電力電子第二章第三講

電力電子技術(shù)PowerElectronics晶閘管〔Thyristor〕是能接受高電壓、大電流的半控型電力電子器件，也稱可控硅整流管〔SCR，SiliconControlledRectifier〕。由于它電流容量大、電壓耐量高以及開通的可控性，已被廣泛運(yùn)用于可控整流和逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領(lǐng)域，成為特大功率、低頻〔200Hz以下〕安裝中的主要器件。它包括普通晶閘管及其一系列派消費(fèi)品，在無特別闡明的情況下，本書所說的晶閘管都為普通晶閘管。2.4晶閘管目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-9晶閘管的外形、構(gòu)造和電氣圖形符號a)封裝b)構(gòu)造c)電氣圖形符號2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)晶閘管有三個(gè)電極，分別是陽極A、陰極K和門極〔或稱柵極〕G。晶閘管內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)造，四個(gè)區(qū)構(gòu)成J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)。假設(shè)不施加控制信號，將正向電壓〔陽極電位高于陰極電位〕加到晶閘管兩端，J2處于反向偏置形狀，A、K之間處于阻斷形狀；假設(shè)反向電壓加到晶閘管兩端，那么J1、J3反偏，該晶閘管也處于阻斷形狀。2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)P2N2GKP1N1AJ1J2J3P2N1晶閘管的雙晶體管模型將晶閘管等效為一個(gè)PNP晶體管V1和一個(gè)NPN晶體管V2的復(fù)合雙晶體管模型。假設(shè)在V2基極注入IG〔門極電流〕，那么V2導(dǎo)通，產(chǎn)生Ic2〔β2IG〕。由于Ic2為V1提供了基極電流，因此V1導(dǎo)通，且Ic1=β1Ic2，這時(shí)V2的基極電流由IG和Ic1共同提供，從而使V2的基極電流添加，構(gòu)成劇烈的正反響，使V1和V2很快進(jìn)入飽和導(dǎo)通。此時(shí)即使將IG調(diào)整為0也不能解除正反響，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，即G極失去控制造用。圖2-10晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-10晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理按照晶體管任務(wù)原理，忽略兩個(gè)晶體管的共基極漏電流，可列出如下方程：IK=IA+IG〔2-4〕IA=Ic1+Ic2=α1IA+α2IK〔2-5〕其中α1和α2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益。那么可推導(dǎo)出〔2-6〕2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-10晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理根據(jù)晶體管的特性，在低發(fā)射極電流下其共基極電流增益α很小，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來后，α迅速增大。因此，在晶體管阻斷形狀下，α1+α2很小。假設(shè)IG使兩個(gè)發(fā)射極電流增大以致α1+α2大于1〔通常晶閘管的α1+α2≥1.15〕，流過晶閘管的電流IA將趨向無窮大，從而實(shí)現(xiàn)器件飽和導(dǎo)通，實(shí)踐經(jīng)過晶閘管的電流由R確定為EA/R。當(dāng)α1+α2≥1時(shí)，晶閘管的正反響才能夠構(gòu)成，其中α1+α2=1是臨界導(dǎo)通條件，α1+α2>1為飽和導(dǎo)通條件，α1+α2<1那么器件退出飽和而關(guān)斷。2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-10晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理以上分析闡明，晶閘管的導(dǎo)通條件可歸納為陽極正偏和門極正偏，即uAK>0且uGK>0。晶閘管導(dǎo)通后，即使撤除門極觸發(fā)信號IG，也不能使晶閘管關(guān)斷，只需設(shè)法使陽極電流IA減小到維持電流IH〔約十幾mA〕以下，導(dǎo)致內(nèi)部已建立的正反響無法維持，晶閘管才干恢復(fù)阻斷形狀。很明顯，假設(shè)給晶閘管施加反向電壓，無論有無門極觸發(fā)信號IG，晶閘管都不能導(dǎo)通。2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)其他幾種能夠?qū)ǖ那闆r：正向折轉(zhuǎn)導(dǎo)通：在IG=0時(shí)，提高陽極-陰極之間的正向電壓VAK，使反向偏置的J2結(jié)〔N1P2〕擊穿，電流IA迅速上升，1+2≈1，IA添加到EA/R。高溫導(dǎo)通：當(dāng)溫度添加，反向飽和電流隨之添加，IA、IK增大，直到1+2≈1，晶閘管導(dǎo)通。2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)其他幾種能夠?qū)ǖ那闆r：du/dt導(dǎo)通：各PN結(jié)都存在結(jié)電容，當(dāng)外加正向電壓VAK的du/dt很高時(shí)，各PN結(jié)將流過很大的充電電流：i=cdu/dt。P1N1之間充電電流→IA、IK增大N1P2之間充電電流→IB2增大→IA、IK增大→1+2≈1以上導(dǎo)通都不加門極信號→非正常導(dǎo)通，這是必需防止和防止的。要提高器件本身du/dt耐量，減小漏電流，提高耐壓，特別是提高結(jié)溫下的耐壓等。同時(shí)在電路中采取維護(hù)措施，降低電路上的干擾信號的影響。以防止晶閘管誤動(dòng)作。2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)光直接照射硅片，即光觸發(fā)：有外加正值VAK時(shí)，J2結(jié)反偏，對J2結(jié)注入光照能量，添加漏電流。光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而運(yùn)用于高壓電力設(shè)備中。運(yùn)用于光控晶閘管只需門極觸發(fā)〔包括光觸發(fā)〕是最準(zhǔn)確、迅速而可靠的控制手段2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)晶閘管任務(wù)原理：接受反向電壓時(shí)，不論門極能否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通接受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才干開通晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制造用要使晶閘管關(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2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)1．晶閘管的穩(wěn)態(tài)伏安特性UDRM、URRM—正、反向斷態(tài)反復(fù)峰值電壓；UDSM、URSM—正、反向斷態(tài)不反復(fù)峰值電壓；Ubo—正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓；IH—維持電流。當(dāng)AK兩端施加反壓時(shí)，即使有門極信號也不能夠在晶閘管內(nèi)部產(chǎn)生電流正反響。當(dāng)反向電壓過大而到達(dá)反向擊穿電壓，那么反向漏電流迅速上升。類似二極管。圖2-11晶閘管的伏安特性2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-11晶閘管的伏安特性IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只需很小的正向漏電流流過，正向電壓超越臨界極限即正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓Ubo，那么漏電流急劇增大，器件開通。這種開通叫“硬開通〞，普通不允許硬開通。隨著IG幅值的增大，正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓降低當(dāng)IG添加到超越某一臨界值以后，正向阻斷區(qū)幾乎消逝，類似于二極管的正向伏安特性。所以有外加正向電壓，只需加至晶閘管上IG超越某一臨界值，晶閘管會(huì)立刻導(dǎo)通，等效于一個(gè)正導(dǎo)游電二極管。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-11晶閘管的伏安特性導(dǎo)通期間，假設(shè)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，那么晶閘管又回到正向阻斷形狀。IH稱為維持電流。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)

圖2-12晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形2．晶閘管的動(dòng)態(tài)特性1〕開經(jīng)過程延遲時(shí)間td：陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值IA的10%的時(shí)間。對應(yīng)的是載流子到達(dá)J2結(jié)兩側(cè)積累起來所需的時(shí)間。上升時(shí)間tr：陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間。對應(yīng)的是在J2結(jié)兩側(cè)積累的載流子電流迅速上升，到達(dá)部分導(dǎo)通所需的時(shí)間。開通時(shí)間：tgt=td+tr。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)

圖2-12晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形2．晶閘管的動(dòng)態(tài)特性1〕開經(jīng)過程影響要素：延遲時(shí)間：門極電流上升的時(shí)間及峰值上升時(shí)間：主回路阻抗溫度、陽極電壓會(huì)影響開通時(shí)間2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)

圖2-12晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形2〕關(guān)斷過程原處于導(dǎo)通形狀的晶閘管在外加電壓由正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，由于外部電感的存在，其陽極電流的衰減也需求時(shí)間。反向阻斷恢復(fù)時(shí)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(shí)間。正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr:反向恢復(fù)過程終了后，晶閘管恢復(fù)對反向電壓的阻斷才干，但要恢復(fù)對正向電壓的阻斷才干還需求一段時(shí)間。晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq=trr+tgr，約為幾百μs，這是設(shè)計(jì)反向電壓時(shí)間的根據(jù)。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)

留意:在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)假設(shè)重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管有能夠會(huì)重新正導(dǎo)游通實(shí)踐運(yùn)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時(shí)間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷才干，電路才干可靠任務(wù)2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)關(guān)斷過程影響關(guān)斷時(shí)間的要素：從運(yùn)用電路設(shè)計(jì)看，有結(jié)溫，反向恢復(fù)電流下降率，反向電壓及再加的du/dt等。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)3．晶閘管的主要特性參數(shù)1〕晶閘管的反復(fù)峰值電壓——額定電壓UT正向斷態(tài)反復(fù)峰值電壓和反向反復(fù)峰值電壓中的最小值選用元件的額定電壓值應(yīng)比實(shí)踐正常任務(wù)時(shí)的最大電壓大2～3倍。2〕晶閘管的額定通態(tài)平均電流——額定電流IT(AV)在環(huán)境溫度為40℃和規(guī)定的冷卻條件下，當(dāng)結(jié)溫穩(wěn)定且不超越額定結(jié)溫時(shí)，晶閘管所允許的最大工頻正弦半波電流的平均值，稱為額定電流。在選用晶閘管額定電流時(shí)，根據(jù)實(shí)踐最大的電流計(jì)算后至少還要乘以1.5～2的平安系數(shù)，使其具有一定的電流裕量。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)3〕通態(tài)平均電壓UT(AV)在規(guī)定的環(huán)境溫度、規(guī)范散熱條件下，晶閘管通以正弦半波額定電流時(shí)，陽極與陰極間電壓降的平均值，被稱為通態(tài)平均電壓〔也稱管壓降〕。反映了器件的通流才干，也和過載才干相關(guān)。4〕維持電流IH和掣住電流IL在室溫下門極斷開時(shí)，元件晶閘管從較大的通態(tài)電流降至剛好能堅(jiān)持導(dǎo)通的最小陽極電流被稱為維持電流IH。給晶閘管門極加上觸發(fā)電壓，當(dāng)晶閘管剛從阻斷形狀轉(zhuǎn)為導(dǎo)通形狀就撤除觸發(fā)電壓，此時(shí)晶閘管維持導(dǎo)通所需求的最小陽極電流，被稱為掣住電流IL。對同一晶閘管來說，掣住電流IL要比維持電流IH大2～4倍。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)5〕晶閘管的開通與關(guān)斷時(shí)間晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq與元件結(jié)溫、關(guān)斷前陽極電流的大小以及所加反壓的大小有關(guān)。6〕通態(tài)電流臨界上升率di/dt晶閘管必需規(guī)定允許的最大通態(tài)電流上升率，稱為通態(tài)電流臨界上升率di/dt。7〕斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt在規(guī)定條件下，晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上升率，稱為斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt。2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)1．快速晶閘管快速晶閘管〔FST，F(xiàn)astSwitchingThyristor〕，其允許開關(guān)頻率到達(dá)400Hz以上。其中開關(guān)頻率在10kHz以上快速晶閘管的稱為高頻晶閘管。它們的外形、電氣符號、根本構(gòu)造、伏安特性都與普通晶閘管一樣。普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10s左右高頻晶閘管的缺乏在于其電壓和電流定額都不易做高，不能忽略開關(guān)損耗頻率較高的斬波和逆變電路2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)2．雙向晶閘管雙向晶閘管〔TRIAC，TriodeACSwitch〕具有正、反兩個(gè)方向都能控制導(dǎo)通的特性，在交流調(diào)壓、交流開關(guān)電路及交流調(diào)速等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。有兩個(gè)主電極T1和T2，一個(gè)門極G，正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向晶閘管在第Ｉ和第III象限有對稱的伏安特性與一對反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，且控制電路簡單，在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器〔SolidStateRelay——SSR〕和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域運(yùn)用較多通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。其電氣符號和伏安特性分別如圖2-13所示。雙向晶閘管有4種觸發(fā)方式：2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-13雙向晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性電氣圖形符號伏安特性1〕I+觸發(fā)方式當(dāng)主電極T1對T2所加的電壓為正向電壓，門極G對T2所加電壓為正向觸發(fā)信號時(shí)，雙向晶閘管導(dǎo)通，伏安特性處于第一象限；2〕I-觸發(fā)方式堅(jiān)持主電極T1對T2所加的電壓為正向電壓，門極G觸發(fā)信號改為反向信號，雙向晶閘管也能導(dǎo)通；2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-13雙向晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性電氣圖形符號伏安特性3〕Ⅲ+觸發(fā)方式當(dāng)主電極T1為負(fù)，門極G對T1所加電壓為正向觸發(fā)信號時(shí)，雙向晶閘管導(dǎo)通，電流從T2流向T1，其伏安特性處于第三象限；4〕Ⅲ-觸發(fā)方式主電極T1仍為負(fù)，門極G對T1所加電壓為反向觸發(fā)信號時(shí)，雙向晶閘管導(dǎo)通。在實(shí)踐運(yùn)用中，特別是直流信號觸發(fā)時(shí)，常選用I-觸發(fā)方式和Ⅲ-觸發(fā)方式。由于雙向晶閘管是任務(wù)在交流回路中，其額定電流用正弦電流有效值而不用平均值來標(biāo)定。2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-14逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性3．逆導(dǎo)晶閘管在逆變或直流電路中，經(jīng)常需求將晶閘管和二極管反向并聯(lián)運(yùn)用，逆導(dǎo)晶閘管〔RCT，ReverseConductingThyristor〕就是根據(jù)這一要求將晶閘管和二極管集成在同一硅片上制造而成的逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性如圖2-14所示。2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)圖2-14逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性3．逆導(dǎo)晶閘管具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)主要用于直流斬波器，倍頻式中頻電源及三相逆變器等逆導(dǎo)晶閘管的額定電流有兩個(gè)，一個(gè)是晶閘管電流，一個(gè)是反并聯(lián)二極管的電流與兩只分立的晶閘管和電力二極管反并聯(lián)的銜接相比，體積更小，高溫特性好。2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)4．光控晶閘管光控晶閘管〔LTT，LightTriggeredThyristor〕是一種利用一定波長的光照信號控制的開關(guān)器件，它與普通晶閘管的不同之處在于其門極區(qū)集成了一個(gè)光電二極管。在光的照射下，光電二極管漏電流添加，此電流成為門極觸發(fā)電流使晶閘管開通。圖2-15光控晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)4．光控晶閘管小功率光控晶閘管只需陽、陰兩個(gè)電極，大功率光控晶閘管的門極帶有光纜，光纜上有發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器作為觸發(fā)光源。由于主電路與觸發(fā)電路之間有光電隔離，因此絕緣性能好，可防止電磁干擾。光控晶閘管的參數(shù)與普通晶閘管類同，只是觸發(fā)參數(shù)特殊。圖2-15光控晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)4．光控晶閘管1〕觸發(fā)光功率加有正向電壓的光控晶閘管由阻斷形狀轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通形狀所需的輸入光功率稱為觸發(fā)光功率，其數(shù)值通常為幾mW到幾十mW。2〕光譜呼應(yīng)范圍光控晶閘管只對一定波長范圍的光線敏感，超出波長范圍，那么無法使其導(dǎo)通。適用于信號源與主回路高度絕緣的大功率高壓安裝。如高壓直流輸電，高壓核聚變圖2-15光控晶閘管的電氣圖形符號與伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4.3晶閘管派生器件及運(yùn)用2.4.4晶閘管的觸發(fā)2.4.5晶閘管的運(yùn)用特點(diǎn)2.5可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應(yīng)晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件運(yùn)用共性問題小結(jié)晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需求的時(shí)辰由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足以下要求：〔1〕觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管能可靠導(dǎo)通；〔2〕觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度；〔3〕觸發(fā)脈沖不超越門極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)；〔4〕應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。理想的觸發(fā)脈沖電流波形2.4.4晶閘管的觸發(fā)目錄2.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.4.1根本構(gòu)造和任務(wù)原理2.4.2晶閘管特性及主要參數(shù)2.4