第2章 电力电子器件精要.ppt

第2章 电力电子器件 2.1 电力电子器件概述 2.1.1 电力电子器件的概念与特征 2-1-1 电力电子器件的概念与特征 2.1.1 电力电子器件的概念与特征 2.1.1 电力电子器件的概念与特征 2.1.1 电力电子器件的概念与特征 2.1.2 电力电子器件的分类 2.1.3 电力电子器件的主要技术指标 主要关注电气容量、开关特性、控制特性、热特性等指标。 2.1.3 电力电子器件的主要技术指标 控制特性指标描述可控器件开通与关断条件及其对控制信号的要求。如驱动电压、驱动电流等指标。 2.2 不可控器件——电力二极管 2.2.2 电力二极管的主要特性 2.2.2 电力二极管的主要特性 2.2.2 电力二极管的主要特性 2.2.2 电力二极管的主要特性 2-2-3 二极管的主要参数 2-2-3 二极管的主要参数 2.3半控型器件——晶闸管 2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 2 晶闸管的工作原理 2 晶闸管的工作原理 2 晶闸管的工作原理 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.3 晶闸管的主要参数 2.3.3 晶闸管的主要参数 1．晶闸管阳极电压和电流参数 1) 晶闸管阳极电压和电流参数 1) 晶闸管阳极电压和电流参数 示例 2. 晶闸管的动态参数 2.3.4 晶闸管的门极触发电路 2.3.4 晶闸管的门极触发电路 2.3.5 晶闸管的派生器件 2.3.5 晶闸管的派生器件 2.4 全控型器件 2.4 全控型器件 2.4.1可关断晶闸管 2.4.1可关断晶闸管 2.4.1可关断晶闸管 2.4.1可关断晶闸管 2.4.2 功率场效应管 1) 功率场效应管的结构与工作原理 1) 功率场效应管的结构与工作原理 1) 功率场效应管的结构与工作原理 1) 功率场效应管的结构与工作原理 2) 功率MOSFET的基本特性 2) 功率MOSFET的基本特性 2) 功率MOSFET的基本特性 3) 功率MOSFET的主要参数 3) 功率MOSFET的主要参数 4) MOSFET的栅极驱动电路 4) MOSFET的栅极驱动电路 2.4.3 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 2.4.3 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 2) 绝缘栅双极晶体管的基本特性 2) 绝缘栅双极晶体管的基本特性 3.动态特性 3) 擎住效应 4) IGBT的主要参数 4) IGBT的主要参数 2.4.4 集成门极换流晶闸管(IGCT) 1) GCT的结构及其等效电路 2) GCT工作原理 2) GCT工作原理 3) GCT的驱动电路 2.5 功率集成电路 2.5 功率集成电路 典型的IPM功能框图 2.6 电力电子器件的保护 2.6.1 过电压保护 过电压抑制措施及配置位置 2.6.1 过电压保护 2.6.2 过电流保护 典型的过流保护措施及保护配置 2.6.3 缓冲电路 1) RCD关断缓冲电路 1) RCD关断缓冲电路 1) RCD关断缓冲电路 2) 串联电感开通缓冲电路 2.6.4 器件温度控制 2.6.4 器件温度控制 热阻的概念 热阻的概念 热阻的概念 很小，通常情况下 上压降不足以使 导通,MOSFET的开通与关断可控制 的开与关 擎住效应? 上压降较大使 导通， 开与关不受MOSFET控制 .过大的 原因? .过快集射极 电压变化 .过高集射 极电压 栅极—发射极开启电压 栅极—发射极击穿电压 集电极—发射极正向击穿电压 最大集电极电流 饱和压降 开关时间 结壳热阻 IGBT驱动电路工作原理和MOSFET的驱动电路是相同的。目前对大中容量器件常采用集成驱动电路如EXB840等。 ?目前IGBT的最高栅极电压通常为20V， 最高容许结温为150℃。 ?中小容量IGBT的开关工作频率在20 kHz~40 kHz, 大容量IGBT的开关工作频率通常在5 kHz左右 ?IGBT的栅极驱动电压通常为12~15V ?目前商用IGBT的集电极电流最大可做到3600A， 集射极电压可达到4500V以上 ?IGBT是目前应用最为广泛的电力电子器件, 使用功率范围从几百瓦到数百千瓦。 ?IGCT：Integrated Gate Commutated Thyristor ?集成门极换流晶闸管是将门极换流晶闸管GCT与其门极驱动电路集成于一体形成的器件。 ?IGCT自1997年商品化以来，已成功应用于工业和牵引传