机电传动控制】第十章电力电子技术.pptx

电力电子技术是现代工业领域中的核心组成部分，主要任务是利用电力半导体器件来实现电能的转换和控制。本章重点讨论了晶闸管这种关键的电力半导体器件。晶闸管，全称为Silicon Controlled Rectifier（SCR），自20世纪60年代以来，因其独特的性能在大功率控制领域得到广泛应用。 晶闸管的主要优点在于其高效、可控和小型化的特点。它可以用微小的控制电流（几十毫安至一百多毫安）和电压（2至4伏）来控制大功率电流（几十安至几千安）和电压（几百伏至几千伏），实现了弱电对强电的精确控制。此外，晶闸管的响应速度快，导通和截止时间都在微秒级别，损耗低，效率高，通常能达到97.5%，远超传统电机的效率。同时，它的体积小、重量轻，便于集成到各种系统中。 然而，晶闸管也存在一些不足之处。过载能力较弱，过电流或过电压可能导致损坏，因此需要配合保护措施使用。抗干扰能力差，容易受到电压冲击的影响，可能导致误动作。再者，晶闸管的使用可能引起电网电压波形畸变，增加高次谐波，对周围电气设备造成干扰。其控制电路相对复杂，对操作和维护人员的技术要求较高。 晶闸管的结构包括阳极A、阴极K和控制极G，由四层半导体材料（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个PN结。其工作原理基于控制极和阳极间的电压以及阳极与阴极间的电压。只有在阳极和控制极同时施加正向电压时，晶闸管才会导通。一旦导通，即使控制极电压变为零，只要阳极电压保持正向，晶闸管将继续导通，直到阳极电压降低到一定程度或反向，晶闸管才会恢复阻断状态。 晶闸管的伏安特性表明，在正向电压下，如果控制极电压为零，晶闸管处于正向阻断状态，只允许微小的正向漏电流通过。当阳极电压超过某个阈值（UDSM），且控制极提供正向电压，晶闸管将导通，此时阳极与阴极间的电压降很小，约为1V左右，大部分电源电压降落在负载上。 晶闸管是电力电子技术中不可或缺的元件，它的应用广泛，从电力传动到电源控制，都发挥着重要作用。在实际应用中，我们需要充分理解其工作原理和特性，以便有效地设计和维护相关的电力系统。