第八章电力电子学-晶闸管及其基本电路概要.ppt

机电传动控制 第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路 第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统 第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统 第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统 第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统 电力——交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品 1958年商业化 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成 有两个主电极T1和T2，一个门极G 正反两方向均可触发导通，所以双向晶闸管在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性 与一对反并联晶闸管相比是经济的，且控制电路简单，在交流调压电路、固态继电器（Solid State Relay——SSR）和交流电机调速等领域应用较多 通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。 门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合——高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代 典型代表——门极可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管 门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor —GTO） 晶闸管的一种派生器件 可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断 GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 术语用法： 功率晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为巨型晶体管） 耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称为Power BJT 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效 ??应用 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代 GTR的结构和工作原理 与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 也分为结型和绝缘栅型（类似小功率Field Effect Transistor——FET） 但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET） 简称功率MOSFET（Power MOSFET） 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT） ?特点——用栅极电压来控制漏极电流 驱动电路简单，需要的驱动功率小 开关速度快，工作频率高 热稳定性优于GTR 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 ?? GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂 ???? MOSFET的优点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单 两类器件取长补短结合而成的复合器件—Bi-MOS器件 ???绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor— —IGBT或IGT） ?GTR和MOSFET复合，结合二者的优点， 具有好的特性 ?1986年投入市场后，取代了GTR和一部分MOSFET的市场,中小功率电力电子设备的主导器件 ?继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位 20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性 对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求 将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率 集成电路（Power Integrated Circuit——PIC） IGBT功率模块外观 8.1 电力半导体器件 IGBT功率模块外观（侧面