第1章 电力电子器件及应用基础.ppt

因为静态特性差异而造成的不均压问题称为静态不均压问题。为实现静态均压，可以选择特性和参数相近的晶闸管，或用并联电阻进行静态均压。如图1-52b)所示。图1-52晶闸管的串联及其均压措施需要说明的是，电阻均压时，要求晶闸管正反向阻断时的等效电阻均要比并联电阻大得多，或者说晶闸管正反向阻断时的漏电流要比并联电阻中流过的电流要小得多，这样才可以保证晶闸管上承担的电压取决于均压电阻的分压。电路运行过程中，因为器件动态参数和特性差异而引起的不均压问题称为动态不均压问题。解决动态不均压问题，可以通过选择动态参数和特性尽量一致的器件和器件两端并联RC支路以实现动态均压，晶闸管开通时采用强触发脉冲可以显著减小串联器件在开通时间上的差异，有利于器件的动态均压。（2）晶闸管的并联当单个晶闸管额定电流无法满足大功率晶闸管装置承担大电流需要时，可以采取同型号器件并联方式。与器件串联时一样，也要考虑静态和动态特性参数差异所存在的电流分配不均衡问题，如图1-53所示。并联的晶闸管其两端电压相等，若不采取均流措施，会导致有的器件电流不足，有的器件电流过载，制约整个装置的输出能力，重载时会造成器件和装置的损坏。图1-53晶闸管的并联及其均流措施类似于均压方法，解决均流的方法也是选取特性参数尽量一致的器件，用强触发脉冲使并联器件同时开通，从而使并联器件实现均流。还可以采用均流电抗器实施均流，如图1-53c)所示。实际电路中，若既要串联又要并联，通常采用先串后并的方式连接。（3）电力MOSFET及IGBT的并联电力MOSFET工作中其沟道电阻呈正温度系数特性，并联使用时可实现自动均流，使电力MOSFET并联使用很方便。电力MOSFET并联使用时，尽量选择参数特性相近的器件，散热条件也相同，电路布线尽量对称，有时可在其源极串联小电感以实现动态均流。值得注意的是，电力MOSFET并联后，其栅源之间结电容是叠加的，对驱动电路的驱动能力要求将提高。IGBT的通态压降在1/3～1/2额定电流以下时具有负温度系数特性，超过之后便具有正的温度系数特性，因此IGBT并联使用时也具有自动均流能力。在实际使用时，尽量选择特性参数一致的器件，电路布线尽量对称，散热条件应尽量相同。本章介绍了电力电子技术的基本概念及其分类方法，比较详细地介绍了不控器件（电力二极管D）、半控器件（晶闸管SCR及其派生器件）、全控器件（大功率晶体管GTR、电力MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT）及其派生器件的基本结构、工作原理、特性与参数，并与模拟电子技术课程中所介绍的电子器件如晶体二极管、晶体三极管、MOS场效应晶体管进行了比较分析，阐述了它们之间的异同点，简介了新型电力电子器件及功率集成电路。对半控型、全控型电力电子器件的驱动、保护、串并联等应用基础进行了阐述，以便于电力电子器件的应用实践。本章小结电路设计保证，在Ts副边电压从负半波向正方向过零时，电容C1两端电压尚未变化到零，会比Ts副边电压晚些到零。电容C1电压到零后，即Q点电压从负向到零后，电源继续通过电阻R1为C1充电，当Q点电压上升到1.4V时（该时刻延续到Ts副边电压正半波大致60o左右），二极管VD2正偏，并为晶体管V2提供基极驱动电流，V2导通。从电源电压负向过零到V2导通前，电路状态如图1-30a)。图1-30同步、锯齿波形成环节V2导通后，电容C2两端便通过R4、V2放电，该放电回路时间常数很小，电容C2两端电压迅速下降到零。此后在Ts副边电压正半波，V2一直导通，电容C1电压（Q点电压）被VD2和V2的基极与发射极两个PN结钳位在1.4V，电容C2两端电压为零。V2导通后电路状态如图1-30b)所示。从同步变压器Ts副边电压负半波开始（即副边电压负向过零开始，晶体管V2截止）到晶体管V2开始导通为止，电容C2两端电压为线性增长的斜波电压。Q点电压到达1.4V后，V2导通，C2两端的电压为零。由此，形成一个与同步变压器Ts副边电源电压同周期的锯齿波。电容C2两端的锯齿波电压通过由V3、R5构成的共发射极放大电路（射极跟随器）放大，在R5上输出与电容电压C2两端电压相同的锯齿波电压，其幅值比输入电压低0.7V左右。其波形如图1-31所示。触发电路与主电路同步是要求锯齿波频率与主电路电源电压频率相同、相位关系固定。参见图1-31，晶体管V2控制锯齿波的工作频率，V2由导通变为截止产生锯齿波，V2截止持续的时间就是锯齿波的宽度，V2导通时间内锯齿波电压为零。因此V2开关频率就是锯齿波的频率。同步变压器输入端和主电路连至同一电源，Ts副边输出电压控制V2的通断，从而保证触发电路锯齿波与主电路电源电压同步。图1-30中Q点电位从同步电压负半周峰值点上升到1.4