晶闸管的发展及其应用

目 录

第一章 电力电子技术简介及其器件发展 .................. 1

第二章 晶闸管 ....................................... 2

2.1 晶闸管的产生及符号 ........................................................................................................ 2

2.2晶闸管的导通与关断条件 ................................................................................................. 3

2.3 晶闸管的工作原理 .......................................................................................................... 4

2.4 晶闸管的阳极伏安特性 .................................................................................................... 5

2.5 晶闸管的主要参数 ............................................................................................................ 6

2.5.1 晶闸管的重复峰值电压 ......................................................................................... 7

2.5.2晶闸管的额定通态平均电流额定电流TI（AV） ............................................... 7

2.6 通态平均电压TU（AV） ............................................................................................... 8

2.7 门极触发电压GTU和门极触发电流GTI ........................................................................ 8

2.8 维持电流HT .................................................................................................................... 9

2.8 掣住电流LI ....................................................................................................................... 9

2.9 断态电压临界上升率du／dt ............................................................................................ 9

2.10 通态电流临界上升率di／dt ....................................................................................... 10

第三章 双向晶闸管及其派生晶闸管 .................... 11

3.1 双向晶闸管 .................................................................................................................... 11

3.2 快速晶闸管 .................................................................................................................... 12

3.4 光控晶闸管 .................................................................................................................... 13

第四章 晶闸管的保护与串并联使用 ................... 14

4.1 过电压保护 .................................................................................................................... 14

4.1.1操作过电压 ............................................................................................................ 14

4.1.2雷击过电压 ............................................................................................................ 15

4.1.3换相过电压 ............................................................................................................ 15

4.1.4关断过电压 ............................................................................................................ 15

4.2 过电压保护措施 .............................................................................................................. 15

4.2.1操作过电压的保护 ................................................................................................ 15

4.2.2浪涌（雷击）过电压的保护 ................................................................................ 15

4.2.3 过电流保护 ........................................................................................................... 17

4.4 晶闸管的串、并联 ........................................................................................................ 18

第五章 晶闸管应用实例 ............................... 19

5.1 单相全控桥式整流电路 ................................................................................................ 19 5.2 三相全控桥式整流电路 .................................................................................................. 20

总 结 ............................................. 22

参 考 文 献 ......................................... 23

第一章 电力电子技术简介及其器件发展

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第一章 电力电子技术简介及其器件发展

电力电子技术，即由国际电工委员会命名的，一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路进而实现电能的变换和控制的完整学科。突出对“电力”的变换，变换的功率可以大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或更小。

电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制技术3个部分，其中电力电子器件是基础，变流电路是电力电子技术的核心。

电力电子技术的发展取决于电力电子器件的研制与应用。它既是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的动力。早在20世纪三四十年代，人们就开始应用电机组、汞弧整流器、闸流管、电抗器、接触器等进行了对电能的变换和控制。到20世纪50年代第一个晶闸管诞生后，在其后近50年里，电力电子器件如雨后春笋发展起来。以器件为核心的电力电子技术的发展可分为两个阶段：1957—1980年称为传统电力电子技术阶段；1980年至今称为现代电力电子技术阶段。所以晶闸管的诞生与应用在电力电子技术发展史可谓起到承前启后的作用，本论文将主要介绍晶闸管的诞生、发展与应用。

20世纪50年代初，普通的整流器SR开始使用，实际上已经开始取代汞弧整流器。但电力电子技术真正的开始是在由于1957~1958年第一个反向阻断型可控硅SCR的诞生，也就是现在的晶闸管。一方面由于其功率变换能力的突破，另一方面实现了弱电对以晶闸管为核心的强点变换电路的控制，是电子技术步入了功率领域，在工业上引起了一场技术革命。在随后的20年内，随着晶闸管特性不断的改进及功率等级的提高，晶闸管已经形成了从低压小电流到高压大电流的系列产品。同时研制出了一系列晶闸管的派生器件，如不对称晶闸管ASCR、逆导晶闸管RCT、双向晶闸管TRIAC、门极辅助关断晶闸管GATT、光控晶闸管LASCR等器件，大大地推进了各种电力变换器在冶金、运输、化工、机车牵引、矿山、电力等行业的应用，促进了工业的技术进步，开始了传统的“晶闸管及其应用”的电力电子技术发展的第一阶段，即传统电力电子技术阶段。

20世纪70年代后期，尤其是20世纪80年代以后，各种高速、全控型的器件先后问世，并获得迅速的发展。下表是目前几种晶闸管在国内外的研究水平：