电力电子装置与控制

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1、 晶闸管交流开关的特点： 双向晶闸交流开关是一种理想的快速交流开关, 与传统的接触器继电器系统相比, 其主回路没有触头及机械机构, 因而不存在电弧触头、磨损和熔焊等问题, 双向晶闸交流开关与其他控制元件一起组成复杂的自动控制系统适用于操作频繁, 可逆运行及适合有易燃气体的场合, 鉴于其具备上述优点, 所以尝试采用双向晶闸交流开关来替代接触器。(实现小电流控制大功率电路) 由晶闸管组成的开关具有无触点（无触点开关，是一种由微控制器和电力电子器件组成的新型开关器件，依靠改变电路阻抗值，阶跃地改变负荷电流，从而完成电路的通断。无触点开关是用可控硅来控制的，因此它是在PN结内部完成导通和截流的，不会有

2、火花，弥补了触点开关复合时有火花的不足，避免因电流过大出现火花或在高电压电路中击穿空气，造成误动作。）、动作迅速等优点，没有通常电磁式开关要产生的电弧、触点磨损和熔焊、噪声等缺点。尤其是用双向晶闸管组成的交流开关，其线路简单，得到广泛应用。第第2 2章章 简易触发的晶闸管交流开关电路简易触发的晶闸管交流开关电路2.单向晶闸管交流开关电路（图2-1（p15）电源为半波交流供电，当S闭合，电源电压正半周时，晶闸管VT触发导通，负半周时，VT关断。控制极串连电阻与二极管。若阻值过小，会使控制极电流过大而损坏晶闸管，若阻值过大，则晶闸管不能全导通，甚至不能导通。对于220V的交流电：（1）限流电阻为几

3、百至几千欧姆。（触发电流几十 到几百毫安） （2）二极管的作用是防止阴极与控制极承反向 电压而损坏 3.双向晶闸管交流开关电路（图2-2（p16）电源为半波交流供电，当S闭合，电源电压正负半周时，晶闸管VT触发导通。当S断开时，交流电压过零时，VT关断。控制极串连电阻与二极管。若阻值过小，会使控制极电流过大而损坏晶闸管，若阻值过大，则晶闸管不能全导通，甚至不能导通。对于220V的交流电：限流电阻为几百至几千欧姆。 吸收电容： C = (0.14)(f)电容器 阻容吸收电阻R2=(10100)()，1W以上的电阻器 VT选用耐压为电源电压3倍以上的晶闸管晶闸管的保护：（1）过流保护-快速熔断器保

4、护电路中加快速熔断器。当电路发生过流故障时，它能在晶闸管过热损坏之前熔断，切断电流通路，以保证晶闸管的安全。与晶闸与晶闸管串联管串联接在接在输入输入端端接在接在输出输出端端快速熔断器接入方式有三种，如下图所示。（2）过压保护-并联阻容吸收电路过压保护的原因：在变流装置中，当晶闸管承受的反向电压超过其反向击穿电压时，将会造成晶闸管反向击穿而损坏。当晶闸管承受的正向电压超过其正向转折电压时，就会造成晶闸管误导通，使电路工作不正常，引发电路故障，甚至也会损坏晶闸管。过电压是造成晶闸管电路故障的重要原因之一，产生过电压的原因有如下几种：（1）由于晶闸管装置的拉闸、合闸和晶闸管关断等电磁过程引起的，称为

5、操作过电压。（2）由于雷击等原因从电网侵入的浪涌电压，称为雷电过电压。过电压保护的分类：按过电压保护的部位，可分为：交流侧保护、器件侧保护和直流侧保护。 交流侧过电压保护由于操作交流侧电源时，使电感元件聚集的能量骤然释放所引起的瞬时过电压，一般有以下几种情况：（1）如果电路中存在变压器，且若在一次电压峰值时合闸，一次高电压将耦合到二次绕组上而出现瞬间过电压。（2）变压器空载时，一次绕组内只有励磁电流，而励磁电流滞后电源电压约 900。当电源电压过零时，这时若突然断闸，由于励磁电流突变，所以在二次绕组感应出很高的瞬时过电压，其峰值可达电源电压峰值的 6 倍以上，对晶闸管非常有害。（3）当变流装置

6、直接接到电源上时，由于相邻负载电流的突然断开，会在电源回路的电感上产生感应电动势，感应电动势与电源电压极性恰好是顺极性相加而引起过电压。 交流侧过电压保护交流侧操作过电压都是瞬时的尖峰过电压，抑制这种尖峰过电压的有效方法是并联阻容吸收电路。它是利用电容器两端电压不能够突变的原理，将变压器铁心所释放的磁场能量转化为电容器的电场能量储存起来，从而有效地仰制尖峰过电压。 器件侧过电压保护 器件侧过电压保护 利用电容吸收过压。其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后释放到电阻中消耗掉。因为电路总是存在电感的，为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常在晶闸管两端并联RC阻容吸

7、收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。与电容C串联电阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时，避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。 RCRC晶闸管元件晶闸管元件的阻容保护的阻容保护 器件侧过电压保护晶闸管关断过程引起的过电压，称关断过电压。其过电来吸收尖峰过电压，把电压限制在晶闸管允许的范围内，如图所示。串联电阻的作用是：起阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。同时，避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。直流侧过电压保护直

8、流侧是电感性负载时,在某种情况下,会发生浪涌过电压，如下图 所示。当整流桥中某两桥臂突然阻断时，因大电感 Ld中电流突变，而感生出很高的电动势，并通过负载加在另外处于阻断状态的晶闸管上，因此有可能造成晶闸管硬开通而损坏。对于容量较大的装置，当采用阻容保护影响到系统的快速性时，应选择硒堆或压敏电阻保护。（压敏电阻正常工作时，呈高阻态，遇到过电压时，它被击穿，可通过高达数千安的放电电流，因而抑制过电压的能力非常强。）4.两只单向晶闸管交流开关电路5.简易移相触发电路1输入电压U2与脉冲电流Ig的波形如下：（Rp分别为55、720）6.阻容移相触发电路电源电压U2与Uc的波形图如下所示：（Rp分别为