电力电子技术第3章 晶闸管的触发驱动电路

电⼒电⼦技术1-3章模拟题电⼒电⼦技术1-3章知识主线1、电⼒电⼦技术就是使⽤电⼒电⼦器件对电能进⾏变换和控制的技术2、电⼒电⼦器件的制造技术是电⼒电⼦技术的基础。

3、变流技术则是电⼒电⼦技术的核⼼4、电⼒变换分为整流、逆变、直流变直流、交流变交流四种电路5、开关器件的三种类型不可控型、半控型、全控型。

其中、第⼀种的代表型器件是电⼒⼆极管（Power Diode）、第⼆种的代表型器件是晶闸管（Thyristor）、第三种的代表型器件是IGBT和Power MOSFET。

6、在通常情况下，电⼒电⼦器件功率损耗主要有_通态损耗、断态损耗、开关损耗_，通态损耗是电⼒电⼦器件功率损耗的主要成因。

⽽当器件开关频率较⾼时，功率损耗主要为开关损耗。

7、⼆极管的基本原理——PN结的单向导电性8、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MOSFET, IGBT；属于单极型电⼒电⼦器件的有电⼒MOSFET ，，属于电流驱动的是。

9、⼈们利⽤PN结的反向特性研制成了稳压⼆极管。

10、1956年美国贝尔实验室（Bell Laboratories）发明了晶闸管，1957年美国通⽤电⽓公司（General Electric）开发出了世界上第⼀只晶闸管产品，并于1958年使其商业化。

其承受的电压和电流容量仍然是⽬前电⼒电⼦器件中最⾼，⽽且⼯作可靠，因此在⼤容量的应⽤场合仍然具有⽐较重要的地位。

11、晶闸管有阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。

内部是PNPN四层半导体结构。

12、晶闸管导通的⼯作原理可以⽤双晶体管(三极管)模型来解释，则晶闸管可以看作由PNP和NPN型构成的V1、V2的组合。

如果外电路向门极G注⼊电流I G(驱动电流)，则I G注⼊晶体管V2的基极，即产⽣集电极电流I C2，它构成晶体管V1的基极电流，放⼤成集电极电流I C1，⼜进⼀步增⼤V2的基极电流，如此形成强烈的正反馈，最后V1和V2进⼊完全饱和状态，即晶闸管导通。

晶闸管的触发电路原理
晶闸管（thyristor）是一种半导体器件，具有双向导电性能，在电力电子中常用作开关装置。

为了控制晶闸管的导通，需要使用一个触发电路。

触发电路的主要原理是根据输入信号的变化来控制晶闸管的导通。

一种常见的触发电路是基于脉冲变压器的设计。

该电路主要由一个变压器、一个电容器和一个电阻器组成。

当输入信号为正半周时，变压器将电压放大到足够高的水平，这使得电容器能够充电。

当电容器充电达到足够的电压时，晶闸管将被触发并导通。

当输入信号为负半周时，晶闸管将被阻断并停止导通。

另一种常见的触发电路是基于光耦合器的设计。

该电路使用光耦合器将输入信号隔离，使得输入信号可以与晶闸管的控制电源完全独立。

当输入信号为正半周时，光耦合器将导通并激活晶闸管。

当输入信号为负半周时，光耦合器将阻断并切断晶闸管的控制电源。

除了上述两种触发电路，还有其他一些设计，如电流触发电路和电压触发电路。

不同的触发电路适用于不同的应用场景，可以根据需求选择合适的触发电路。

一、实验目的1. 了解晶闸管的基本结构、工作原理及触发方式。

2. 掌握晶闸管驱动电路的设计方法及驱动信号的生成。

3. 通过实验验证晶闸管的触发、导通和关断特性。

二、实验原理1. 晶闸管（Thyristor）是一种大功率半导体器件，具有可控硅整流器的特性，是一种四层三端器件。

晶闸管在正向电压作用下，在阳极与阴极之间形成PNPN结构，导通电流；在反向电压作用下，阻断电流。

2. 晶闸管的触发方式主要有以下几种：（1）正触发：在阳极与阴极之间施加正向电压，并在控制极与阴极之间施加正向脉冲信号，使晶闸管导通。

（2）负触发：在阳极与阴极之间施加反向电压，并在控制极与阴极之间施加负向脉冲信号，使晶闸管导通。

（3）双极触发：在阳极与阴极之间施加正向电压，同时在控制极与阴极之间施加正向脉冲信号，使晶闸管导通。

3. 晶闸管驱动电路主要作用是产生触发信号，驱动晶闸管导通和关断。

驱动电路一般由脉冲发生器、驱动放大器、隔离电路和缓冲电路组成。

三、实验器材1. 晶闸管：2只2. 驱动电路：1套3. 脉冲发生器：1台4. 测量仪器：示波器、万用表、电源等5. 电路板、导线、连接器等四、实验步骤1. 晶闸管基本特性测试（1）将晶闸管安装在电路板上，连接好电路。

（2）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（3）使用示波器观察晶闸管的触发、导通和关断波形。

（4）调整脉冲发生器的脉冲宽度，观察晶闸管的导通和关断特性。

2. 晶闸管驱动电路设计（1）设计驱动电路，包括脉冲发生器、驱动放大器、隔离电路和缓冲电路。

（2）连接好电路，确保电路连接正确。

（3）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（4）使用示波器观察驱动电路的输出波形，确保触发信号正确。

3. 驱动电路性能测试（1）在晶闸管驱动电路的基础上，连接晶闸管。

（2）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（3）使用示波器观察晶闸管的触发、导通和关断波形，验证驱动电路的性能。

五、实验结果与分析1. 晶闸管基本特性测试实验结果显示，晶闸管在正触发方式下，触发电压为20V，导通电流为5A。

电力电子技术练习及参考解答第一章1．如图1-1所示型号为KP100-3、维持电流I H =4mA 的晶闸管，在以下各电路中使用是否合理？为什么？（不考虑电压、电流安全裕量）答：晶闸管的型号为KP100-3，表明其额定电流I T(A V)=100A 、额定电压U Tn =300V 。

图（a ），由于负载电阻值太大，以致电流I A =100/50=2mA ，小于维持电流I H =4mA ，电路不能工作，所以不合理。

图（b ），由于晶闸管承受的最大反向压电压超过了其额定电压，即u Tm =2202=311V 大于U Tn =300V ，将导致晶闸管被反向击穿，所以不合理。

图（c ），晶闸管未被触发导通时，所承受的最大电压为u Tm =150V ，小于额定电压U Tn =300V .；晶闸管被触发导通后，电流为I T =150/1=150A ，而额定电流有效值为I Tn =1.57 I T(A V)=157A ，可见晶闸管可以正常使用，即如果不考虑电压、电流安全裕量，则是合理的。

2．图1-2中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，设最大值均为I m ,试计算各图中的电流平均值I d 和有效值I 。

解：图（a ） m mm d I I t td I I 477.0)211()(sin 13≈+==⎰πωωπππΩ50k Ω1Ω图1-1（a ） （b ） （c ）I（a ）图1-2II（c ）m m m I I t d t I I 51.08331)()sin (132=-==⎰πωωπππ 图（b ） m m m dI I t td I I 24.0)211(2)(sin 213≈+==⎰πωωπππ m m m I I t d t I I 36.083312)()sin (2132=-==⎰πωωπππ 图（c ） 41)(2120m m d I t d I I ==⎰πωπm m I t d I I 21)(21202==⎰πωπ3．画出图1-3所示电路中负载电阻R d 上的电压波形。

第一章第1章 思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A 决定。

1.2晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小，I A 下降到维持电流I H 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。

进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A 决定。

1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。

1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。

1.5请简述晶闸管的关断时间定义。

答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。

即gr rr q t t t +=。

1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。

1.7请简述光控晶闸管的有关特征。

答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。

主要用于高压大功率场合。

1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。

电力电子技术第三版答案【篇一：电力电子技术试题第三套及答案】题：（本题共7小题，每空1分，共20分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：6、当温度降低时，晶闸管的触发电流会7、常用的过电流保护措施有、二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度。

a、0度b、60度c、30度d、120度， 3、晶闸管触发电路中，若改变（）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

a、同步电压b、控制电压c、脉冲变压器变比d、以上都不能 4、可实现有源逆变的电路为（）。

a、增大三角波幅度b、增大三角波频率c、增大正弦调制波频率d、增大正弦调制波幅度 8、采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为（）a、减小输出幅值b、增大输出幅值c、减小输出谐波d、减小输出功率9、为限制功率晶体管的饱和深度，减小存储时间，恒流驱动电路经常采用（）dudia、dt抑制电路b、抗饱和电路c、dt抑制电路d、吸收电路10、一般认为交交变频输出的上限频率（）a、与电网有相同的频率b、高于电网频率2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。

（） 3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

（） 4、逆变角太大会造成逆变失败。

（）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

（）6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

（）7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

（） 8、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取u2。

（）9、三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300hz。

（） 10、变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。

（）四、简答题（本题共3小题，共32分）1、试说明igbt、gtr、gto和电力mosfet各自的优缺点。

（12分）2、试分析下图间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。

晶闸管的门极驱动电路和缓冲电路1、晶闸管对触发电路的基本要求①触发信号可以是沟通、直流或脉冲，为了减小门极的损耗，触发信号常采纳脉冲形式。

②触发脉冲应有足够的功率。

触发电压和触发电流应大于晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。

③触发脉冲应有足够的宽度和陡度。

触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在脉冲消逝前能达到擎住电流，使晶闸管导通，这是最小的允许宽度。

一般触发脉冲前沿陡度大于10V/μs或800mA/μs。

④触发脉冲的移相范围应能满意变换器的要求。

例如，三相半波整流电路，在电阻性负载时，要求移相范围为150°；而三相桥式全控整流电路，电阻负载时移相范围为120°。

2、触发电路的型式触发电路可分为模拟式和数字式两种，阻容移相桥、单结晶体管触发电路、锯齿波移相电路和正弦波移相电路均属于模拟式触发电路；而用数字规律电路乃至于微处理器掌握的移相电路则属于数字式触发电路。

3、爱护电路(1)晶闸管的缓冲电路常采纳在晶闸管的阴阳极并联RC缓冲器，用来防止晶闸管两端过大的du/dt造成晶闸管的误触发，其中电阻R也能减小晶闸管开通时电容C的放电电流。

(2)晶闸管的爱护晶闸管在使用时，因电路中电感的存在而导致换相过程产生Ldi/dt,又因容性的存在或设备自身运行中消失短路、过载等故障，所以其过电压、过电流爱护显得尤为重要。

晶闸管的派生器件双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或Bidirectional triode thyristor）是一对反并联联接的一般晶闸管的集成。

有两个主电极T1和T2，一个门极G。

在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。

不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。

逆导晶闸管：是将晶闸管和整流管制作在同一管芯上的集成元件。

具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。

光控晶闸管：利用肯定波长的光照信号掌握的开关器件。

其结构也是由P1N1P2N2四层构成。

3章交流-直流变换电路课后复习题第1部分：填空题1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0︒≤a≤ 180︒。

2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0︒≤a≤ 180︒2，续流二极管承受的最大反向电压2（设U2为相电压有效值）。

3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0︒≤a≤ 180︒，单2和2；带阻感负载时，α角移相范围为0︒≤a≤ 90︒，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器(大电感)。

4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180︒-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0︒。

5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。

6.2，随负载加重U d逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥1.5~2.5T，此时输出电压为U d≈ 1.2U2(U2为相电压有效值)。

7.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 Fm2，晶闸管控制角α的最大移相范围是0︒≤a≤90︒，使负载电流连续的条件为a≤30︒(U2为相电压有效值)。

8.三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︒，当它带阻感负载时，α的移相范围为0︒≤a≤90︒。

9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0︒≤a≤120︒，u d波形连续的条件是a≤60︒。

可关断晶闸管(gto)触发驱动和保护电路的研究摘要：可关断晶闸管(GTO)是一种重要的功率半导体器件，被广泛应用于电力电子领域。

然而，GTO的触发驱动和保护电路的设计与实现是一个非常复杂的问题。

本文旨在研究可关断晶闸管的触发驱动和保护电路，提出一些新的解决方案，以改善GTO的性能和可靠性。

正文：一、GTO的触发驱动电路在GTO的工作过程中，触发驱动电路起着关键的作用。

一个好的驱动电路可以保证GTO可靠地开关，并且在关闭时可以控制漏电流。

因此，我们需要设计一种高效、精确、可靠的GTO触发驱动电路。

以下是一些常见的GTO触发驱动电路：1.电压控制触发驱动电路电压控制触发驱动电路是一种常用的GTO触发驱动电路。

它的原理是通过一个信号发生器来产生一个控制信号，然后将这个信号输入到GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。

电压控制触发驱动电路的优点是简单，易于实现，但是它的精度和稳定性不如其他触发驱动电路。

2.电流控制触发驱动电路电流控制触发驱动电路是一种比较精确和可靠的GTO触发驱动电路。

它的原理是将一个电流信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。

电流控制触发驱动电路的优点是精确、可靠，但是它的实现复杂，需要使用高精度的电流源和电流传感器。

3.光耦隔离触发驱动电路光耦隔离触发驱动电路是一种可靠、安全且精确的GTO触发驱动电路。

它的原理是使用一个光耦隔离器将控制信号隔离开，并将隔离后的信号送入GTO的控制端，以控制GTO的导通和断开。

光耦隔离触发驱动电路的优点是精确、可靠、安全，但是它的成本较高。

二、GTO的保护电路GTO在工作过程中，常常会受到各种各样的干扰和故障，如过电压、过电流、电磁干扰等。

因此，我们需要设计一种可靠的保护电路来保护GTO的正常工作。

以下是一些常见的GTO保护电路：1.过电压保护电路过电压保护电路是一种常见的GTO保护电路。

它的原理是使用一个电压传感器来检测GTO的电压，一旦电压超过设定值，就会触发一个保护电路，将GTO断开以保护它的安全。

三相晶闸管触发电路作用
三相晶闸管触发电路的主要作用是控制电流和实现开关功能。

通过改变晶闸管电极之间的电压、电流和脉冲信号等参数，触发电路能够在合适的时间点触发晶闸管并导通或截止，从而控制电路中的电流强度，实现对电路的控制和调节。

具体来说，触发电路的设计目标是在控制条件下提供足够大的电流来触发晶闸管的导通，并在必要时撤销触发信号以切断晶闸管。

这样可以根据不同的需求和应用场景来设计和调整参数，以实现最佳的控制效果。

此外，三相晶闸管触发电路在电力电子系统中被广泛应用，如直流调速系统、交流调压系统、逆变器等。

在这些系统中，触发电路通过控制晶闸管的触发信号，能够实现电流的开关和转换，控制功率的输出形式和大小。