2第1章电力电子器件讲解.ppt

第一章 电力电子器件;1.1 电力电子器件的特点与分类-特点;1.1 电力电子器件的特点与分类-分类;1.1 电力电子器件的特点与分类-分类;1.1 电力电子器件的特点与分类-分类;1.1 电力电子器件的特点与分类-分类;1.2 晶闸管及派生器件;1.晶闸管的结构 晶闸管是具有四层PNPN结构、三端引出线(A、K、G)的器件。;2.晶闸管的工作原理 IG↑→Ib2↑→IC2(Ib1)↑→IC1↑;欲使晶闸管导通需具备两个条件： 应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压。 应在晶闸管的门极与阴极之间也加上正向电压和电流。 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。 为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值以下，这只有用使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。;(1) 晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间 电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系特性。 ;?反向特性 √其伏安特性类似二极管的反向特性。 √晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反向漏电流通过。 √当反向电压超过一定限度，到反向击穿电压后，外电路如无限制措施，则反向漏电流急剧增大，导致晶闸管发热损坏。 ;(2) 晶闸管的动态特性 晶闸管开通与关断过程中的伏 安特性变化关系称为晶闸管的动态特性;; 3.晶闸管的主要参数—电压定额 ◆断态不重复峰值电压UDSM ?晶闸管在门极开路时，施加于晶闸管的正向阳极电压上升到正向伏安特性曲线急剧弯曲处所对应的电压值。 ?它是一个不能重复且每次持续时间不大于10ms的断态最大脉冲电压。 ?UDSM值小于转折电压Ubo，其差值大小，由晶闸管制造厂自定。; ◆断态重复峰值电压UDRM ?是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。 ?国标规定断态重复峰值电压UDRM为断态不重复峰值电压（即断态最大瞬 时电压）UDSM的90%。 ?断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ubo。;1.2.2 晶闸管的工作特性及主要参数;◆通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。 ■电流定额 ◆通态平均电流 IT(AV） ?国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40?C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 ? 按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。 ?一般取其通态平均电流为按发热效应相等（即有效值相等）的原则所得计算结果的1.5~2倍。 ;◆维持电流IH ?维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流， 一般为几十到几百毫安。 ?结温越高，则IH越小。 ◆擎住电流IL ?擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号 后，能维持导通所需的最小电流。 ?约为IH的2~4倍 ◆浪涌电流ITSM ?指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的 不重复性最大正向过载电流。;1.2.2 晶闸管的工作特性及主要参数;(1)快速晶闸管 快速晶闸管的关断时间≤50μs，常在较高频率(400Hz)的整流、逆变和变频等电路中使用，它的基本结构和伏安特性与普通晶闸管相同。 目前国内已能提供最大平均电流1200A、最高断态电压1500 V的快速晶闸管系列，关断时间与电压有关，约为25μs～50μs。;(2)双向晶闸管 双向晶闸管不论从结构还是从特性 方面来说，都可以看成是一对反向并 联的普通晶闸管。在主电极的正、反 两个方向均可用交流或直流电流触发 导通。;(3)逆导晶闸管 逆导晶闸管是将晶闸管和整流管制作在同一管芯上的集成元件。 由于逆导晶闸管等效于 反并联的普通晶闸管和整 流管，因此在使用时，使 器件的数目减少、装置体 积缩小、重量减轻、价格 降低和配线简单，特别是 消除了整流管的配线电感 ，使晶闸管承受的反向偏 置时间增加。;(4)光控晶闸管 光控晶闸管(Light Activated Thyristor)是利用一定波长的光照信号控制的开关器件。 光控晶闸管符号和等效电路 光控晶闸管的伏安特性