电流保护措施在系统中是必不可少的。
本系统中采用快速熔断器作为短路保护元件，将快速熔断器串联在交流侧做过电流保护，能对元件起到较好的保护作用。快速熔断器做过电流保护是晶闸管装置中应用最普遍的保护措施。快速熔断器德的断流时间在10ms以内。将快速熔断器与晶闸管元件串联，由于两者的电流相同，对做保护用最好接法如下图所示：
②、断路器保护
断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A 的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。
（3）、电抗器保护
在晶闸管变流装置供电的直流调速系统中，常在直流侧串有带空气隙的铁心电抗器，使输出电流连续、限制电流脉动，并抑制环流，以提高装置对负载供电的性能和提高运行的安全可靠性。
四、总结
在课程设计完成后，我真正体会的学习的乐趣，感受到了一份付出一份回报的快乐，先前遇到的这样那样的畏难的想法、种种麻烦困难一下烟消云散，心里面一片豁达爽朗，我开始庆幸自己的选择，庆幸自己没有放弃，庆幸自己一直在努力，也特别感谢唐老师在整个课程设计中的帮助，谢谢您！
五、参考文献
1、王兆安、黄俊主编的《电力电子技术》机械工业出版社
2、刘祖润、胡俊达主编的《毕业设计指导》机械工业出版社
3、王忠礼、段慧达、高玉峰主编的《MATLAB应用技术——在电气工程与自动化专业中的应用》清华大学出版社
4、石玉、栗书贤主编的《电力电子技术题例与电路设计指导》机械工业出版社
5、莫正康主编的《电力电子技术应用（第3版）》机械工业出版社
6、郑琼林主编的《耿学文．电力电子电路精选》机械工业出版社
7、刘定建、朱丹霞主编的《实用晶闸管电路大全》机械工业出版社
8、刘星平主编的《电力电子技术及电力拖动自动控制系统》
9、刘星平主编的《一种新型双闭环直流脉宽调速系统的设计与应用》
10、陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》机械工业出版社
六、附录
附直流电机控制系统（晶闸管整流）电路图
七、评分表
晶闸管二极管主要参数及其含义
晶闸管二极管主要参数及其含义 IEC标准中用来表征晶闸管二极管性能特点的参数有数十项但用户经常用到的有十项左右本文就晶闸管二极管的主要参数做一简单介绍 1、正向平均电流I F(AV) (整流 管) 通态平均电流I T(AV) (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大正弦半 波电流平均值此时器件的结温已达到其最高允许温度T jm 仪元公司产品手册中均 给出了相应通态电流对应的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 值用户使用中应根据实 际通态电流和散热条件来选择合适型号的器件 2、正向方均根电流I FRMS (整流管) 通态方均根电流I TRMS (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大有效电 流值用户在使用中须保证在任何条件下流过器件的电流有效值不超过对应壳温下的方均根电流值 3、浪涌电流I FSM (整流管)I TSM (晶闸管) 表示工作在异常情况下器件能承受的瞬时最大过载电流值用10ms底宽正弦半波峰值表示仪元公司在产品手册中给出的浪涌电流值是在器件处于最高允许 结温下施加80% V RRM 条件下的测试值器件在寿命期内能承受浪涌电流的次数是有限的用户在使用中应尽量避免出现过载现象
4、断态不重复峰值电压V DSM 反向不重复峰值电压V RSM 指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压一般用单脉冲测试防止器件损坏用户在测试或使用中应禁止给器件施加该电压值以免损坏器件 5、断态重复峰值电压V DRM 反向重复峰值电压V RRM 是指器件处于阻断状态时断态和反向所能承受的最大重复峰值电压一般取器件不重复电压的90%标注高压器件取不重复电压减100V标注用户在使用中须保证在任何情况下均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压 6、断态重复峰值漏电流I DRM 反向重复峰值漏电流I RRM 为晶闸管在阻断状态下承受断态重复峰值电压V DRM 和反向重复峰值电压V RRM 时流过 元件的正反向峰值漏电流该参数在器件允许工作的最高结温Tjm下测出 7、通态峰值电压V TM (晶闸管) 正向峰值电压V FM (整流管)
电力电子题库含答案
1．一型号为KP10-7的晶闸管，U TN= 700V I T(A V)= 10A 。1 2．中间直流侧接有大电容滤波的逆变器是电压型逆变器，交流侧输出电压波形为矩形波。 3．晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是__均压______措施。4．在SPWM的调制中，载波比是载波频率和调制波频率的比值。5．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角。 6．功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为二次击穿。7．三相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是150°。8．三相全控桥电路有 6 只晶闸管，应采用宽脉冲或双窄脉冲才能保证电路工作正常。电压连续时每个管导通120 度，每间隔60 度有一只晶闸管换流。接在同一桥臂上两个晶闸管触发脉冲之间的相位差为180°。 9．型号为KP100-8的晶闸管其额定参数为：额定电压800v，额定电流100 A 。10．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角 11．抑制过电压的方法之一是用_电容__吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。而为抑制器件的du/dt和di/dt，减小器件的开关损耗，可采用接入缓冲电路的办法。 12．在交-直-交变频电路中，中间直流环节用大电容滤波，则称之为电压型逆变器，若用大电感滤波，则为电流型逆变器。 13．锯齿波触发电路由脉冲形成环节、锯齿波的形成和脉冲移相环节、同步环节、双窄脉冲形成环节构成。 14．若输入相电压为U2，单相桥式电路的脉冲间隔= 180 ，晶闸管最大导θ180 ，晶闸管承受的最大电压U dm= 0.9U2 , 整流电压脉动通= m a x 次数m= ; 三相半波电路的脉冲间隔= 120 , 晶闸管最大导通 θ150 ，晶闸管承受的最大电压U dm= 1.17U2 ,整流电压脉动次数= max m= ; 15．GTO、GTR、MOSFET、IGBT分别表示：可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管 16．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角大于30°时，输 出电压波形出现负值，因而常加续流二级管。 17．三相电压型逆变电路基本电路的工作方式是180°导电方式，设输入电压为U d，输出的交流电压波形为矩形，线电压宽度为180°其幅值为U d；相电压宽度为120°，幅值为2/3 U d。 二、判断题 1．各种电力半导体器件的额定电流，都是以平均电流表示的。(× ) 2．对于门极关断晶闸管，当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通，而当门极
电力电子技术 复习题答案
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管 （GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计
电力电子技术课程设计报告题目：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计
目录 第1章绪论 (3) 1.1 电力电子技术的发展 (3) 1.2 电力电子技术的应用 (3) 1.3 电力电子技术课程中的整流电路 (4) 第2章系统方案及主电路设计 (5) 2.1 方案的选择 (5) 2.2 系统流程框图 (6) 2.3 主电路的设计 (7) 2.4 整流电路参数计算 (9) 2.5 晶闸管元件的选择 (10) 第3章驱动电路设计 (12) 3.1 触发电路简介 (12) 3.2 触发电路设计要求 (12) 3.3 集成触发电路TCA785 (13) 3.3.1 TCA785芯片介绍 (13) 3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (17) 第4章保护电路设计 (18) 4.1 过电压保护 (18) 4.2 过电流保护 (19) 4.3 电流上升率di/dt的抑制 (19) 4.4 电压上升率du/dt的抑制 (20) 第5章系统仿真 (21) 5.1 MATLAB主电路仿真 (21) 5.1.1 系统建模与参数设置 (21) 5.1.2 系统仿真结果及分析 (22) 5.2 proteus 触发电路仿真 (26) 设计体会 (28) 参考文献 (29) 附录A 实物图 (30) 附录B 元器件清单 (31)
第1章绪论 1.1 电力电子技术的发展 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且，其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。 1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、
电力题全答案
电力电子技术复习题 题型 一. 填空题(每空2分，共20分) 二. 判断题(5小题，每小题2分，共10分) 三. 选择题(5小题，每小题2分，共10分) 四. 简答题(3小题，每小题10分，共30分) 五. 分析题(15分) 电路分析，电压电流波形，整流电路+续流二极管/二象限斩波电路+直流电机负载 六. 计算（15分） 整流电路电压电流/晶闸管的额定参数计算 总成绩: 平时(作业+练习+考勤)15%+实验(考勤+报告)15%+期终70% . 复习题 一，填空/判断/选择 1, 电力电子器件一般工作在_开关_状态。 2, 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要有_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。 3, 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 4, 肖特基二极管的开关损耗明显低于快恢复二极管的开关损耗。 5, 晶闸管的基本工作特性可概括为门极正向有触发则导通、反向截止。 6, 对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上的关系是I L约为I H的2–4倍。7, 晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上的关系是U DRM可控硅及其整流电路
上次课内容 1、集成功放及应用。（了解） 2、变压器耦合功放的分析。（理解） 3、功放管的散热。（了解） 4、功率放大器一章习题课。 本次课内容（2学时）（可视学时情况选择讲授或不讲） 第七章 直流电源 §7-1 可控硅及其伏安特性 7-1-1 可控硅的结构和符号 图1 可控硅的结构 全称是硅可控整流元件,又名晶闸管。外形有平面型、螺栓型,还有小型塑封型等几种。图1（a）是常见的螺栓型外形，有三个电极：阳极a、阴极k 和控制极g。图1（b）是可控硅的符号。图1（c）是内部结构示意图。 图1（c）:可控硅由、、、四层 半导体组成。从引出的是阳极a、从引出的 是阴极k、从引出的是控制极g；内部有三个结，分别用、和表示。 7-1-2 可控硅的工作原理 1P 122N P N 1P 2N 2P PN 1J 2J 3J 图2 可控硅工作特点的实验 演示电路如图2（a），阳极a 接电源正极、阴极k 接电源负极；开关S 断开，H 不亮，可控硅不导通。S 闭合，即控制极g 加正向电压，如图2（b），灯H 亮，可控硅导通。可控硅导通后，将S 断开，灯仍亮，如 图2（c），表明可 控硅仍导通，说明 可控硅一旦导通 后，控制极就失去 了控制作用。要关 断可控硅，可去掉正向电压或减小正向电流到可控硅难以维持导通,则可控硅关断。
如可控硅加反向电压，则无论是否加控制极电压，可控硅均不会导通。若控制极加反向电压，则无论可控硅阳极与阴极之间加正向还是反向电压，可控硅均不会导通。 可控硅的工作特点： 1、可控硅导通必须具备两个条件：一是可控硅阳极与阴极间必须接正向电压，二是控制极与阴极之间也要接正向电压； 2、可控硅一旦导通后，控制极即失去控制作用； 3、导通后的可控硅要关断，必须减小其阳极电流使其小于可控硅的维持电流。 H I 图3 可控硅工作原理分析 图3为可控硅的内部结构示意图: 可控硅可以看成由一只NPN 型三极管 与一只PNP 型三极管组成。如仅在阳 极a 和阴极k 之间加上正向电压，由 于三极管发射结无正偏电压而无 法导通。若a、k 间加上正向电压，并 在管的基极g 加上正向电压，使产生基极电流，此电流经管放 大以后，在集电极上产生2T 1T 1 T G I 1T 1T G I 1β的电流，又因为的集电极电流就是的基极电流，所以经过再次放大，在管的集电极电流就达到1T 2T 2T 2T G I 21ββ，而此电流又重新反馈到管作为的基极电流又一次被放大，如此反复下去，与两管之间因为有如此强烈的正反馈，使两只三极管迅速饱和导通，即可控硅阳极a 与阴极k 之间完全导通。以后由于基极上自动维持的正反馈电流，所以即使去掉基极g 上的正向电压，和仍能继续保持饱和导通状态。可控硅导通时，、饱和导通总压降约1V 左右，如果阳、阴极之间正向电压太低，使流过阳极的电流难以维持导通，、就截止，从而可控硅关断。 1T 1T 1T 1T 2T 1T 1T 1T 2T 1T 2T 1T 2T 可控硅控制极的电压、电流比较低（电压只有几伏，电流只有几十至几百毫安），但被控制的器件可以承担很大的电压和通过很大的电流（电压可达几千伏，电流可大到几百安以上）。可控硅是一种可控的单向导电开关，常用于以弱电控制强电的各类电路中。 7-1-3可控硅的主要参数 1、额定正向平均电流 在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之
电力电子第二讲晶闸管
2.3 半控型器件—晶闸管 全称晶体闸流管，又称可控硅整流器（SCR）。 1、晶闸管的结构与工作原理 晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图如图1所示，晶闸管的管芯是P1N1P2N2四层半导体，形成3个PN结J1、J2和J3。可等效为PNP和NPN两个三极管。 图1 晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图 晶闸管的工作原理是：门极电流I G↑→I b2↑→I c2(I b1)↑→Ic1↑→I K↑，阳极A、阴极K饱和导通。 2、晶闸管工作特点是： （1）承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 （3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 （4）要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。 3、闸管静态特性 晶闸管静态V-I特性曲线图如图2所示。 图2 晶闸管静态V-I特性曲线图 （1）正向特性：I G=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 （2）反向特性：反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。 4、动态特性 晶闸管的开通和关断过程波形如图3所示。 图3晶闸管的开通和关断过程波形 （1）开通过程：延迟时间t d：0.5~1.5?s。上升时间t r：0.5~3?s。开通时间t gt：以上两者之和，t gt=t d+ t r。 （2）关断过程：反向阻断恢复时间t rr，正向阻断恢复时间t gr，关断时间t q是以上两者之和t q=t rr+t gr。普通晶闸管的关断时间约几百微秒。 5、晶闸管的主要参数 （1）电压定额 断态重复峰值电压U DRM：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。
电力电子技术复习提纲
《电力电子技术》复习提纲 期末考试： 总成绩分配比例：平时10%+实验20%+期末70% 题型：填空、简答、计算、分析题（1308、1309） 第一章绪论 本章要点：1、电力电子技术概念。 2、电力变换的种类。 1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。 2 电力变换的种类： （1）交流变直流AC-DC：整流 （2）直流变交流DC-AC：逆变 （3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现 （4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术 4.电力电子技术的诞生1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，1904年出现电子管，1947年美国著名贝尔实验室发明了晶体管。 5 电子技术分为信息电子技术与电力电子技术。信息电子技术主要用于信息处理，电力电子技术主要用于电力变换。 第2章电力电子器件 本章要点：1、电力电子器件的分类。 2、晶闸管的基本特性和主要参数（额定电流和额定电压的确定）。 3、全控型器件的电气符号。 复习参考：P42 2、3、4 1、电力电子器件一般工作在开关状态。 2、通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为通态损耗，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。 3、电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。 4、按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件、复合型器件三类。 5、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动型和电流驱动型两类。 6、属于不可控器件的是电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管，属于全控型器件的是GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT ；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET，属于双极型器件的有电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR，属于复合型电力电子器件得有IGBT ；在可控的器件中，容量最大的是晶闸管，工作频
电力电子 填空
1、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在__开关_______状态。当器 件的工作频率较高时，_开关______损耗会成为主要的损耗。 2、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为___载波比__________，当它 为常数时的调制方式称为_同步________调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为__分段同步调制__________调制。 3、面积等效原理指的是，_冲量________相等而__形状_____不同的窄脉冲加在具有惯性 的环节上时，其效果基本相同。 4、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是__MOSFET_______，单管输出功 率最大的是_____________，应用最为广泛的是___IGBT________。 5、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反 向电压为电源线电压的峰值，即根号6 ，其承受的最大正向电压为根号2 。 6、逆变电路的负载如果接到电源，则称为有源逆变逆变，如果接到负载，则称 为无源逆变。 7、___GTR______存在二次击穿现象，____IGBT________存在擎住现象。 8、功率因数由和这两个因素共同决定 的。 9、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是均压_ 措施。 10、同一晶闸管，维持电流I H 与掣住电流I L 在数值大小上有I L _（2~4）I H 。
11、电力变换通常可分 为：AC-DC 、AC-AC 、DC-DC 和DC-AC 。 12、在下图中，_V1______和__VD1______构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作 于第1象限；V2___和__VD2_____构成升压斩波电路，把直流电动机的动能 转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于_第2___象限。 13、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT 是MOSFET 和GTR 的复 合管。 14、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功 率、触发前沿要陡幅值要 高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同 步。 15、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方是串专用均流电 抗器。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计
单相半控桥式晶闸管整流 电路的设计 Prepared on 22 November 2020
课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 （带续流二极管）（阻感负载）学院自动化 专业自动化 班级100...班 姓名 指导教师许湘莲 2012年12月29日
一课程设计的性质和目的 性质：是电气信息专业的必修实践性环节。 目的： 1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力； 2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； 3、初步掌握电力电子电路的设计方法。 二课程设计的内容: 单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）？ 设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500W 3、移相范围0o~180o 三课程设计基本要求 1、两人一个题目，按学号组合； 2、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路； 3、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真； 4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料； 5、通过答辩。
摘要 电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。 关键词：半控整流晶闸管
《电力电子技术》第1章课后习题答案
《电力电子技术》第1章课 后习题答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1 晶闸管导通的条件是什么由导通变为关断的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 1.2晶闸管非正常导通方式有几种 1.3 （常见晶闸管导通方式有5种，见课本14页，正常导通方式有：门级加触 发电压和光触发） 答：非正常导通方式有： (1) Ig=0，阳极加较大电压。此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又通过正反馈放大漏电流，最终使晶闸管导通； (2) 阳极电压上率du/dt过高；产生位移电流，最终使晶闸管导通 (3) 结温过高；漏电流增大引起晶闸管导通。 1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。 答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管 1.4 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管 V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断,而普 通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
《电力电子技术》课程设计任务书 一、设计课题目 单相双半波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载） 二、设计要求 1、单相双半波晶闸管整流电路的设计要求为： 负载为阻性负载. 2、技术要求: (1) 电网供电电压：交流100V/50Hz； (2) 输出功率：500W； (3) 移相范围：0°—180°； 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。 课题设计的主要内容是供电方案的选定，主电路的设计，电路元件的选择，保护电路的选择，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。 前述 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机
电力电子技术试卷答案
电力电子技术答案 一、填空题(每小题2分，共30分) 1.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L____＞____I H。 2.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。 3.晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM__＜______U BO。 4.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于__√2U2__，设U2 为相电压有效值。 5.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_1200___。 6.对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_降低。 7.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是均压措施。 8.三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有_△、Y二种方式。 9.抑制过电压的方法之一是用___RC_吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10.180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在同一桥臂的上、下二个开关元件之间进行。 11.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在阻断状态。 12.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是0－1800。 13.单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是0－900。 14.三相半波可控整流电路的自然换相点是距相应相电压原点300。 15.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是电感。 二、简答题（每小题6分，共30分） 1．双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有什么不同？额定电流为100A的两只普通晶闸管反并联可用额定电流多大的双向晶闸管代替？ 答：双向晶闸管额定电流用有效值定义，普通晶闸管额定电流平均值定义。额定电流为100A的两只普通晶闸管反并联可用额定电流222A双向晶闸管代替。 2．在三相全控桥式整流电路中，如共阴极组的一只晶闸管短路，则电路会发生什么现象？应如何保护晶闸管？ 答:电路会发生短路现象。应对保护晶闸管进行过电流、过电压保护以及正向电压上升率和电流上升率抑制。 3.说明有源逆变和无源逆变的概念。
最全电力电子技术试题及答案
最全电力电子技术试题及答案 1、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是MOSFET 和GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波波，输出电流波形为方波波。 5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A安。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、、正反向漏电流会下降、；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、、正反向漏电流会增加。 8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经两组变流器之间而 不流经负载的电流。环流可在电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采用控制角α= β的工作方式。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 10、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型型逆变器 和电流型型逆变器，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波，电压型三
相桥式逆变电路的换流是在桥路的本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是180o度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是120o 度。 11、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有降压斩波电路；升压斩波电路；升降压斩波电路。 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源、逆变器与无源逆变器两大类。 14、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK快速晶闸管；200表 示表示200A，9表示900V。 15、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲脉冲；主要用于驱动 小功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲；可以触发大功率的晶闸管。 17、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软 开关电路种类很多，但归纳起来可分为零电流开关与零电压开关两大类。 18、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制三种。 19、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为I Tn等于 1.57 倍I T（A V），如果I T（A V）=100安培，则它允许的有效电流为157安培。通常在选择晶闸管时还要留出 1.5—2倍的裕量。 20、通常变流电路实现换流的方式有器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。 21、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是π 0， →
电力电子技术试题及答案-(1)
电力电子技术试题 1、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是MOSFET 和GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波波，输出电流波形为方波波。 5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A安。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、、正反向漏电流会下降、；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、、正反向漏电流会增加。 8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经两组变流器之间而不流经负载的电流。环流可在 电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采用控制角α= β的工作方式。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 10、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型型逆变器和电流型型逆变器，电压 型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是180o度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是120o度。 11、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有降压斩波电路；升压斩波电路；升降压斩波电路。 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源、逆变器与无源逆变器两大类。 14、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK快速晶闸管；200表示表示200A，9表 示900V。 15、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲脉冲；主要用于驱动小功率的晶闸管；锯齿波同 步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲；可以触发大功率的晶闸管。 17、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分 为零电流开关与零电压开关两大类。 18、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率
晶闸管单相桥式可控整流电路
晶闸管单相桥式可控整流电路 说明书 学院：电信学院 专业班级：09级电气二班 姓名：张永来 学号：09230217 指导老师：杨巧玲
摘要 本设计是以matlab编程软件下进行的，首先安装matlab软件，在根据设计任务说明说上要求的设计出单相桥式可控整流电路，用晶闸管的可控性能组成，设计具有高效，精度高等，而在这之前必须要学会使用MA TLAB软件。电阻电感性负载单相桥式可控整流电路的各个波形要有一定的了解和熟悉.并且参考个资料进行设计。
目录第一章设计要求 第二章制度设计方案 第三章主电路的设计 第四章元件和电路参数的计算 第五章系统仿真 第六章波形分析 第七章设计总结 附录参考文献
第一章设计要求 1.1设计任务及技术要求 计算机仿真具有效率高，精度高，可控性高和成本低等特点，已经广泛应用与电力电子电路的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解释法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物调制和调试相互补充，最大限度地降低设计成本，缩短系统研制周期。可以说，电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和试验过程。通过本次仿真，学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优势，并掌握电力电子计算机仿真的基本方法。 1，晶闸管单相全控桥式整流电路，参数要求： 电网频率f=50Hz 电网额定电压U1=380V 电网电压波动正负10% 阻感性负载电压0——190V可调。 2设计内容 （1）制定设计方案
（2）主电路设计及主电路元件选择 （3）驱动电路和保护电路设计及参数计算，器件选择 （4）绘制电路原理图 （5）总体电路原理图及其说明书 3仿真任务要求 （1）熟悉matlab、simulink、power system中的仿真模块用法及功能（2）根据设计电路搭建仿真模型 （3）设置参数并进行仿真 （4）给出不同触发角时对应的Ud Id i2 和Ivt1 的波形 4 设计总体要求 （1）熟悉整理和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务 （2）掌握基本电路的数据分析，处理；描绘波形并加以判断 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理 （4）广泛收集相关技术资料 （5）按时完成课设设计任务，认真，正确的书写课程设计报告
第三讲半控型电力电子器件—晶闸管
第三讲 半控型电力电子器件—晶闸管 3.1 概述 晶闸管（Thyristor ）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier ——SCR ）。 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab ）发明了晶闸管； 1957年美国通用电气公司（GE ）开发出第一只晶闸管产品； 1958年商业化,开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代； 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代； 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。 外形有螺栓型和平板型两种封装： 引出阳极(Anode)A 、阴极(Kathode)K 和门极(Gate)（控制端）G 三个联接端。 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器(Radiator)紧密联接且安装方便； 平板型封装的晶闸管可由两个散热器(Radiator)将其夹在中间。 A A G G K K b) c)a) A G K G A P 1 N 1 P 2N 2J 1J 2J 3 图1 晶闸管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号 3.2 晶闸管的结构与工作原理 晶闸管可用如图2所示的等效电路来表示。 111CBO A C I I I +=α （1） 222CBO K C I I I +=α （2） G A K I I I += （3）
21C C A I I I += （4） 式中a 1和a 2分别是晶体管V 1和V 2的共基极电流增益；I CBO1和I CBO2分别是V 1和V 2的共基极漏电流。由以上式（1-1）～（1-4）可得 ) (121CBO2 CBO1G 2A ααα+-++= I I I I （5） A P 1 A G K N 1P 2 P 2N 1 N 2a) b) 图2 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 等效电路 晶体管的特性是：在低发射极电流下a 是很小的，而当发射极电流建立起来之后，a 迅速增大。 阻断状态：I G =0，a 1+a 2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和； 开通（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致a 1+a 2趋近于1的话，流过晶闸管的电流I A （阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。 I A 实际由外电路决定。 其他几种可能导通的情况： 1） 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应； 2） 阳极电压上升率d u /d t 过高； 3） 结温较高； 4） 光直接照射硅片，即光触发，光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor ——LTT ）。只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段 3.3 晶闸管的基本特性 3.3.1 静态特性 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；
电力电子技术填空题汇总
1．电流源型逆变器的输出电流波形为矩形波。 2. 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120°。 3．将直流电能转换为交流电能又馈送回交流电网的逆变电路称为有源 逆变器。 4. 电流型逆变器中间直流环节以电感贮能。 5．同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流ＩL在数值大小上有I L＿=（2～4)____＿＿IＨ。６. 对于三相半波可控整流电路,换相重叠角的影响,将使用输出电压平均值下降。７.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是＿__静态均压_＿__＿措施。 8.三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有___＿＿_三 角形和星形＿_二种方式。 ９.抑制过电压的方法之一是用____储能元件__＿_吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 1０. 控制角α与逆变角β之间的关系为β=л-α。 11．SPWM有两种调制方式：单极性和__＿双极性__＿调制。 12.逆变器可分为无源逆变器和_＿有源___＿逆变器两大类。 １、普通晶闸管内部有两个PＮ结,,外部有三个电极，分别是阳极Ａ极阴极K 极和门极G 极。 2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时,门极上加上触发电压，晶闸管就导通。 3、、晶闸管的工作状态有正向阻断状态,正向导通状态和反向阻断状态。 4、某半导体器件的型号为KP50—７的,其中KP表示该器件的名称为普通晶闸管,50表示额定电流50A,7表示额定电压１00V 。 5、只有当阳极电流小于维持电流电流时,晶闸管才会由导通转为截止。 ６、当增大晶闸管可控整流的控制角α,负载上得到的直流电压平均值会减小。 ７、按负载的性质不同,晶闸管可控整流电路的负载分为电阻性负载, 电感性负载和反电动势负载三大类。 8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时,负载两端的直流电压平均值会减小， 解决的办法就是在负载的两端并接一个续流二极管。 9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角小、电流波形不连续、呈脉冲状、电流的平均值小。要求管子的额定电流值要大些。１0、单结晶体管的内部一共有一个ＰＮ结,外部一共有3个电极,它们分别是发射极Ｅ极、第一基极B1极和第二基极Ｂ２极。 １1、当单结晶体管的发射极电压高于峰点电压时就导通；低于谷点 电压时就截止。 12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压同步，保证在管子阳极电 压每个正半周内以相同的时刻被触发,才能得到稳定的直流电压。 13、晶体管触发电路的同步电压一般有正弦波同步电压和锯齿波电压。1４、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用正弦波同步电压 与一个或几个控制电压的叠加，利用改变控制电压的大小， 来实现移相控制。 １５、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止关断过电压损坏晶闸管的。16、为了防止雷电对晶闸管的损坏,可在整流变压器的一次线圈两端并接一个 硒堆或压敏电阻。