電力電子器件技術(shù)問答題及答案

1、電力電子器件技術(shù)問答題及答案1.使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答:使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流(脈沖)。n或：UAK>0 且 UGK>0。2.維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？ 答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持 電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降 到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3.圖1-43中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為 Im,試計(jì)算各波形的電流平均值|d1、

2、|d2、|d3與電流有效值|1、|2、|3。解：a)b)c)0 d2、052/' 0d4442a)b)c)圖1-43晶閘管導(dǎo)電波形|1 =12n1222.-'1|d2 =n|2 =1 曠七舌 |2m sin Id (It ) = 2后 2可3o.6741|2-4農(nóng)d -+ 1 - |d=2n02 I m d ( t )_= 4 ImI|m =in td1_( t )2= n ( 2 ' 1 ) : 10.5434Im2° 2i2-.4I m sin t) d ( t )=4(上題中如果不考慮安全裕量，問100A的晶閘管能送岀的平均電流Id1、|d2、|d3各為

3、丄解：額定電流a)b)c)I T(AV)=100A的晶閘管，允許的電流有效值I =157A，由上題計(jì)算結(jié)果知Im1329.35，0.4767_I:232.90, 0.6741I m3=2 I = 314,Id1 : : 0.2717 Im1 H 89.48陶 H 0.5434 Im2 126.561|d= -Im3=78.545. GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，為什么 GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答：GTO 和普通晶閘管同為 PNPN結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管 V1、V2,分 別具有共基極電流增益1和2，由普通晶閘管的分析可得，1 + 2 =1是器件臨界導(dǎo)

4、通的條件。1 + 2 > 1,兩個(gè)等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；1 + 2 V 1,不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：1) GTO在設(shè)計(jì)時(shí)2較大，這樣晶體管 V2控制靈敏，易于 GTO關(guān)斷；2) GTO 導(dǎo)通時(shí)的1 + 2更接近于1,普通晶閘管 1 + 2 ； 1.15，而GTO則為1 +2 : 1.05，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè) GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得 P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽岀較大

5、的電流成為可能。6. 如何防止電力 MOSFET因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？答：電力 MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當(dāng)柵極開路時(shí)極易受靜電干擾而充上超過土 20的擊穿電壓，所以為防止MOSFET因靜電感應(yīng)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接； 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地; 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。7. IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答：IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路具有較

6、小的輸岀電阻，IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件,IGBT的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。GTR驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡的前沿，并有一定的過 沖，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的反向基 極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：GTO要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅 值和陡度，且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，幅值和 陡度要求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分。電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且

7、電路簡單。8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓，du/dt或過電流和 di/dt,減小器件的開關(guān)損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時(shí)，Cs經(jīng)Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng) VDs從Cs分流，使du/dt減小，抑制過電壓。9. 試說明IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 解：對(duì)IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器件優(yōu)點(diǎn)開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈 沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，缺點(diǎn)開關(guān)速度低于電力 MOSFET,電IGBT輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率 小壓，電流容量不及 GTOGTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流 能力強(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需 驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存 在二次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng) 合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力 很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極 負(fù)脈沖電流大，開