机电传动控制】第十章 电力电子技术.pptx

### 电力电子技术知识点概述 #### 一、电力电子技术概览 电力电子技术是现代电气工程中的一个重要分支，主要涉及利用电力半导体器件来进行电能转换和控制的技术。本章节重点介绍了电力电子技术中的核心器件——晶闸管，以及相关的基础知识。 #### 二、晶闸管基本工作原理与特性 ##### 晶闸管简介 - **定义**：晶闸管（Silicon Controlled Rectifier，简称SCR）是一种可控硅整流元件，能够根据外部信号控制其导通状态。 - **结构**：由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，包含三个PN结。 - **符号**：通常标记有阳极A、阴极K和控制极G。 ##### 工作原理 - **导通条件**：晶闸管的导通需要满足两个条件：一是阳极与阴极间需施加正向电压；二是控制极需施加适当的触发脉冲。 - **关断条件**：一旦晶闸管导通，即使移除控制极信号，只要阳极与阴极间保持正向电压且电流超过维持电流，晶闸管会持续导通。要使其关断，需要将阳极电压降至零或者施加反向电压。 ##### 特性 - **正向阻断状态**：当控制极无信号输入，即使阳极施加正向电压，晶闸管也不会导通。 - **正向导通状态**：控制极施加正向触发脉冲，晶闸管导通，电流由负载决定。 - **反向截止状态**：施加反向电压时，晶闸管处于截止状态。 #### 三、晶闸管的主要参数 - **断态重复峰值电压UDRM**：指晶闸管在正向阻断状态下，能够重复承受的最大正向峰值电压。 - **反向重复峰值电压URRM**：指晶闸管在反向截止状态下，能够重复承受的最大反向峰值电压。 - **断态不重复峰值电压UDSM**：晶闸管在正向阻断状态下所能承受的最大一次正向峰值电压。 - **正向转折电压UBO**：当晶闸管正向电压达到该值时，晶闸管会从阻断状态转变为导通状态。 - **反向击穿电压UBR**：晶闸管反向电压达到该值时，会从反向截止状态转变为导通状态。 #### 四、晶闸管的优缺点 ##### 优点 - **高效节能**：晶闸管自身压降小（约1V），效率高。 - **响应快速**：导通和截止时间在微秒级别。 - **体积小、重量轻**：便于集成和安装。 - **功率放大倍数高**：可用较小的控制信号控制较大功率。 ##### 缺点 - **过载能力弱**：容易因过电流或过电压损坏。 - **抗干扰能力差**：易受外界电磁干扰影响。 - **导致电网谐波污染**：使用时会产生谐波，影响电网质量。 - **控制电路复杂**：需要设计精密的触发和保护电路。 #### 五、晶闸管在电力电子系统中的应用 晶闸管作为电力电子系统中的关键器件，被广泛应用于各种领域： - **交流调速系统**：用于电机的速度控制。 - **直流调压系统**：通过改变晶闸管的导通角来调节输出电压。 - **逆变器**：将直流电转换为交流电，应用于UPS电源、变频器等。 - **电力系统**：用于电力系统的功率因素校正、动态无功补偿等。 ### 结论 电力电子技术的发展极大地推动了现代工业自动化进程，而晶闸管作为该领域的核心器件之一，对于理解和掌握电力电子技术至关重要。通过对晶闸管的工作原理、主要参数及其优缺点的学习，我们能够更好地在实际应用中发挥其优势，并采取相应措施克服不足之处，从而实现更加高效、可靠的电力电子系统设计与应用。