电力电子变换和控制技术幻灯片.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 静态伏安特性 及 dv/dt 防护 * 图中画斜线部分为一个2?周期中晶闸管的电流波形。若各波形的最大值为Im=100A，试计算各波形电流的平均值Id1、Id2、Id3和电流有效值I1、I2、I3 。 若考虑二倍的电流安全裕量，选择额定电流为100A的晶闸管能否满足要求？ 例2-1 ? * 2.3.2 逆导型晶闸管RCT 图2.13逆导晶闸管等值电路和符号 * 2.3.3 光控晶闸管LCT 图2.14 光控晶闸管符号及等值电路 * 图2.15 双向晶闸管符号、等效电路和伏安特性 2.3.4 双向晶闸管TRIAC ? * 图2.16 GTO符号及关断原理图 GTO （Gate Turn-Off Thyristor） 为什么能靠反向触发电流关断？ T2的电流分配系数较大； T1、T2饱和深度较浅 2.4 门极可关断晶闸管GTO * 2.5 电力场效应晶体管P－MOSFET P-MOSFET基本结构、符号和外接电路 * 2.5 电力场效应晶体管P－MOSFET（续1） 目前流行的结构 具有垂直导电双扩散MOS结构的N沟增强型VDMOS * 2.5 电力场效应晶体管P－MOSFET（续2） 关断 导通 * 图2.17 P-MOSFET特性曲线 I D V GS V GSth (d)转移特性 I D V DS V GS=0 V GS1=4 V GS2=8 V GS3=10 (e)输出特性 Ⅰ Ⅱ Ⅲ V BR P－MOSFET的工况可用其转移特性和输出特性表述： 2.5 电力场效应晶体管P－MOSFET （续3） * 2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT 工作原理 G C E R d r R br T 2 T 1 A B * I C V CE V G E =0 V GE1 V GE2 V GE3 V RM 0 (c)输出特性 正向阻断区 V GE V BR I c V GE V GEth (d)转移特性 (a)符号 I C G E C G C E V g V S R (b)电路 R d r R br T 2 T 1 I C A B R g 符号、电路及静态特性 2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT（续1） * 2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT（续2） G C E V g V R R d r R br T 2 T 1 I C A B R g 什么是擎住效应： 集电极电流iC过大； 集电极电压过高； 关断速度过快； Rbr上的电压过大，可使T2导通，使IGBT失去关断能力。 产生擎住效应的原因： * 二极管和晶闸管模块 2.9 半导体电力开关模块和功率集成电路 * 达林顿三极管功率模块 2.9 半导体电力开关模块和功率集成电路（续1） * MOSFET功率模块 2.9 半导体电力开关模块和功率集成电路（续2） * AC-DC-AC变频功率模块 2.9 半导体电力开关模块和功率集成电路（续3） * 小 结 根据开关器件开通、关断可控性的不同，开关器件可以分为三类： 不可控器件：仅二极管D是不可控开关器件。 半控器件： 仅普通晶闸管SCR属于半控器件。可以控制其导通起始时刻，一旦SCR导通后，SCR仍继续处于通态。 全控型器件：三极管BJT、可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管P-MOSFET、绝缘门极晶体管IGBT都是全控型器件，即通过门极（或基极或栅极）是否施加驱动信号既能控制其开通又能控制其关断 * 小 结（续1） 根据开通和关断所需门极（栅极）驱动信号的不同要求，开关器件又可分为电流控制型开关器件和电压控制型开关器件两大类： SCR、BJT和GTO为电流驱动控制型器件 P－MOSFET、IGBT均为电压驱动控制型器件 三极管BJT要求有正的、持续的基极电流开通并保持为通态，当基极电流为零后BJT关断。为了加速其关断，最好能提供负的脉冲电流。 P-MOSFET和IGBT要求有正的持续的驱动电压使其开通并保持为通态，要求有负的、持续的电压使其关断并保持为可靠的断态。电压型驱动器件的驱动功率都远小于电流型开关器件，驱动电路也比较简单可靠。 * 可控性 驱动信号 额定电压、电流 工作频率 饱和压降 二极管 不可控 无 最大 有高 有低 小 晶闸管 半控 脉冲电流（开通） 最大 最低 小 GTO 全控 正脉冲电流开通、负脉冲电流关断 大 较低 中 BJT 全控 持续正电流开通否则断 中 中 小 IGBT 全控 持续正电压开通否则断 较大 较高 较小 MOSFET 全控 持续正电压开通否则断 小 最高 大 常用电力半导体开关器件性能对比 *