第1章電力電子器件

1、1第第1章章 電力電子器件電力電子器件2能處理電能處理電功率功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。器件。電力電子器件一般都工作在電力電子器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制由信息電子電路來(lái)控制。電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要一般都要安裝散熱器安裝散熱器。1.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征3）同處理信息的電子器件相比的一般特征：）同處理信息的電子器件相比的一般特征：3低頻時(shí)，低頻時(shí)，通態(tài)損耗通態(tài)損耗是器件功率

2、損耗的主要成因。是器件功率損耗的主要成因。器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗可能成為器件功率損可能成為器件功率損耗的主要因素。耗的主要因素。主要損耗主要損耗通態(tài)損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗斷態(tài)損耗開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗關(guān)斷損耗關(guān)斷損耗開(kāi)通損耗開(kāi)通損耗1.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征 電力電子器件的損耗電力電子器件的損耗4電力電子系統(tǒng)：由電力電子系統(tǒng)：由控制電路控制電路、驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路保護(hù)電路 和以電力電子器件為核心的和以電力電子器件為核心的主電路主電路組成組成。圖圖1-1 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控控制

3、制電電路路檢測(cè)檢測(cè)電路電路驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路電路RL主電路主電路V1V2保護(hù)保護(hù)電路電路在主電路在主電路和控制電和控制電路中附加路中附加一些電路，一些電路，以保證電以保證電力電子器力電子器件和整個(gè)件和整個(gè)系統(tǒng)正常系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行可靠運(yùn)行1.1.2 應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離電氣隔離控制電路控制電路51.1.3 電力電子器件的分類(lèi)電力電子器件的分類(lèi)按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度 半控型器件半控型器件 主要是指主要是指晶閘管（晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。及其大部分派生器件。 器件的關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和

4、電流器件的關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。決定的。 全控型器件全控型器件 目前最常用的是目前最常用的是 IGBT和和Power MOSFET。 通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷。通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷。 不可控器件不可控器件 電力二極管（電力二極管（Power Diode） 不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，因此不需要驅(qū)動(dòng)電路。不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，因此不需要驅(qū)動(dòng)電路。 器件的導(dǎo)通和關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓器件的導(dǎo)通和關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。和電流決定的。61.1.3 電力電子器件的分類(lèi)電力電子器件的分類(lèi)按

5、照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì) 電流驅(qū)動(dòng)型電流驅(qū)動(dòng)型 通過(guò)從控制端注入或者抽出通過(guò)從控制端注入或者抽出電流電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。的控制。 電壓驅(qū)動(dòng)型電壓驅(qū)動(dòng)型 僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓電壓信號(hào)就信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制?？蓪?shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外 ） 脈沖觸發(fā)型脈沖觸發(fā)型 通過(guò)在控制端施加一個(gè)電壓或電流的通過(guò)在控制端施加一個(gè)電壓或電流的脈沖脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的開(kāi)通或者關(guān)斷的控制。器件的開(kāi)通或者關(guān)斷的控制。 電平控制型電平控制型 必

6、須通過(guò)必須通過(guò)持續(xù)持續(xù)在控制端和公共端之間施加一定電平的在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并維持維持在導(dǎo)通狀態(tài)或者關(guān)斷在導(dǎo)通狀態(tài)或者關(guān)斷并維持在阻斷狀態(tài)。并維持在阻斷狀態(tài)。 71.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理 狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)參數(shù)正向?qū)ㄕ驅(qū)ǚ聪蚪刂狗聪蚪刂狗聪驌舸┓聪驌舸╇娏麟娏髡虼笳虼髱缀鯙榱銕缀鯙榱惴聪虼蠓聪虼箅妷弘妷壕S持維持1V反向大反向大反向大反向大阻態(tài)阻態(tài)低阻態(tài)低阻態(tài)高阻態(tài)高阻態(tài) PN結(jié)的狀態(tài) 二極管的基本原理就在于PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征。8電力二極管與信息電子二極管在半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和電力二極管與信息電子二極

7、管在半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和工作原理方面的不同之處：工作原理方面的不同之處：l電力二極管的電力二極管的垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)使得硅片中通使得硅片中通過(guò)電流的有效面積增大，可以顯著提高二過(guò)電流的有效面積增大，可以顯著提高二極管的極管的通流能力通流能力。l由于摻雜濃底低，低摻雜濃度就可以承受由于摻雜濃底低，低摻雜濃度就可以承受很高的電壓而不致被擊穿，因此很高的電壓而不致被擊穿，因此低摻雜低摻雜N區(qū)區(qū)越厚，電力二極管能夠承受的反向電壓就越厚，電力二極管能夠承受的反向電壓就越高越高。電力二極管在電力二極管在P區(qū)和區(qū)和N區(qū)之間多了一層低摻雜區(qū)之間多了一層低摻雜N區(qū)，區(qū)，也稱為漂移區(qū)。因此，電力二極管的結(jié)構(gòu)也稱

8、為也稱為漂移區(qū)。因此，電力二極管的結(jié)構(gòu)也稱為P-i-N結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。9電力二極管與信息電子二極管在半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和電力二極管與信息電子二極管在半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和工作原理方面的不同之處：工作原理方面的不同之處：l電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得電力二極管在正向電流較大時(shí)使得電力二極管在正向電流較大時(shí)壓降仍然很低壓降仍然很低，維持在，維持在1V左右，所以正向偏置的左右，所以正向偏置的電力二極管表現(xiàn)為低阻態(tài)。電力二極管表現(xiàn)為低阻態(tài)。低摻雜低摻雜N區(qū)由于摻雜濃度低而具有的高電阻率對(duì)于電力二區(qū)由于摻雜濃度低而具有的高電阻率對(duì)于電力二極管的正向?qū)ㄊ遣焕模@個(gè)矛盾是通過(guò)電導(dǎo)調(diào)制效極管的正向?qū)ㄊ遣焕模@個(gè)矛盾

9、是通過(guò)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)來(lái)解決的。應(yīng)來(lái)解決的。電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：l當(dāng)當(dāng)PN結(jié)上流過(guò)的正向電流較小時(shí)，二極管的電阻主要是作結(jié)上流過(guò)的正向電流較小時(shí)，二極管的電阻主要是作為基片的低摻雜為基片的低摻雜N區(qū)的歐姆電阻，其阻值較高且為常量，因區(qū)的歐姆電阻，其阻值較高且為常量，因而管壓降隨正向電流的上升而增加。而管壓降隨正向電流的上升而增加。l當(dāng)當(dāng)PN結(jié)上流過(guò)的正向電流較大時(shí)，由結(jié)上流過(guò)的正向電流較大時(shí)，由P區(qū)注入并積累在低區(qū)注入并積累在低摻雜摻雜N區(qū)的少子空穴濃度將很大，為了維持半導(dǎo)體的電中性區(qū)的少子空穴濃度將很大，為了維持半導(dǎo)體的電中性條件，其多子濃度也相應(yīng)大幅度增加，使得其電阻率明顯條件，其多子

10、濃度也相應(yīng)大幅度增加，使得其電阻率明顯下降，也就是電導(dǎo)率大大增加，這就是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。下降，也就是電導(dǎo)率大大增加，這就是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。101.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理除門(mén)極觸發(fā)外其他幾種可能導(dǎo)通的情況除門(mén)極觸發(fā)外其他幾種可能導(dǎo)通的情況 陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)雪崩效應(yīng) 陽(yáng)極電壓上升率陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高過(guò)高 結(jié)溫結(jié)溫較高較高 光觸發(fā)光觸發(fā)這些情況除了這些情況除了光觸發(fā)光觸發(fā)由于可以保證控制電路與由于可以保證控制電路與主電路之間的主電路之間的良好絕緣良好絕緣而而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中中之外，其它都因不

11、易控制而難以應(yīng)用于實(shí)踐。之外，其它都因不易控制而難以應(yīng)用于實(shí)踐。只有只有門(mén)極觸發(fā)門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。是最精確、迅速而可靠的控制手段。光觸發(fā)也屬于門(mén)極觸發(fā)光觸發(fā)也屬于門(mén)極觸發(fā) 111.3.2 1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性靜態(tài)特性靜態(tài)特性正常工作時(shí)的特性正常工作時(shí)的特性 當(dāng)晶閘管承受當(dāng)晶閘管承受反向電壓反向電壓時(shí)，不論門(mén)極是時(shí)，不論門(mén)極是 否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通 。 當(dāng)晶閘管承受當(dāng)晶閘管承受正向電壓正向電壓時(shí)，僅在時(shí)，僅在門(mén)極門(mén)極有有 觸發(fā)電流觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開(kāi)通的情況下晶閘管才能開(kāi)通 。 導(dǎo)通條件導(dǎo)通條件121.

12、3.2 1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用，晶閘管保持導(dǎo)通用，晶閘管保持導(dǎo)通 。若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加反向電壓和外電路的作用使流過(guò)用外加反向電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值電流降到接近于零的某一數(shù)值以下以下。 關(guān)斷條件關(guān)斷條件131.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)電壓定額電壓定額 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)重復(fù)加在器件上的加在器件上的正向正向

13、 峰值電壓峰值電壓（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖1-9）。）。 國(guó)標(biāo)規(guī)定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓國(guó)標(biāo)規(guī)定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓（即為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓（即 斷態(tài)最大瞬時(shí)電壓）斷態(tài)最大瞬時(shí)電壓）UDSM的的90%。 斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓應(yīng)低于斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓應(yīng)低于正向轉(zhuǎn)折電壓正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo。 反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM 是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)重復(fù)加在器件上的加在器件上的反向反向 峰值電壓峰值電壓（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖1-8）。）。 規(guī)定反向重復(fù)峰值電壓規(guī)定反向重復(fù)峰值電壓URRM為反向不重復(fù)峰值電壓（即反向?yàn)榉聪虿恢貜?fù)峰值電壓（即反向 最大瞬

14、態(tài)電壓）最大瞬態(tài)電壓）URSM的的90%。 反向不重復(fù)峰值電壓應(yīng)低于反向不重復(fù)峰值電壓應(yīng)低于反向擊穿電壓反向擊穿電壓。141.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 通態(tài)（峰值）電壓通態(tài)（峰值）電壓UT 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電 壓。壓。 通常取晶閘管的通常取晶閘管的UDRM和和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓額定電壓。 選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓23倍倍。電流定額電流定額 通態(tài)平均電流通態(tài)平均電

15、流 IT(AV） 國(guó)標(biāo)規(guī)定通態(tài)平均電流為晶閘管在環(huán)境溫度為國(guó)標(biāo)規(guī)定通態(tài)平均電流為晶閘管在環(huán)境溫度為40 C和規(guī)定的和規(guī)定的冷冷 卻狀態(tài)卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半最大工頻正弦半 波電流的平均值波電流的平均值。 按照正向電流造成的器件本身的通態(tài)損耗的按照正向電流造成的器件本身的通態(tài)損耗的發(fā)熱效應(yīng)發(fā)熱效應(yīng)來(lái)定義的。來(lái)定義的。 一般取其通態(tài)平均電流為按發(fā)熱效應(yīng)相等（即有效值相等）的一般取其通態(tài)平均電流為按發(fā)熱效應(yīng)相等（即有效值相等）的 原則所得計(jì)算結(jié)果的原則所得計(jì)算結(jié)果的1.52倍。倍。 151.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的

16、主要參數(shù)維持電流維持電流IH 維持電流是指使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的維持電流是指使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小最小電流，電流，一般為幾十到幾百毫安。一般為幾十到幾百毫安。 結(jié)溫結(jié)溫越高，則越高，則IH越小。越小。161.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù) 開(kāi)通時(shí)間開(kāi)通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間tq 斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率外加電壓最大上升率。 電壓上升率過(guò)大，使充電電流足夠大，就會(huì)使晶閘管電壓上升率過(guò)大，使充電電

17、流足夠大，就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通誤導(dǎo)通 。 通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dt 在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的最大通最大通態(tài)電流上升率態(tài)電流上升率。 如果電流上升太快，可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損如果電流上升太快，可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。壞。171.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件快速晶閘管（快速晶閘管（Fast Switching ThyristorFST） 有有快速晶閘管快速晶閘管和和高頻晶閘管高頻晶閘管。 快速晶閘管的快速晶閘管的開(kāi)關(guān)時(shí)間開(kāi)關(guān)時(shí)間以及以及du/dt和和di/dt的耐量都有了的耐量都有了明顯改善。明顯

18、改善。 從從關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間來(lái)看，普通晶閘管一般為來(lái)看，普通晶閘管一般為數(shù)百數(shù)百微秒，快速微秒，快速晶閘管為晶閘管為數(shù)十?dāng)?shù)十微秒，而高頻晶閘管則為微秒，而高頻晶閘管則為10 s左右。左右。 高頻晶閘管的不足在于其高頻晶閘管的不足在于其電壓電壓和和電流電流定額都不易做高。定額都不易做高。 由于工作頻率較高，選擇快速晶閘管和高頻晶閘管的由于工作頻率較高，選擇快速晶閘管和高頻晶閘管的通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。的發(fā)熱效應(yīng)。 181.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件a)b)IOUIG= =0GT1T2雙向晶閘管（雙向晶閘管（Triode AC S

19、witchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor） 可以認(rèn)為是一對(duì)可以認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)反并聯(lián)聯(lián) 接接的普通晶閘管的集成。的普通晶閘管的集成。 門(mén)極使器件在主電極的正門(mén)極使器件在主電極的正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，在第反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，在第和第和第III象限有象限有對(duì)稱的伏安特對(duì)稱的伏安特性性。 雙向晶閘管通常用在交流雙向晶閘管通常用在交流電路中，因此不用平均值而用電路中，因此不用平均值而用有效值有效值來(lái)表示其額定電流值。來(lái)表示其額定電流值。圖圖1-11 雙向晶閘管的電氣圖形雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性符號(hào)和伏安特性a) 電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào) b)

20、 伏安特性伏安特性 a)b)IOUIG= =0GT1T2191.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件a)KGAb)UOIIG= =0逆導(dǎo)晶閘管（逆導(dǎo)晶閘管（Reverse Conducting ThyristorRCT） 是將是將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管二極管制作在同一管芯上制作在同一管芯上的功率集成器件，不具有的功率集成器件，不具有承受承受反向電壓反向電壓的能力，一的能力，一旦承受反向電壓即開(kāi)通。旦承受反向電壓即開(kāi)通。 具有正向壓降小、關(guān)斷具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)，可用于定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)，可用于不需要阻斷反向電壓的電不需要

21、阻斷反向電壓的電路中。路中。 圖圖2-12 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性伏安特性 201.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件AGKa)AK光強(qiáng)度光強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)弱弱b)OUIA光控晶閘管（光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT） 是利用一定波長(zhǎng)的是利用一定波長(zhǎng)的光光照信號(hào)照信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。 由于采用光觸發(fā)保證由于采用光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間了主電路與控制電路之間的的絕緣絕緣，而且可以避免電，而且可以避免電磁干擾的影響，因此光控磁干擾的影響，因此光

22、控晶閘管目前在晶閘管目前在高壓大功率高壓大功率的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。圖圖1-13 光控晶閘管的電氣圖形符光控晶閘管的電氣圖形符 號(hào)和伏安特性號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性伏安特性 21不亮不亮亮亮不亮不亮221.4.1 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管門(mén)極可關(guān)斷晶閘管晶閘管的一種派生器件。晶閘管的一種派生器件。可以通過(guò)在門(mén)極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷可以通過(guò)在門(mén)極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。GTOGTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在管接近，因而在兆瓦級(jí)以上的大功率兆瓦級(jí)以上的大功率場(chǎng)合仍場(chǎng)合仍有較多的應(yīng)用。有較多的應(yīng)用。 門(mén) 極 可 關(guān) 斷

23、晶 閘 管 （門(mén) 極 可 關(guān) 斷 晶 閘 管 （ G a t e - Tu r n - O f f Thyristor GTO）231.4.2 電力晶體管電力晶體管電力晶體管（電力晶體管（Giant TransistorGTR）按英文直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、按英文直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的大電流的雙極結(jié)型晶體管（雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT） GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理 與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。樣的。 最主要的特性是最主要的特性是耐壓高耐壓高、電流大電流大、開(kāi)

24、關(guān)開(kāi)關(guān)特性好。特性好。 241.4.2 電力晶體管電力晶體管GTR的基本特性的基本特性 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 在在共發(fā)射極共發(fā)射極接法時(shí)的典接法時(shí)的典 型輸出特性分為型輸出特性分為截止區(qū)截止區(qū)、放放 大區(qū)大區(qū)和和飽和區(qū)飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。三個(gè)區(qū)域。 在電力電子電路中，在電力電子電路中， GTR工作在工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即工，即工 作在作在截止區(qū)截止區(qū)或或飽和區(qū)飽和區(qū)。 在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，即在截在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，即在截 止區(qū)和飽和區(qū)之間過(guò)渡時(shí)，止區(qū)和飽和區(qū)之間過(guò)渡時(shí)， 一般要經(jīng)過(guò)一般要經(jīng)過(guò)放大區(qū)放大區(qū)。截止區(qū)截止區(qū)放大區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1ib2ib3Uce圖圖1-17 共發(fā)射極

25、接法時(shí)共發(fā)射極接法時(shí)GTR的輸出特性的輸出特性251.4.2 電力晶體管電力晶體管GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū) 當(dāng)當(dāng)GTR的集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，集電極電流迅速增大，的集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，集電極電流迅速增大，這種首先出現(xiàn)的擊穿是這種首先出現(xiàn)的擊穿是雪崩擊穿雪崩擊穿，被稱為一次擊穿。，被稱為一次擊穿。 發(fā)現(xiàn)一次擊穿發(fā)生時(shí)如不有效地限制電流，發(fā)現(xiàn)一次擊穿發(fā)生時(shí)如不有效地限制電流，Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然急劇上升，同時(shí)會(huì)突然急劇上升，同時(shí)伴隨著電壓的陡然下降伴隨著電壓的陡然下降，這種現(xiàn)象稱為二次擊，這種現(xiàn)象稱為二次擊穿。穿。 出現(xiàn)一次

26、擊穿后，出現(xiàn)一次擊穿后，GTR一般不會(huì)損壞，二次擊穿常常立即導(dǎo)致器一般不會(huì)損壞，二次擊穿常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變，因而對(duì)件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變，因而對(duì)GTR危害極大。危害極大。 SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM圖圖1-19 GTR的安全工作區(qū)的安全工作區(qū)二次擊穿二次擊穿功率功率 安全工作區(qū)（安全工作區(qū)（Safe Operating AreaSOA） 將不同基極電流下二次擊穿的臨界點(diǎn)將不同基極電流下二次擊穿的臨界點(diǎn) 連接起來(lái)，就構(gòu)成了二次擊穿臨界線。連接起來(lái)，就構(gòu)成了二次擊穿臨界線。 GTR工作時(shí)不僅不能超過(guò)最高電壓工作時(shí)不僅不能超過(guò)最高電壓 Uc

27、eM，集電極最大電流，集電極最大電流IcM和最大耗散功和最大耗散功 率率PcM，也不能超過(guò)，也不能超過(guò)二次擊穿臨界線二次擊穿臨界線。261.4.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為分為結(jié)型結(jié)型和和絕緣柵型絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中，但通常主要指絕緣柵型中的的MOS型（型（Metal Oxide Semiconductor FET）,簡(jiǎn)稱電力簡(jiǎn)稱電力MOSFET（Power MOSFET）。）。電力電力MOSFET是用是用柵極柵極電壓電壓來(lái)控制來(lái)控制漏極漏極電流電流的，的，它的特點(diǎn)有：它的特點(diǎn)有： 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。 開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高

28、。開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高。 熱穩(wěn)定性優(yōu)于熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。 電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過(guò)電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。的電力電子裝置。 271.4.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出特性輸出特性 是是MOSFET的的漏極漏極伏安特性。伏安特性。 截止區(qū)截止區(qū)（對(duì)應(yīng)于（對(duì)應(yīng)于GTR的截止區(qū)）、的截止區(qū)）、飽和區(qū)飽和區(qū)（對(duì)應(yīng)于（對(duì)應(yīng)于GTR的放大區(qū)）、的放大區(qū)）、非飽非飽和區(qū)和區(qū)（對(duì)應(yīng)于（對(duì)應(yīng)于GTR的飽和區(qū)）三個(gè)區(qū)域，的飽和區(qū)）三個(gè)區(qū)域，飽和飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流不再是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流不再增加，增加，非飽和非飽和是指漏源電壓增加時(shí)漏極

29、是指漏源電壓增加時(shí)漏極電流相應(yīng)增加。電流相應(yīng)增加。 工作在工作在開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即在狀態(tài)，即在截止區(qū)截止區(qū)和和非飽非飽和區(qū)和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。本身結(jié)構(gòu)所致，本身結(jié)構(gòu)所致，漏極漏極和和源極源極之間形成之間形成了一個(gè)與了一個(gè)與MOSFET反向并聯(lián)的反向并聯(lián)的寄生二極寄生二極管管。通態(tài)電阻具有通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)，對(duì)器件并，對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的聯(lián)時(shí)的均流均流有利。有利。 圖圖1-21 電力電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 b) 輸出特性輸出特性28無(wú)少子儲(chǔ)存效應(yīng)無(wú)少子儲(chǔ)存效應(yīng)單極型器件單極型器件關(guān)斷迅速關(guān)斷迅速工作頻率工作頻率100kHz以上以上輸入電容輸入電

30、容驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)頻率驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)功率1.4.3 1.4.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管特點(diǎn)：特點(diǎn)：291.4.4 1.4.4 絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管GTR電流驅(qū)動(dòng)器件電流驅(qū)動(dòng)器件通流能力很強(qiáng)通流能力很強(qiáng)開(kāi)關(guān)速度較開(kāi)關(guān)速度較低低驅(qū)動(dòng)功率大驅(qū)動(dòng)功率大MOSFET電壓驅(qū)動(dòng)器件電壓驅(qū)動(dòng)器件開(kāi)關(guān)速度快開(kāi)關(guān)速度快驅(qū)動(dòng)功率小驅(qū)動(dòng)功率小絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管IGBT或或IGT綜合了綜合了GTR和和MOSFET的的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)良好的特性良好的特性雙極型雙極型單極型單極型301.4.4 絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)可以總結(jié)如下：的特性和參數(shù)特點(diǎn)可以總

31、結(jié)如下： 開(kāi)關(guān)速度開(kāi)關(guān)速度高，高，開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗小。小。 在相同電壓和電流定額的情況下，在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的的安安全工作區(qū)全工作區(qū)比比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。的能力。 通態(tài)壓降通態(tài)壓降比比VDMOSFET低，特別是在電流較低，特別是在電流較大的區(qū)域。大的區(qū)域。 輸入阻抗輸入阻抗高，其輸入特性與電力高，其輸入特性與電力MOSFET類(lèi)類(lèi)似。似。 與電力與電力MOSFET和和GTR相比，相比，IGBT的的耐壓耐壓和和通流能力通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)頻開(kāi)關(guān)頻率率高的特點(diǎn)。高的特點(diǎn)。 GTRIGBTM

32、OSFET沒(méi)有二次擊穿問(wèn)題沒(méi)有二次擊穿問(wèn)題有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)輸入部分為輸入部分為MOSFET1.6.1 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗?？s短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗。 對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。要的意義。 一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)： 按控制目標(biāo)的要求施加開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。按控制目標(biāo)的要求施

33、加開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。 對(duì)半控型器件只需提供開(kāi)通控制信號(hào)。對(duì)半控型器件只需提供開(kāi)通控制信號(hào)。對(duì)全控型器件則既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提對(duì)全控型器件則既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)。供關(guān)斷控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路主電路與控制電路之間的接口主電路與控制電路之間的接口1.6.1 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電電氣隔離氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。 光隔離一般采用光耦合器光隔離一般采用光耦合器 磁隔離的元件通常是磁隔離的元件通常是脈沖變壓器脈沖變壓器ERER

34、ERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1圖圖9-1 光耦合器的類(lèi)型及接法光耦合器的類(lèi)型及接法a) 普通型普通型 b) 高速型高速型 c) 高傳輸比型高傳輸比型傳遞電壓有限，傳遞電壓有限，2000V2000V左右。左右。放大倍數(shù)低，放大倍數(shù)低，I IC C/I/IDD11達(dá)林頓接法，兩級(jí)放大，傳輸達(dá)林頓接法，兩級(jí)放大，傳輸比較大，但也不大。比較大，但也不大。1.6.2 晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管的觸發(fā)電路v V2、V3構(gòu)成構(gòu)成脈沖放大脈沖放大環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)。v 脈沖變壓器脈沖變壓器TM和附和附屬電路構(gòu)成屬電路構(gòu)成脈沖輸出脈沖輸出環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)。v V2、V3導(dǎo)通時(shí)，通導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘過(guò)脈沖

35、變壓器向晶閘管的門(mén)極和陰極之間管的門(mén)極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖。輸出觸發(fā)脈沖。圖圖9-3 常見(jiàn)的晶閘管觸發(fā)電路常見(jiàn)的晶閘管觸發(fā)電路常見(jiàn)的晶閘管觸發(fā)電路常見(jiàn)的晶閘管觸發(fā)電路電氣隔離電氣隔離脈沖放大脈沖放大為了為了V V2 2V V3 3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，脈沖由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，脈沖變壓器變壓器TMTM釋放其儲(chǔ)存的能量而釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的。設(shè)的。1.6.3 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 電力電力MOSFET和和IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。 為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路輸出電阻小。為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路輸出電阻小。 使使MOSFET開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)電壓一般

36、開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)電壓一般1015V，使，使IGBT開(kāi)開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)電壓一般通的驅(qū)動(dòng)電壓一般15 20V。 關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓（一般取關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓（一般取-5 -15V）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。 在柵極串入一只低值電阻可以減小寄生振蕩。在柵極串入一只低值電阻可以減小寄生振蕩。2) 電壓驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路電壓驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路1.6.3 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路(1) 電力電力MOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路：的一種驅(qū)動(dòng)電路：電氣隔離電氣隔離和和晶體管放大電路晶體管放大電路兩部分兩部分圖圖9-8電力電力MOSFET的一種

37、驅(qū)動(dòng)電路的一種驅(qū)動(dòng)電路專為驅(qū)動(dòng)電力專為驅(qū)動(dòng)電力MOSFET而設(shè)計(jì)的混合集成電路有而設(shè)計(jì)的混合集成電路有三菱公司的三菱公司的M57918L，其輸入信號(hào)電流幅值為，其輸入信號(hào)電流幅值為16mA，輸出最大脈沖電流為，輸出最大脈沖電流為+2A和和-3A，輸出驅(qū)，輸出驅(qū)動(dòng)電壓動(dòng)電壓+15V和和-10V。 無(wú)輸入信號(hào)：無(wú)輸入信號(hào)：AA負(fù)電平，負(fù)電平，V3V3，負(fù)，負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)電壓有輸入信號(hào)：有輸入信號(hào)：AA正電平，正電平，V2V2，正，正驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)電壓1.6.3 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路(2) IGBT的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)圖圖9-9M57962L型型IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理和接線圖驅(qū)動(dòng)器的

38、原理和接線圖常用的有三菱公司的常用的有三菱公司的M579系列（如系列（如M57962L和和 M57959L）和富士公司的）和富士公司的EXB系列（如系列（如EXB840、EXB841、EXB850和和EXB851）。）。 多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)外因過(guò)電壓：主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)操作過(guò)程等外因外因過(guò)電壓：主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)操作過(guò)程等外因操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起雷擊過(guò)電壓雷擊過(guò)電壓：由雷擊引起：由雷擊引起內(nèi)因過(guò)電壓：主要來(lái)自電力電子裝置內(nèi)部器件的開(kāi)關(guān)內(nèi)因過(guò)電

39、壓：主要來(lái)自電力電子裝置內(nèi)部器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程過(guò)程換相過(guò)電壓換相過(guò)電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后，反向電流急劇減小，會(huì)由線路電感在在換相結(jié)束后，反向電流急劇減小，會(huì)由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過(guò)電壓。器件兩端感應(yīng)出過(guò)電壓。關(guān)斷過(guò)電壓關(guān)斷過(guò)電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過(guò)電壓。而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過(guò)電壓。電力電子裝置可能的過(guò)電壓電力電子裝置可能的過(guò)電壓外因過(guò)電壓外因過(guò)電壓和和內(nèi)因內(nèi)因過(guò)電壓過(guò)電壓管子關(guān)斷管子關(guān)斷1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及

40、過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施圖圖9-10過(guò)電壓抑制措施及配置位置過(guò)電壓抑制措施及配置位置F避雷器避雷器D變壓器靜電屏蔽層變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過(guò)電壓抑制電容靜電感應(yīng)過(guò)電壓抑制電容RCRC過(guò)電壓抑制電路有三種位置：過(guò)電壓抑制電路有三種位置：網(wǎng)側(cè)：供電網(wǎng)一側(cè)網(wǎng)側(cè)：供電網(wǎng)一側(cè)閥側(cè)：電力電子電路一側(cè)閥側(cè)：電力電子電路一側(cè)電力電子電路的直流側(cè)電力電子電路的直流側(cè)1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施圖圖9-10過(guò)電壓抑制措施及配置位置過(guò)電壓抑制措施及配置位置RC1閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用RC電路電路RCRC：直流、交流、開(kāi)關(guān)

41、管：直流、交流、開(kāi)關(guān)管 抑制過(guò)電壓，使用非常廣泛抑制過(guò)電壓，使用非常廣泛有助于放電電流的抑制有助于放電電流的抑制吸收過(guò)電壓吸收過(guò)電壓1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施圖圖9-10過(guò)電壓抑制措施及配置位置過(guò)電壓抑制措施及配置位置RC2閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用反向阻斷式閥側(cè)浪涌過(guò)電壓抑制用反向阻斷式RC電路電路用于大容量的電力電子裝置用于大容量的電力電子裝置放電回路，避免下次再有過(guò)電壓，電容吸收不了。放電回路，避免下次再有過(guò)電壓，電容吸收不了。1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施圖圖9-10過(guò)電壓

42、抑制措施及配置位置過(guò)電壓抑制措施及配置位置RV壓敏電阻過(guò)電壓抑制器壓敏電阻過(guò)電壓抑制器壓敏電阻：壓敏電阻：加上它上面的電壓小于閾值電壓加上它上面的電壓小于閾值電壓U UN N時(shí)，流過(guò)的電時(shí)，流過(guò)的電流小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門(mén)。流小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門(mén)。當(dāng)電壓大于閾值電壓當(dāng)電壓大于閾值電壓U UN N時(shí)，流過(guò)電流激增，相當(dāng)時(shí)，流過(guò)電流激增，相當(dāng)于閥門(mén)被打開(kāi)，限制電壓。于閥門(mén)被打開(kāi)，限制電壓。1.7.1 過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓的產(chǎn)生及過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)措施過(guò)電壓保護(hù)措施圖圖9-10過(guò)電壓抑制措施及配置位置過(guò)電壓抑制措施及配置位置RC3閥器件換相過(guò)電壓抑制用閥器件換相過(guò)電壓抑制用RC電路

43、電路RCD閥器件關(guān)斷過(guò)電壓抑制用閥器件關(guān)斷過(guò)電壓抑制用RCD電路電路抑制內(nèi)因過(guò)電壓，屬于緩沖電路。抑制內(nèi)因過(guò)電壓，屬于緩沖電路。1.7.2 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流過(guò)電流過(guò)載過(guò)載和和短路短路兩種情況兩種情況保護(hù)措施保護(hù)措施負(fù)載負(fù)載觸發(fā)電路觸發(fā)電路開(kāi)關(guān)電路開(kāi)關(guān)電路過(guò)電流過(guò)電流繼電器繼電器交流斷路器交流斷路器動(dòng)作電流動(dòng)作電流整定值整定值短路器短路器電流檢測(cè)電流檢測(cè)電子保護(hù)電路電子保護(hù)電路快速熔斷器快速熔斷器變流器變流器直流快速斷路器直流快速斷路器電流互感器電流互感器變壓器變壓器v 同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。同時(shí)采用幾種過(guò)電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。v 電子電路作為第一

44、保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分 區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。圖圖9-11過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置過(guò)電流保護(hù)措施及配置位置1.7.2 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)v全保護(hù)：過(guò)載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，全保護(hù)：過(guò)載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場(chǎng)合。適用于小功率裝置或器件裕度較大的場(chǎng)合。v短路保護(hù)：快熔只在短路電流較大的區(qū)域短路保護(hù)：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護(hù)作用。起保護(hù)作用。

45、快熔對(duì)器件的保護(hù)方式：快熔對(duì)器件的保護(hù)方式：全保護(hù)全保護(hù)和和短路保護(hù)短路保護(hù)兩種兩種1.7.2 過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù) 對(duì)重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器對(duì)重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器件，需采用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。件，需采用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。 常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快響應(yīng)最快 。 快熔只限于晶閘管（包括快熔只限于晶閘管（包括GTO）的保護(hù)，因?yàn)榫чl）的保護(hù)，因?yàn)榫чl管相對(duì)承受過(guò)流能力較強(qiáng)，快熔先斷，管子才斷。管相對(duì)承受過(guò)流能力較強(qiáng)，快熔先斷，管子才斷。 對(duì)對(duì)IGBT，快熔起不了作用，因?yàn)檫@些管子的開(kāi)關(guān)速，快熔起不了作用，因?yàn)檫@些管子的開(kāi)關(guān)速度比較快，快熔斷了，管