第2章 电力电子器件4.ppt

电 力 电 子 技 术Power Electronic Technology 杨淑英 电气与自动化工程学院 2.10 电力电子器件的发展趋势 2.10 电力电子器件的发展趋势 2.11 电力电子器件应用共性问题 2.11.1 电力电子器件的保护 2.11.2 缓冲电路 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.4 电感和电容 2.11.1 电力电子器件的保护 在使用电力电子器件时，除了要注意选择参数合适的器件、设计有效的驱动电路，还要采取必要的措施，进行过电压保护和过电流保护，同时还要抑制过大的di/dt和du/dt。 2.11.1 电力电子器件的保护 电力电子装置可能的过电压—外因过电压和内因过电压 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 雷击过电压：由雷击引起 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起。 2.11.1 电力电子器件的保护 2.11.1 电力电子器件的保护 大容量电力电子装置可采用下图所示的反向阻断式RC电路 2.11.1 电力电子器件的保护 ?过电流——过载和短路两种情况 常用措施有快速熔断器、快速断路器和过电流继电器 2.11.1 电力电子器件的保护 2.11.2 缓冲电路（Snubber Circuit） 缓冲电路（吸收电路）： 作用：抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗 关断缓冲电路（du/dt抑制电路） 开通缓冲电路（di/dt抑制电路） 无特别说明时，通常缓冲电路专指关断缓冲电路，而开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路 将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起——复合缓冲电路 其他分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路（无损吸收电路） 2.11.2 缓冲电路（Snubber Circuit） 缓冲电路作用分析 2.11.2 缓冲电路（Snubber Circuit） 关断时的负载曲线 无缓冲电路时：uCE迅速升，L感应电压使VD通，负载线从A移到B，之后iC迅速下降，负载线随之移到C。该负载线可能超出安全区 有缓冲电路时：Cs分流使iC在uCE开始上升时就下降，负载线经过D到达C 2.11.2 缓冲电路（Snubber Circuit） 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.3 电力电子器件的散热 2.11.4 电感电容 2.11.4 电感电容 2.12 电力电子器件的串联和并联使用 2.12.1 晶闸管的串联 2.12.1 晶闸管的串联 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀 静态不均压：漏电流不一致或者说断态电阻值不一致，即因器件静态特性不同而引起的各器件分压不等 2.12.1 晶闸管的串联 静态均压措施 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多 2.12.1 晶闸管的串联 动态均压措施 动态不均压——由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。如开通时间或反向恢复时间的偏差引起的分压不均。 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件 用RC并联支路作动态均压 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异 2.12.2 晶闸管的并联 目的:多个器件并联来承担较大的电流 问题:因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 静态分流不均：由于各管通态压降偏差，造成各支路SCR完全导通后，出现分流不均 动态分流不均：由于开通时间偏差，致使最早导通SCR瞬间又可能承受全部电流或上升速度很高的di/dt 2.12.2 晶闸管的并联 均流措施: 挑选特性参数尽量一致的器件 在SCR支路上串联电抗 用门极强脉冲触发也有助于动态均流 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接 2.12.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 电力MOSFET并联运行的特点 电流容量一般远不如双极器件电流容量高，常需要并联使用增加传导电流或功率开关的能力 通态电阻Ron具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联 注意选用Ron、UT、Gfs和Ciss尽量相近的器件并联 电路走线和布局应尽量对称 可在源极电路中串入小电感,起到均流电抗器的作用 2.12.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 ?IGBT并联运行的特点 在1/2或1/3额定电流以下的区段，通态压降具有负的温度系数。在1/2或1/3额定电流以上的区段则具有正温度系数 并联使用时也具有电流的自动均衡能力，