電力電子課件

第一章電力電子器件的原理與特性1要求及重點(diǎn)要求：了解電力電子器件的發(fā)展、分類與應(yīng)用；理解和掌握SCR、GTO、GTR（或BJT）、電力MOSFET和IGBT等常用器件的工作原理、電氣特性和主要參數(shù)。重點(diǎn)：各種電力電子器件原理、性能上的不同點(diǎn)，各自應(yīng)用的場合。2電力電子技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)階段（1960～1980年）器件基礎(chǔ)：以晶閘管為核心的晶閘管大家族主要應(yīng)用：相控整流器、直流斬波器等基本特征：整流或交流到直流的順變現(xiàn)代的電力電子技術(shù)階段（1980年～至今）器件基礎(chǔ)：高頻率、全控的功率集成器件主要應(yīng)用：脈寬調(diào)制（PWM）電路、零電壓零電流開關(guān)諧振電路、高頻斬波電路等基本特征：進(jìn)入逆變時期3現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)相比較，有如下特點(diǎn)：集成化高頻化全控型電路“弱電化”，控制技術(shù)數(shù)字化多功能化專用化ASIC4電力電子器件的發(fā)展第一代電力電子器件無關(guān)斷能力的SCR第二代電力電子器件有關(guān)斷能力的GTO、GTR等第三代電力電子器件性能優(yōu)異的復(fù)合型器件如（IGBT）和智能器件IPM(IntelligentPowerModule)等5電力電子器件的分類按其開關(guān)控制性能分類：不控型器件 如電力二極管半控型器件 如晶閘管全控型器件 如GTO、GTR、IGBT按器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的種類分類：單極型器件(MOSFET、SIT等)雙極型器件(SCR、GTO、GTR等)復(fù)合型器件(IGBT等)6電力電子器件的基本特點(diǎn)雙極型器件通態(tài)壓降較低、阻斷電壓高、電流容量大單極型器件開關(guān)時間短、輸入阻抗高（電壓控制型）電流具有負(fù)的溫度特性，二次擊穿的可能性很小。通態(tài)壓降高、電壓和電流定額較小。復(fù)合型器件既有電流密度高、導(dǎo)通壓降低的優(yōu)點(diǎn)；又有輸入阻抗高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。7電力件電子罰器件濟(jì)的應(yīng)見用決定捏應(yīng)用鍛場合泉的基爺本因沉素輸出襖容量工作滲頻率應(yīng)用姓舉例高壓彈輸電電力種牽引開關(guān)臟電源8晶閘借管（SC野R）名稱晶閘釀管少（Th縣yr睛is禁to蘇r）可控謀硅（SC違R）外形排與符焦號9SC拜R的導(dǎo)通流和關(guān)失斷條饑件當(dāng)SC鞏R承受蛾反向?qū)藐枠O弦電壓期時，苦不論贏門極表承受稱何種浙電壓賺，SC盆R均處旁于阻杰斷狀膏態(tài)。當(dāng)SC究R承受艇正向顯陽極貓電壓暈時，痰僅在拆門極禽承受誼正向央電壓劃的情刺況下糕，SC準(zhǔn)R才能疊導(dǎo)通湯。SC歌R在導(dǎo)嘗通時莖，只豪要仍種然承泥受一深定正傷向陽揮極電徐壓，糾不論踢門極紀(jì)電壓棋如何卵，SC食R仍能面導(dǎo)通串。SC堤R在導(dǎo)形通情栽況下譜，當(dāng)主電咐路電艷流減矛少到菌一定惑程度暖時，SC融R恢復(fù)筋為阻財斷。10課痛堂瓜思豪考律（一腔）調(diào)試歉如圖你所示慶晶閘婦管電憤路，數(shù)在斷雪開Rd測量遞輸出至電壓Vd是否樂正確錢可調(diào)場時，暢發(fā)現(xiàn)覆電壓矩表V讀數(shù)驕不正妹常，擔(dān)接上Rd后一建切正悲常，詳為什過么？待（觸翻發(fā)脈欺沖始聞終正閑常工肯作）11SC陣R的工縫作原同理12SC閥R的特勿性SC童R的伏篇安特贏性VRS認(rèn)M:反向黎不重復(fù)峰自值電濫壓VBO：轉(zhuǎn)折煉電壓IH：維持僑電流門極價的伏四安特從性13SC蹦R的主拜要參至數(shù)SC名R的電壓歷定額斷態(tài)值重復(fù)段峰值勞電壓VDR皺M反向特重復(fù)肆峰值槐電壓VRR尾M額定叛電壓通態(tài)云（峰弊值）蹈電壓VTMSC津R的電流幸定額維持續(xù)電流IH擎住塌電流IL浪涌川電流ITS閃M（通常策為4

ITA或更促多）14SC赤R的主劃要參映數(shù)（續(xù)頑）通態(tài)指平均蝕電流ITA15課票堂執(zhí)思驢考境（二誕）通過SC糟R的電銀流波狼形者如圖蕉所示纖，Im＝30知0A試選際取SC乏R的ITA解：念電流訓(xùn)有效腫值16SC縮慧R的主匙要參腦數(shù)（續(xù)遷）動態(tài)萍參數(shù)斷態(tài)勇電壓職臨界僑上升念率dv/dt過大騾的dv/dt下會漸引起貨誤導(dǎo)野通通態(tài)弱電流珠臨界工上升俊率di/dt過大浸的di/dt可使逢晶閘員管內(nèi)醫(yī)部局搞部過率熱而育損壞17SC爽R的主輔要參蹲數(shù)（續(xù)竿）門極微參數(shù)以三游菱公摧司的TM攏40循0H拾A－M為例18晶閘載管家航族的與其它減器件快速涼晶閘功管（KK、FS讓CR）逆導(dǎo)憤型晶健閘管（Re寒ve孕rs荒e狼Co亭nd唱uc擋ti植ngTh惜yr嚇is踩to膠r）RC惹T19晶閘蘋管家爐族的揚(yáng)其它帝器件（續(xù)央）雙向弱晶閘庭管（Bi碧-曾d眠ir銜ec抬ti士on鵝alTh燈yr絮is饅to糕r）TR周IA席C20可關(guān)伯?dāng)嗑汩l管敵（GT訂O）名稱Ga綱te樣T協(xié)ur垮n醬of匠fTh鹽yr竄is基to杰r，簡稱GT餓O符號21GT葡O的關(guān)東斷原印理GT爬O處于臨界味導(dǎo)通狀態(tài)集電胸極電袍流IC1占總朽電流像的比汗例較小電流痰增益22GT饅O的陽壩極伏請安特騾性逆阻取型逆導(dǎo)讀型23GT監(jiān)O的開料通特陽性ton:開通裁時間td:延遲返時間tr:上升孫時間ton=td+tr24GT裝O的關(guān)壩斷特朗性tof兩f:關(guān)斷國時間ts:存儲扮時間tf:下降炎時間tt:尾部盞時間tof悔f=ts+tf+（tt）25GT蒼O的主嚼要參反數(shù)可關(guān)語斷峰斷值電劑流ITG普QM關(guān)斷膠時的譯陽極誓尖峰疾電壓VPVP過大任可能比引起過熱誤觸慈發(fā)陽極外電壓具上升充率dv/dt靜態(tài)dv/dt動態(tài)dv/dt陽極搬電流槍上升支率di/dt26電力疏晶體盾管（GT流R熟/抬BJ湖T）名稱巨型軋晶體尸管（Gi少an戴t矩Tr傾an礙si切st脈or）電力尺晶體云管符號特點(diǎn)釀（雙盛極型室器件孩）飽和礎(chǔ)壓降號低開關(guān)植時間序較短安全興工作福區(qū)寬27GT配R的結(jié)縱構(gòu)形能式單管悔電力蟻晶體應(yīng)管（BJ挑T）達(dá)林漏頓管電流銅增益捉大曉，棚輸出級管不晃會飽子和關(guān)斷鳴時間求較長達(dá)林麻頓模稍塊28GT院R的輸脾出特國性基本薦上同漸三極限管（Ⅰ）截召止區(qū)（Ⅱ）放節(jié)大區(qū)（Ⅲ）臨浮界飽虛和區(qū)（Ⅳ）深陽飽和修區(qū)29GT押R的電叔壓極彎限值BVCE桑OBVCE雄SBVCE選XBVCE蕩RBVCE幼X>BVCE糧S>BVCE幻玉R>BVCE君O30GT揪R的二負(fù)次擊浩穿原因元件繡內(nèi)部魔局部桶溫枝度過殊高，劫引崇起電甜流急辦劇增透長踐。性質(zhì)熱擊偶穿31GT窄R的安鳥全工湖作區(qū)正向私偏置偽安全吵工作獅區(qū)（FB頑SO諸A）反向賽偏置論安全衰工作材區(qū)（RB遭SO留A）32電力MO陣SF榴ET名稱又稱功率MO企SF月ET或電力泡場效遠(yuǎn)應(yīng)晶批體管分類P溝道爬增強(qiáng)目型N溝道械耗盡邁型符號{{33電力MO斥SF砌ET的特斃點(diǎn)單極侄型器膏件優(yōu)點(diǎn)開關(guān)食速度擾很快葵，工戶作頻障率很孫高;電流條增益體大，遮驅(qū)動記功率校小;正的垮電阻蝕溫度倡特性復(fù)，易仆并聯(lián)椒均流些。缺點(diǎn)通態(tài)僑電阻寧較大談，通右態(tài)損為耗相萬應(yīng)也央大；單管礦容量槳難以叉提高閑，只獵適合枯小功仇率。34電力MO得SF旺ET的轉(zhuǎn)思移特叛性ID=f（VG稅S）ID較大咱時，ID與VGS間的礦關(guān)酷系近經(jīng)似線碰性?？鐚?dǎo)GFS=dID/dVGSVGS（th）開啟申電壓35電力MO壓SF鴨ET的輸世出特倦性（Ⅰ）截歇止區(qū)（Ⅱ）飽吃和區(qū)（Ⅲ）非陪飽和析區(qū)（Ⅳ）雪爹崩區(qū)36電力MO鈔SF決ET的安蹄全工掀作區(qū)電力MO宿SF榴ET無反向萬阻斷借能猜力MO斧SF酬ET無二次過擊穿快問題注意闊防靜取電37絕緣學(xué)柵雙丑極晶緩體管片（IG嘩BT）符號工作戀原理由MO升SF卻ET和GT頑R復(fù)合壟而成等效召電路芳如右38IG蜻BT的伏啞安特剩性伏安荷特性冬示意娃圖實(shí)際此的伏業(yè)安特齒性39IG票BT的擎途住效販應(yīng)產(chǎn)生價原因內(nèi)部露存在NP縱N型寄只生晶宋體管避免融方法使漏趴極電謠流右不超平過IDM減小惑重加dvds/dt40IG板BT的安努全工語作區(qū)柵極盈布線出應(yīng)注撓意：驅(qū)動賢電路嶄與IG顫BT的連之線要報盡量虛短；如不能蛙直接傭連線代時，飾應(yīng)采鴨用雙挪絞線甘。正向然安全壞工作驕區(qū)反向出安全惹工作誓區(qū)41其它隆新型今場控拜器件靜電席感應(yīng)紅晶體捆管SI雅