完整電力電子技術(shù)

1、電力電子技術(shù)教案周次：時間：課題：緒論 第一章 第一節(jié) 電力二極管課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、了解什么是電力電子技術(shù) 2、電力二極管的結(jié)構(gòu)與伏安特性 3、掌握掌握電力二極管的主要參數(shù)和使用重點(diǎn)、難點(diǎn)：電力二極管的伏安特性和主要參數(shù)教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時間分配：新授 80分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過程： 緒論 相關(guān)知識一、什么是電力電子技術(shù) 電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)都屬于信息電子技術(shù)。電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。具體地說，就是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。目前所用的電力電子器件均用半導(dǎo)

2、體制成，故也稱電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)所變換的“電力”，功率可以大到數(shù)百M(fèi)W甚至GVV，也可以小到數(shù)W甚至1W以下。信息電子技術(shù)主要用于信息處理，而電力電子技術(shù)則主要用于電力變換。通常所用的電力有交流和直流兩種。從公用電網(wǎng)直接得到的電力是交流的，從蓄電池和干電池得到的電力是直流的。從這些電源得到的電力往往不能直接滿足要求，需要進(jìn)行電力變換。如表0-1所示，電力變換通常可分為四大類，即交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。交流變直流稱為整流，直流變交流稱為逆變。直流變直流是指一種電壓(或電流)的直流變?yōu)榱硪环N電壓(或電流)的直流，可用直流斬波電路實(shí)現(xiàn)。交流變交流可以是電壓或電力的變

3、換，稱做交流電力控制，也可以是頻率或相數(shù)的變換。進(jìn)行上述電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù)。二.電力電子器件的發(fā)展簡介1.傳統(tǒng)電力電子器件2.現(xiàn)代電力電子器件（1）雙極型器件（2）單極型器件（3）混合型器件三、變換電路與控制技術(shù)四、對本課程的教學(xué)要求 第一節(jié) 電力二極管 相關(guān)知識一、 結(jié)構(gòu)與伏安特性1、結(jié)構(gòu) 電力二極管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管是一樣的，都是以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)的。電力二極管實(shí)際上是由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的，圖1-2示出了電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號。從外形上看，電力二極管主要有螺性型和平板型兩種封裝。 2、伏安特性 電力二極管的靜態(tài)特性

4、主要是指其伏安特性，如圖所示。當(dāng)電力二極管承受的正向電壓大到一定值(門檻電壓)，正向電流才開始明顯增加，處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。與正向電流IF對應(yīng)的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。當(dāng)電力二極管承受反向電壓時，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。 二、主要參數(shù)1、正向平均電流IF指電力二極管長期運(yùn)行時，在指定的管殼溫度(簡稱殼溫，用Tc表示)和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。2.正向壓降UF指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時對應(yīng)的正向壓降。有時候，其參數(shù)表中也給出在指定溫度下流過某一瞬態(tài)正向大電流時電力二極管的最大瞬時正向壓降。3.反向重復(fù)峰值

5、電壓Urrm指對電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓，通常是其雪崩擊穿電壓Ub的2/3。使用時，往往按照電路中電力二極管可能承受的反向最高峰值電壓的兩倍來選定此項(xiàng)參數(shù)。4、最高工作結(jié)溫TJM結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示。最高工作結(jié)溫是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度，用TJM表示。TJM通常在125一175范圍之內(nèi)。5、反向恢復(fù)時間t6.浪涌電流IFSM指電力二極管所能承受的最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。三、 電力二極管的參數(shù)選擇及使用注意事項(xiàng)1、 參數(shù)選擇1） 額定正向平均電流IF的選擇原則2） 額定電壓Urrm的選擇原則2、 電力二極管使用注意事項(xiàng)四

6、、 電力二極管的主要類型1.普通二極管 普通二極管(General Purpose Diode)又稱整流二極管( Rectifier Diade，多用于開關(guān)頻率不高（1 kHz以下)的整流電路中。其反向恢復(fù)時間較長，一般在5微秒以上，這在開關(guān)頻率不高時并不重要，在參數(shù)表中甚至不列出這一參數(shù)。但其正向電流定額和反向電壓定額卻可以達(dá)到很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。 2.快恢復(fù)二極管 恢復(fù)過程很短，特別是反向恢復(fù)過程很短一般在5微秒以下)的二極管被稱為快恢復(fù)二極管(Fast Recovery Diade-FRD)，簡稱快速二極管。工藝上多采用了摻金措施，結(jié)構(gòu)上有的采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，也有的采用對此

7、加以改進(jìn)的PiIV結(jié)構(gòu)。特別是采用外延型PiN結(jié)構(gòu)的所謂的快恢復(fù)外延二極管（Fast Recaery Epitaxial Diode-FRED)，其反向恢復(fù)時間更短(可低于50ns)，正向壓降也很低(0.9V左右)，但其反向耐壓多在1200 V以下。不管是什么結(jié)構(gòu)，快恢復(fù)二極管從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達(dá)到20-30ns。 3，肖特基二極管 以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管( Schottky Bar-rier L3iad-SBD ,簡稱為肖特基二極管。肖特基二極管在信息電子電路中早就

8、得到了應(yīng)用，但直到20世紀(jì)80年代以來，由于工藝的發(fā)展才得以在電力電子電路中廣泛應(yīng)用。與以PIU結(jié)為基礎(chǔ)的電力二極管相比，肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)在于:反向恢復(fù)時間很短( 10 -40ns，正向恢復(fù)過程中也不會有明顯的電壓過沖;在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管。因此，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的弱點(diǎn)在于:當(dāng)所能承受的反向耐壓提高時其正向壓降也會高得不能滿足要求，因此多用于200V以下的低壓場合;反向漏電流較大且對溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。小結(jié)：1、 本課程所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。2、 掌握電力二極

9、管的結(jié)構(gòu)和伏安特性。3、 學(xué)習(xí)電力二極管的主要參數(shù)和選擇。4、 認(rèn)識電力二極管的主要類型。 作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：1.2 晶閘管課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、了解晶閘管的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)通、關(guān)斷條件。 2、掌握晶閘管的工作原理。 3、掌握主要參數(shù)。重點(diǎn)、難點(diǎn)：晶閘管的工作原理教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過程：第二節(jié) 晶閘管任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識一、結(jié)構(gòu)外形有螺栓型和平板型兩種封裝引出陽極A、陰極K和門極（控制端）G三個聯(lián)接端對于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便平板型封裝的晶閘管可由兩個散

10、熱器將其夾在中間晶體管的特性是：在低發(fā)射極電流下a 是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后，a 迅速增大。 阻斷狀態(tài)：IG=0，a1+a2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。開通（門極觸發(fā)）：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致a1+a2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA（陽極電流）將趨近于無窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。IA實(shí)際由外電路決定。其他幾種可能導(dǎo)通的情況：陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)。陽極電壓上升率du/dt過高。結(jié)溫較高。光直接照射硅片，即光觸發(fā)。光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中，其它都因不易控制而難以應(yīng)用于實(shí)踐，稱為光控晶閘管

11、（Light Triggered ThyristorLTT）。只有門極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是最精確、迅速而可靠的控制手段。 二 晶閘管的特性1. 靜態(tài)特性 總結(jié)前面介紹的工作原理，可以簡單歸納晶閘管正常工作時的特性如下：承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。晶閘管的伏安特性 第I象限的是正向特性 第III象限的是反向特性晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG1) 正向特性 IG=0時，器件兩端施加正向電壓，正向

12、阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。導(dǎo)通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。2) 反向特性晶閘管上施加反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓超過一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無限制措施，則反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。2. 動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷

13、過程波形1) 開通過程延遲時間td：門極電流階躍時刻開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。上升時間tr：陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間。開通時間tgt以上兩者之和，tgt=td+ tr （1-6）普通晶閘管延遲時為0.51.5ms，上升時間為0.53ms。晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形2) 關(guān)斷過程反向阻斷恢復(fù)時間trr：正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時間正向阻斷恢復(fù)時間tgr：晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力還需要一段時間在正向阻斷恢復(fù)時間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向?qū)?。?shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其

14、對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。 關(guān)斷時間tq：trr與tgr之和，即 tq=trr+tgr , 普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒。三、晶閘管的主要參數(shù)1. 電壓定額1)  通態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為40°C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。2)  維持電流 IH : 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流，一般為幾十到幾百毫安，與結(jié)溫有關(guān)。結(jié)溫越高，則IH越小。3)  擎住電流 IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后， 能維持導(dǎo)通所需的最小電流

15、對同一晶閘管來說，通常IL約為IH的24倍。4) 浪涌電流ITSM指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流 。 2. 電流定額1)  通態(tài)平均電流 IT(AV) 2)  維持電流 IH 3)  擎住電流 IL 4) 浪涌電流ITSM3. 動態(tài)參數(shù)除開通時間tgt和關(guān)斷時間tq外，還有： (1) 斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 在阻斷的晶閘管兩端施加的電壓具有正向的上升率時，相當(dāng)于一個電容的J2結(jié)會有充電電流流過，被稱為位移電流。此電流流經(jīng)J3結(jié)時，起到類似門極觸發(fā)電流的作用。如果電壓上升率過大，使充電電流足夠大，就會使晶閘管誤

16、導(dǎo)通 。(2) 通態(tài)電流臨界上升率di/dtØ 如果電流上升太快，則晶閘管剛一開通，便會有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內(nèi)，從而造成局部過熱而使晶閘管損壞小結(jié)：本節(jié)主要了解電力電子技術(shù)的基本元件之一晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性能和晶閘管的主要參數(shù)，要求學(xué)生完全掌握以便為后續(xù)的知識做準(zhǔn)備。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第三節(jié) 雙向晶閘管及其他派生晶閘管 第二章 第一節(jié) 門極關(guān)斷晶閘管課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、了解雙向晶閘管及其他派生晶閘管的簡單原理 2、了解GTO的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 3、掌握GTO的特性和主要參數(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)：GTO的工作原理和特性教具：教材教學(xué)方法：講

17、授法時間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 教學(xué)過程：第三節(jié) 雙向晶閘管及其派生晶閘管任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理1. 快速晶閘管（Fast Switching ThyristorFST）包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有快速晶閘管和高頻晶閘管。管芯結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，開關(guān)時間以及du/dt和di/dt耐量都有明顯改善。普通晶閘管關(guān)斷時間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10ms左右。高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高。由于工作頻率較高，選擇通態(tài)平均電流時不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)

18、熱效應(yīng)。2.雙向晶閘管（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor）3. 逆導(dǎo)晶閘管（Reverse Conducting ThyristorRCT）4. 光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）第二章 第一節(jié) GTO1. GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：與普通晶閘管的相同點(diǎn)： PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰極和門極。和普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件，內(nèi)部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個共陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極則在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起。工作原理：與普通晶閘管一樣，可以用圖

19、1-7所示的雙晶體管模型來分析。 GTO能夠通過門極關(guān)斷的原因是其與普通晶閘管有如下區(qū)別：由上述分析我們可以得到以下結(jié)論：GTO導(dǎo)通過程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時飽和程度較淺。GTO關(guān)斷過程：強(qiáng)烈正反饋門極加負(fù)脈沖即從門極抽出電流，則Ib2減小，使IK和Ic2減小，Ic2的減小又使 IA和Ic1減小，又進(jìn)一步減小V2的基極電流。當(dāng)IA和IK的減小使a1+a2<1時，器件退出飽和而關(guān)斷。多元集成結(jié)構(gòu)還使GTO比普通晶閘管開通過程快，承受di/dt能力強(qiáng) 。2. GTO的動態(tài)特性開通過程：與普通晶閘管類似，需經(jīng)過延遲時間td和上升時間tr。關(guān)斷過程：與普通晶閘管有所不同抽取飽和導(dǎo)通時儲存的

20、大量載流子儲存時間ts，使等效晶體管退出飽和。等效晶體管從飽和區(qū)退至放大區(qū)，陽極電流逐漸減小下降時間tf 。殘存載流子復(fù)合尾部時間tt 。通常tf比ts小得多，而tt比ts要長。門極負(fù)脈沖電流幅值越大，前沿越陡，抽走儲存載流子的速度越快，ts越短。門極負(fù)脈沖的后沿緩慢衰減，在tt階段仍保持適當(dāng)負(fù)電壓，則可縮短尾部時間 。3. GTO的主要參數(shù)最大可關(guān)斷陽極電流IATO術(shù)語用法：電力晶體管（Giant TransistorGTR，直譯為巨型晶體管）耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文有時候也稱為Power BJT。在電力電子技術(shù)的

21、范圍內(nèi)，GTR與BJT這兩個名稱等效。  應(yīng)用20世紀(jì)80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和電力MOSFET取代。小結(jié)：本節(jié)主要講述了GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理，工作原理和普通晶閘管做比較讓學(xué)生更好的掌握GTO 的工作原理，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)GTO的特性和主要參數(shù)。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第二節(jié) 電力晶閘管第三節(jié) 電力場效應(yīng)晶閘管課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、簡單了解電力晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理 2、掌握電力場效應(yīng)晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理 3、掌握電力場效應(yīng)晶閘管的特性和參數(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)：電力場效應(yīng)晶閘管的工作原理教具：教材教學(xué)方法：講授法時間分

22、配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 教學(xué)過程：1. GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理在應(yīng)用中，GTR一般采用共發(fā)射極接法。當(dāng)考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時，ic和ib的關(guān)系為 ic=b ib +Iceo ，產(chǎn)品說明書中通常給直流電流增益hFE在直流工作情況下集電極電流與基極電流之比。一般可認(rèn)為b»hFE 。單管GTR的b 值比小功率的晶體管小得多，通常為10左右，采用達(dá)林頓接法可有效增大電流增益。2. GTR的基本特性 (1)  靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在截止

23、區(qū)或飽和區(qū)在開關(guān)過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)(2)  動態(tài)特性開通過程延遲時間td和上升時間tr，二者之和為開通時間ton。td主要是由發(fā)射結(jié)勢壘電容和集電結(jié)勢壘電容充電產(chǎn)生的。增大ib的幅值并增大dib/dt，可縮短延遲時間，同時可縮短上升時間，從而加快開通過程 。關(guān)斷過程儲存時間ts和下降時間tf，二者之和為關(guān)斷時間toff 。ts是用來除去飽和導(dǎo)通時儲存在基區(qū)的載流子的，是關(guān)斷時間的主要部分。減小導(dǎo)通時的飽和深度以減小儲存的載流子，或者增大基極抽取負(fù)電流Ib2的幅值和負(fù)偏壓，可縮短儲存時間，從而加快關(guān)斷速度。負(fù)面作用是會使集電極和發(fā)射極間的飽和導(dǎo)通壓降Uc

24、es增加，從而增大通態(tài)損耗。GTR的開關(guān)時間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多 。3. GTR的主要參數(shù) 前已述及：電流放大倍數(shù)b、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時間ton和關(guān)斷時間toff (此外還有)：1) 最高工作電壓 GTR上電壓超過規(guī)定值時會發(fā)生擊穿，擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關(guān)，還與外電路接法有關(guān)。BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> Buceo實(shí)際使用時，為確保安全，最高工作電壓要比BUceo低得多。 2) 集電極最大允許電流IcM通常規(guī)定為hFE下降到規(guī)定值的1/21/3時所

25、對應(yīng)的Ic，實(shí)際使用時要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一點(diǎn)。 3) 集電極最大耗散功率PcM最高工作溫度下允許的耗散功率產(chǎn)品說明書中給PcM時同時給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度 。4. GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)一次擊穿集電極電壓升高至擊穿電壓時，Ic迅速增大，出現(xiàn)雪崩擊穿。只要Ic不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變。二次擊穿一次擊穿發(fā)生時Ic增大到某個臨界點(diǎn)時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降。常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變 。安全工作區(qū)（Safe Operating AreaSOA）最高電壓UceM、集電極最大電流IcM、最大耗散功率PcM

26、、二次擊穿臨界線限定。也分為結(jié)型和絕緣柵型（類似小功率Field Effect TransistorFET）1. 電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理電力MOSFET的種類按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道耗盡型當(dāng)柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道增強(qiáng)型對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導(dǎo)電溝道2. 電力MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型電力MOSFET的結(jié)構(gòu)小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷娏OSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，又稱為VMOSFET（Vertical MOSFET）大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異，又分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOS

27、FET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。這里主要以VDMOS器件為例進(jìn)行討論電力MOSFET的工作原理截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的少子電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。當(dāng)UGS大于UT（開啟電壓或閾值電壓）時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失

28、，漏極和源極導(dǎo)電 。1) 靜態(tài)特性漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。ID較大時，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。MOSFET的漏極伏安特性：截止區(qū)（對應(yīng)于GTR的截止區(qū)）飽和區(qū)（對應(yīng)于GTR的放大區(qū)）非飽和區(qū)（對應(yīng)于GTR的飽和區(qū)）電力MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導(dǎo)通。電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對器件并聯(lián)時的均流有利。2)  動態(tài)特性開通過程開通延遲時間td(on) up前沿時刻到uGS=UT并開始出現(xiàn)iD的時刻間的時

29、間段。上升時間tr uGS從uT上升到MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵壓UGSP的時間段。iD穩(wěn)態(tài)值由漏極電源電壓UE和漏極負(fù)載電阻決定。UGSP的大小和iD的穩(wěn)態(tài)值有關(guān)UGS達(dá)到UGSP后，在up作用下繼續(xù)升高直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)，但iD已不變。開通時間ton開通延遲時間與上升時間之和。關(guān)斷過程關(guān)斷延遲時間td(off) up下降到零起，Cin通過Rs和RG放電，uGS按指數(shù)曲線下降到UGSP時，iD開始減小止的時間段。下降時間tf uGS從UGSP繼續(xù)下降起，iD減小，到uGS<UT時溝道消失，iD下降到零為止的時間段。關(guān)斷時間toff關(guān)斷延遲時間和下降時間之和。MOSFET的開關(guān)速度MOSFE

30、T的開關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系。使用者無法降低Cin，但可降低驅(qū)動電路內(nèi)阻Rs減小時間常數(shù)，加快開關(guān)速度。MOSFET只靠多子導(dǎo)電，不存在少子儲存效應(yīng)，因而關(guān)斷過程非常迅速。開關(guān)時間在10100ns之間，工作頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。場控器件，靜態(tài)時幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅(qū)動功率。開關(guān)頻率越高，所需要的驅(qū)動功率越大。小結(jié)：本節(jié)主要簡單了解電力晶閘管的工作原理和掌握電力場效應(yīng)晶閘管的工作原理及特性并與其他晶閘管做比較。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第四節(jié) 絕緣柵雙極晶閘管課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1 掌握絕緣柵雙極晶

31、閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理2 掌握絕緣柵雙極晶閘管的特性3掌握絕緣柵雙極晶閘管的主要參數(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.絕緣柵雙及晶閘管的工作原理2絕緣柵雙極晶閘管的擎住效應(yīng)和安全工作區(qū)教具：教材教學(xué)方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘 教學(xué)過程：第四節(jié) 絕緣柵雙極晶閘管 相關(guān)知識GTR和GTO的特點(diǎn)雙極型，電流驅(qū)動，有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，通流能力很強(qiáng)，開關(guān)速度較低，所需驅(qū) 動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜。MOSFET的優(yōu)點(diǎn)單極型，電壓驅(qū)動，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小而且驅(qū)動電路簡單。兩類器件取長補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件Bi-MOS器件  絕緣柵雙

32、極晶體管（Insulated-gate Bipolar Transistor IGBT或IGT） GTR和MOSFET復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，具有好的特性。1986年投入市場后，取代了GTR和一部分MOSFET的市場,中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位。1. IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極EIGBT的結(jié)構(gòu)圖2-17N溝道VDMOSFET與GTR組合N溝道IGBT（N-IGBT）IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，形成了一個大面積的P+N結(jié)J1。使IGBT導(dǎo)通時由P+注入?yún)^(qū)向N基區(qū)發(fā)射少子，從而對漂移區(qū)電導(dǎo)率

33、進(jìn)行調(diào)制，使得IGBT具有很強(qiáng)的通流能力。簡化等效電路表明，IGBT是GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管。 RN為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。IGBT的原理 驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同，場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。導(dǎo)通：uGE大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。導(dǎo)通壓降：電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小，使通態(tài)壓降小。關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。2. IGBT的基本特性 1) IGBT的靜態(tài)特性轉(zhuǎn)

34、移特性IC與UGE間的關(guān)系，與MOSFET轉(zhuǎn)移特性類似。開啟電壓UGE(th)IGBT能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓。UGE(th)隨溫度升高而略有下降，在+25°C時，UGE(th)的值一般為26V。輸出特性（伏安特性）以UGE為參考變量時，IC與UCE間的關(guān)系。分為三個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。分別與GTR的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)相對應(yīng)。uCE<0時，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。2)   IGBT的動態(tài)特性  IGBT的開通過程       與MOSFET的相似，

35、因?yàn)殚_通過程中IGBT在大部分時間作為MOSFET運(yùn)行。開通延遲時間td(on) 從uGE上升至其幅值10%的時刻，到iC上升至10% ICM²  。     電流上升時間tr iC從10%ICM上升至90%ICM所需時間。開通時間ton開通延遲時間與電流上升時間之和。uCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。tfv1IGBT中MOSFET單獨(dú)工作的電壓下降過程；tfv2MOSFET和PNP晶體管同時工作的電壓下降過程。IGBT的關(guān)斷過程關(guān)斷延遲時間td(off) 從uGE后沿下降到其幅值90%的時刻起，到iC下降至90%

36、ICM 。電流下降時間iC從90%ICM下降至10%ICM 。關(guān)斷時間toff關(guān)斷延遲時間與電流下降之和。電流下降時間又可分為tfi1和tfi2兩段。tfi1IGBT內(nèi)部的MOSFET的關(guān)斷過程，iC下降較快；tfi2IGBT內(nèi)部的PNP晶體管的關(guān)斷過程，iC下降較慢。IGBT中雙極型PNP晶體管的存在，雖然帶來了電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的好處，但也引入了少子儲存現(xiàn)象，因而IGBT的開關(guān)速度低于電力MOSFET。IGBT的擊穿電壓、通態(tài)壓降和關(guān)斷時間也是需要折衷的參數(shù)。高壓器件的N基區(qū)必須有足夠?qū)挾群洼^高的電阻率，這會引起通態(tài)壓降的增大和關(guān)斷時間的延長。小結(jié)：1.IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理2. IGBT的特

37、性和基本參數(shù)3. IGBT和其他晶閘管的比較作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第三章 第一節(jié) 典型全控型電力電子器件的驅(qū)動 課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1 掌握電流驅(qū)動器件及驅(qū)動電路2 掌握電壓驅(qū)動器件及驅(qū)動電路3 掌握電壓驅(qū)動和電流驅(qū)動在什么條件下使用重點(diǎn)、難點(diǎn)：GTO的驅(qū)動原理教具：傳感器模塊教學(xué)方法：教材時間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘 教學(xué)過程：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘第一節(jié) 典型全控型電力電子器件的驅(qū)動相關(guān)知識驅(qū)動電路主電路與控制電路之間的接口使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減小開關(guān)損耗，對裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全

38、性都有重要的意義。 對器件或整個裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(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。磁隔離的元件通常是脈沖變壓器。按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)分可分為電流驅(qū)動型和電壓驅(qū)動型。驅(qū)動電路具體形式可為分立元件的，但目前的趨勢是采用專用集成驅(qū)動電路。雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內(nèi)的混合集成電路。為達(dá)到參數(shù)最佳配合，首選所用器件生產(chǎn)廠家專門開發(fā)的集成驅(qū)動電路。光耦合器的類型及基本接法一 電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路 1.GTO和GTR是電流驅(qū)動型器件。 GTO

39、的開通控制與普通晶閘管相似，但對觸發(fā)脈沖前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整個導(dǎo)通期間施加正門極電流.使GTO關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，對其幅值和陡度的要求更高，幅值需達(dá)陽極電流的1 /3左右，陡度需達(dá)50A/s，強(qiáng)負(fù)脈沖寬度約30s，負(fù)脈沖總寬約100s,關(guān)斷后還應(yīng)在門陰極施加約5V的負(fù)偏壓，以提高抗干。 推薦的GTO門極電壓電流波形GTO一般用于大容量電路的場合，其驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路、關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分，可分為脈沖變壓器藕合式和直接藕合式兩種類型。直接藕合式驅(qū)動電路可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿，因此目前應(yīng)用較廣，但其功耗大，效率較低。 使GT

40、R開通的基極驅(qū)動電流應(yīng)使其處于準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài)，使之不進(jìn)人放大區(qū)和深飽和區(qū)。關(guān)斷GTR時，施加一定的負(fù)基極電流有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗，關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值(6V左右)的負(fù)偏壓。GTR驅(qū)動電流的前沿上升時間應(yīng)小于1s，以保證它能快速開通和關(guān)斷。理想的GTR基極驅(qū)動電流波形如圖所示二 電壓驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路 1. IGBT和功率MOSFET對驅(qū)動電路的要求IGBT和功率MOSFET都是壓控器件，門極輸入阻抗高，所需驅(qū)動功率小，較GTO和大功率晶體管的門極驅(qū)動容易，IGBT和功率MOSFET器件對門極驅(qū)動電路的要求如下:(1)通常IGBT和功率MOSFET的門極電壓最大定額為士

41、2Ov，若超過此值，門極就會被擊穿，導(dǎo)致器件損壞。為防止門極過壓，可采用穩(wěn)壓管作保護(hù)。(2)這兩種器件都存在2.5 -5V的門極閉值電壓，驅(qū)動信號低于此閉值電壓時，器件是不導(dǎo)通的。要使器件導(dǎo)通，驅(qū)動信號必須大于其闡值電壓。當(dāng)要求功率器件工作子開關(guān)狀態(tài)時，驅(qū)動信號必須保證器件工作于飽和狀態(tài)，否則也會造成器件損壞。正向門極驅(qū)動電壓幅值的選取應(yīng)考慮在額定運(yùn)行與一定過載情況下器件不退出飽和為前提，正向門極電壓愈高、通態(tài)壓降愈小，通態(tài)損耗愈小，對無短路保護(hù)的驅(qū)動電路，驅(qū)動電壓高一些有好處，可使器件在各種過流場合仍工作于飽和狀態(tài)。通常，正向門極電壓取15V在有短路保護(hù)的場合，不希望器件工作干過飽和狀態(tài)，因

42、為驅(qū)動電壓小一些，可減小短路電流，對短路保護(hù)有好處。有短路保護(hù)的場合，門極電壓取13V較合適。 另外，為了減小開通損耗，門極驅(qū)動信號的前沿要陡。IGBT和功率MOSFET的門極等效為一電容負(fù)載，所以要求驅(qū)動信號源的內(nèi)阻要小。 (3)當(dāng)門極信號低于門極闡值電壓時，器件就關(guān)斷了。為了縮短器件的關(guān)斷時間.關(guān)斷過程中應(yīng)盡快放掉門極輸入電容上的電荷·器件關(guān)斷時，驅(qū)動電路應(yīng)提供低阻抗的放電通或門極反抽電路。一般門極反向電壓取(5-10)V .當(dāng)器件關(guān)斷后門極加上一定幅值的反壓可提高抗干擾能力。 ( 4 ) IGBT門極與發(fā)射極(對MSS器件而言是門極與源極)之間是絕緣的，不需要穩(wěn)態(tài)輸入電流，但由

43、干存在門極輸入電容，所以驅(qū)動電路需提供動態(tài)驅(qū)動電流。器件的電流定額愈大，輸入電容愈大;電壓定額愈大，輸入電容也愈大，當(dāng)大功率器件作高頻運(yùn)行時，門極驅(qū)動電流和驅(qū)動功率也是不小的 ,驅(qū)動電路必須能提供足夠的驅(qū)動電流和功率。 （5）IGBT和功率MOSFET是高速開關(guān)器件，在大電流的運(yùn)行場合，關(guān)斷時間不宜過短、否則會產(chǎn)生過高的集電極尖峰電壓。門極電阻對IGBT和功率MOSFET的開關(guān)時間有直接的影響。門極電阻過小，關(guān)斷時間過短，關(guān)斷時產(chǎn)生的集電極尖峰電壓過高，對器件造成危險，所以門極電阻的下限受到器件的關(guān)斷安全區(qū)的限制。門極極電阻過大，器件的開關(guān)速度降低，開關(guān)損耗增大，也會對器件的安全運(yùn)行造成危險，

44、所以門極電阻Rg的上限受到開關(guān)損耗的限制。 (6)驅(qū)動電路與控制電路之間應(yīng)隔離。驅(qū)動電路與門極之間的引線應(yīng)盡可能短，并用絞線，使門極電路的閉合電路面積最小，以防止感應(yīng)噪聲的影響。采用光藕器件隔離時，應(yīng)選用高的共模噪聲抑制器件，能耐高電壓變化率。小結(jié)：1.電流型驅(qū)動器件的驅(qū)動電路的控制 2.電壓型驅(qū)動器件的驅(qū)動電路的要求作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第二節(jié) 電力電子器件的保護(hù)課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1 掌握過電壓產(chǎn)生的原因和分類2 掌握過電壓保護(hù)措施3 掌握過電流產(chǎn)生的原因和分類4 掌握過電流保護(hù)措施重點(diǎn)、難點(diǎn)：過電壓和過電流保護(hù)的措施教具：教材教學(xué)方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘

45、新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過程： 電力電子器件的保護(hù) 相關(guān)知識一、 過電壓保護(hù)1過電壓產(chǎn)生的原因及分類 電力電子裝置可能的過電壓外因過電壓和內(nèi)因過電壓外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外因。 (1)  操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起。 (2)  雷擊過電壓：由雷擊引起內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程。 (1) 換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時，該反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。 (2) 關(guān)斷過電壓：全控型器件

46、關(guān)斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。 2過電壓的保護(hù)措施過電壓抑制措施及配置位置二、過電流保護(hù) 電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時，可能會發(fā)生過電流。過電流分過載和短路兩種情況。圖中給出了各種過電流保護(hù)措施及其配置位置，其中采用快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器是較為常用的措施。一般電力電子裝置均同時采用幾種過電流保護(hù)措施，以提高保護(hù)的可靠性和合理性。在選擇各種保護(hù)措施時應(yīng)注意相互協(xié)調(diào)。通常，電子電路作為第一保護(hù)措施，快速熔斷器僅作為短路時的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時動作。 采用快速熔斷器(簡稱快熔)

47、是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。在選擇快熔時應(yīng)考慮:1）電壓等級應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來確定。2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接人方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中。 3)快熔的It值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許It，值。 4)為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時間電流特性?？烊蹖ζ骷谋Ｗo(hù)方式可分為全保護(hù)和短路保護(hù)兩種。全保護(hù)是指不論過載還是短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，此方式只適用于小功率裝置或器件使用裕度較大的場合。短路保護(hù)方式是指快熔只在短路電流較大的區(qū)域內(nèi)起保護(hù)作用，此方式需與其他過電流保

48、護(hù)措施相配合?？烊垭娏魅萘康木唧w選擇方法可參考有關(guān)的工程手冊。對一些重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或者工作頻率較高、很難用快速熔斷器保護(hù)的全控型器件，需要采用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)。除了對電動機(jī)起動的沖擊電流等變化較慢的過電流可以利用控制系統(tǒng)本身調(diào)節(jié)器對電流的限制作用之外，需設(shè)置專門的過電流保護(hù)電子電路，檢測到過流之后直接調(diào)節(jié)觸發(fā)或驅(qū)動電路，或者關(guān)斷被保護(hù)器件。此外，常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護(hù)環(huán)節(jié)，這對器件過電流的響應(yīng)是最快的。小結(jié)：1.電力電子器件的過電壓及過電流產(chǎn)生的原因有哪些。 2.電力電子器件的過電壓和過電流保護(hù)有哪些措施。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第三節(jié)

49、 電力電子器件的緩沖電路 第四節(jié) 電力電子器件的串、并聯(lián)使用課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、認(rèn)識什么是緩沖電路 2、掌握耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路的工作方式 3、掌握晶閘管串、并聯(lián)使用的方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：耗能式緩沖電路的工作原理教具：教材教學(xué)方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過程： 電力電子器件的緩沖電路相關(guān)知識緩沖電路（Snubber Circuit）緩沖電路（吸收電路）：抑制器件的內(nèi)因過電壓、du/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關(guān)斷損耗

50、。開通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開通時的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。將關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起復(fù)合緩沖電路。其他分類法：耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路（無損吸收電路）。通常將緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做di/dt抑制電路。緩沖電路作用分析無緩沖電路：V開通時電流迅速上升，di/dt很大。關(guān)斷時du/dt很大，并出現(xiàn)很高的過電壓。有緩沖電路：V開通時：Cs通過Rs向V放電，使iC先上一個臺階，以后因有Li，iC上升速度減慢。V關(guān)斷時：負(fù)載電流通過VDs向Cs分流，減輕了V的負(fù)擔(dān)，抑制了du/dt和過電壓。緩沖電路中的元件選取及其他注意事項(xiàng)Cs

51、和Rs的取值可實(shí)驗(yàn)確定或參考工程手冊。VDs必須選用快恢復(fù)二極管，額定電流不小于主電路器件的1/10。盡量減小線路電感，且選用內(nèi)部電感小的吸收電容。中小容量場合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)設(shè)一個du/dt抑制電路。 對IGBT甚至可以僅并聯(lián)一個吸收電容。晶閘管在實(shí)用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓，關(guān)斷時也沒有較大的du/dt，一般采用RC吸收電路即可。電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用晶閘管的串聯(lián)目的：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時，可以串聯(lián)。問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻。靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器

52、件分壓不等。承受電壓高的器件首先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通，使另一個器件承擔(dān)全部電壓也導(dǎo)通，失去控制作用。反向時，可能使其中一個器件先反向擊穿，另一個隨之擊穿。晶閘管的串聯(lián)靜態(tài)均壓措施：選用參數(shù)和特性盡量一致的器件采用電阻均壓，Rp的阻值應(yīng)比器件阻斷時的正、反向電阻小得多。動態(tài)不均壓由于器件動態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。動態(tài)均壓措施：選擇動態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的器件。用RC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。采用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)可以顯著減小器件開通時間上的差異。晶閘管的并聯(lián)目的：多個器件并聯(lián)來承擔(dān)較大的電流問題：會分別因靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配不均勻。 均流措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用

53、均流電抗器。用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流。當(dāng)需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。電力MOSFET和IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)電力MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)：Ron具有正溫度系數(shù)，具有電流自動均衡的能力，容易并聯(lián)。注意選用Ron、UT、Gfs和Ciss盡量相近的器件并聯(lián)。電路走線和布局應(yīng)盡量對稱?？稍谠礃O電路中串入小電感,起到均流電抗器的作用。  IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)：在1/2或1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有負(fù)的溫度系數(shù)。在以上的區(qū)段則具有正溫度系數(shù)。并聯(lián)使用時也具有電流的自動均衡能力，易于并聯(lián)。小結(jié)：1.什么是電力電子器件的緩沖電路2有緩沖電路

54、和無緩沖電路有什么不同3. 電力電子器件串、并聯(lián)的使用方法作業(yè)布置：審批：后記：周次：時間：課題：第四章 第一節(jié) 單相半波可控整流電路課時：2課時教學(xué)目標(biāo)：1、掌握單相半波可控整流電路的工作原理 2、掌握不同負(fù)載下半波可控整流電路的整流情況 3、會對單相半波可控整流電路的主要參數(shù)進(jìn)行簡單的計(jì)算重點(diǎn)、難點(diǎn)：單相半波可控整流電路的工作原理教具：教材教學(xué)方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過程：相關(guān)知識帶電阻負(fù)載的工作情況變壓器T起變換電壓和隔離的作用電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形相同 ?；緮?shù)量關(guān)系首先，引入兩個重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為，用表示 。直流輸出電壓平均值為 &#