大工20秋《电力电子技术》复习资料二
电力电子技术辅导资料二主 题：第一章电力电子器件（第3节）学习时间：2020年4月6日--4月12日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
守初心，就是要牢记全心全意为人民服务的根本宗旨，以坚定的理想信念坚守初心，牢记人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标；以真挚的人民情怀滋养内心，时刻不忘我们党来自人民、根植人民，人民群众的支持和拥护是我们胜利前进的不竭力量源泉；以牢固的公仆意识践行初心，永远铭记人民是共产党的衣食父母，共产党人是人民的勤务员，永远不能脱离群众、轻视群众、漠视群众疾苦。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》
内 容：一、本周知识点及重难点分布
表2-1 本周知识点要求掌握程度一览表
序号
学习知识点
要求掌握程度
本周难点
了解
熟悉理解
掌握
1
半控型器件---晶闸管
★
☆
二、知识点详解
☆【知识点1】半控型器件---晶闸管
1、晶闸管的结构
晶闸管：也称为晶体闸流管，可控硅整流器。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。
/
图2-1 晶闸管的结构与电气符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。有三个连接端。
2、晶闸管的工作原理
（1）工作原理解析
晶闸管关断时，若加正向电压——仍然截止。
晶闸管关断时，若加正向电压，同时向门极注入驱动电流——由截止变为导通 。
晶闸管导通时，若继续加正向电压，即使撤掉—— 仍然导通。
若关断晶闸管，去掉正向电压或施加反压或，截止。
（2）晶闸管正常工作时的特性总结
①晶闸管导通条件且 。
②晶闸管导通后门极将失去作用。
③晶闸管截止条件：或。
3、晶闸管的基本特性
（1）静态特性：
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图2-2 晶闸管的伏安特性
（2）动态特性
① 开通特性
由于晶闸管内部的正反馈过程需要时间，再加上外电路电感的限制，晶闸管受到触发后，其阳极电流的增长不可能是瞬时的。
② 关断过程
普通晶闸管的关断时间约几百微秒。由于外电路电感的存在，原处于导通状态的晶闸管当外加电压突然由正向变为反向时，其阳极电流在衰减时必然也是有过渡过程的。
4、晶闸管的主要参数
（1）额定电压
1）断态重复峰值电压：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。规定重复频率50Hz，持续时间(10ms。
2）断态不重复峰值电压（断态最大瞬时电压）：
3）反向重复峰值电压：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。
4）反向不重复峰值电压：
额定电压=最小值，额定电压= (2~3)正常工作时所承受峰值电压
（2）额定电流
通态平均电流：在环境温度为40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。
工频正弦半波：有效值=1.57平均值，波形系数 Kf=1.57
如果，说明：允许流经工频正弦半波电流的有效值是157A。
选取额定电流原则：流过晶闸管实际电流与工频正弦半波电流的热效应相等（即有效值相等）。 留有裕量，取 倍计算值(按原则所得计算结果) 。
【例】某晶闸管流经正弦半波电流有效值为400A ，则选取
，如裕量为2，则选取额定电流为500A的晶闸管。
表2-2 四种波形的Kf和100A晶闸管允许电流平均值
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（3）维持电流：使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几百毫安。
（4）擎住电流：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。对同一晶闸管来说，通常擎住电流=(2~4倍）维持电流大。
（5）断态电压临界上升：在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。如果电压上升率过大，晶闸管误导通。
（6）通态电流临界上升率：在规定条件下，晶闸管承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，造成局部过热使晶闸管损坏。
5、晶闸管的派生器件
① 快速晶闸管：分为常规快速晶闸管（开关频率在400Hz以上）和高频晶闸管（频率在10kHz）。
缺点：①承受正反向关断重复峰值电压较低；②电压和电流定额不易做高；③开关损耗不能忽略。
② 双向晶闸管
特点：控制电路简单，成本较低
应用：交流开关、交流调压
注意：电流定额用有效值来表示
③ 逆导晶闸管RCT
特点：正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高。
应用：反向不需要承受关断电压，但需要二极管续流的电路 。
④ 光控晶闸管LTT：光触发的晶闸管称为光控晶闸管。
特点：绝缘优良、抗电磁干扰。
应用：高压大功率场合三、重要理论
1、晶闸管正常工作时的特性总结（知识点1）
①晶闸管导通条件且 。
②晶闸管导通后门极将失去作用。
③晶闸管截止条件：或。
2、晶闸管的主要参数--额定电流（知识点1）
通态平均电流：在环境温度为40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。
工频正弦半波：有效值=1.57平均值，波形系数 Kf=1.57
如果，说明：允许流经工频正弦半波电流的有效值是157A。
选取额定电流原则：流过晶闸管实际电流与工频正弦半波电流的热效应相等（即有效值相等）。 留有裕量，取 倍计算值(按原则所得计算结果) 。四、资源拓展
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a)GTO b)GTR c)电力MOSFET d)IGBT
图2-3 部分典型全控性器件图片五、重要例题
例题2.1 晶闸管的额定电流，当流过晶闸管的实际电流如图所示时，如果不考虑安全裕量，则波形系数是多大？允许流经电流的最大值和平均值各是多少？
/图2-4 例题2.1题图
解：设电流的最大值为Im，则电流有效值为：
电流的平均值：
波形系数：
，有效值是157A
原则：流过晶闸管实际电流与工频正弦半波电流的热效应相等（即有效值相等）
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