《可控硅原理及应用》PPT课件

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1、第一章电力电子器件的原理与特性February14,20001北方交通大学电气工程系要求及重点要求：了解电力电子器件的发展、分类与应用；理解和掌握SCR、GTO、GTR（或BJT）、电力MOSFET和IGBT等常用器件的工作原理、电气特性和主要参数。重点：各种电力电子器件原理、性能上的不同点，各自应用的场合。February14,20002北方交通大学电气工程系电力电子技术的发展传统的电力电子技术阶段（1960～1980年）器件基础：以晶闸管为核心的晶闸管大家族主要应用：相控整流器、直流斩波器等基本特征：整流或交流到直流的顺变现代的电力电子技术阶段（19

2、80年～至今）器件基础：高频率、全控的功率集成器件主要应用：脉宽调制（PWM）电路、零电压零电流开关谐振电路、高频斩波电路等基本特征：进入逆变时期February14,20003北方交通大学电气工程系现代电力电子技术与传统的电力电子技术相比较，有如下特点：集成化高频化全控型电路“弱电化”，控制技术数字化多功能化专用化ASICFebruary14,20004北方交通大学电气工程系电力电子器件的发展第一代电力电子器件无关断能力的SCR第二代电力电子器件有关断能力的GTO、GTR等第三代电力电子器件性能优异的复合型器件如（IGBT）和智能器件IPM(Intel

3、ligentPowerModule)等February14,20005北方交通大学电气工程系电力电子器件的分类按其开关控制性能分类：不控型器件如电力二极管半控型器件如晶闸管全控型器件如GTO、GTR、IGBT按器件内部载流子参与导电的种类分类：单极型器件(MOSFET、SIT等)双极型器件(SCR、GTO、GTR等)复合型器件(IGBT等)February14,20006北方交通大学电气工程系电力电子器件的基本特点双极型器件通态压降较低、阻断电压高、电流容量大单极型器件开关时间短、输入阻抗高（电压控制型）电流具有负的温度特性，二次击穿的可能性很小。通态压

4、降高、电压和电流定额较小。复合型器件既有电流密度高、导通压降低的优点；又有输入阻抗高、响应速度快的优点。February14,20007北方交通大学电气工程系电力电子器件的应用决定应用场合的基本因素输出容量工作频率应用举例高压输电电力牵引开关电源February14,20008北方交通大学电气工程系晶闸管（SCR）名称晶闸管（Thyristor）可控硅（SCR）外形与符号February14,20009北方交通大学电气工程系SCR的导通和关断条件当SCR承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压，SCR均处于阻断状态。当SCR承受正向阳极电压时，仅在门极

5、承受正向电压的情况下，SCR才能导通。SCR在导通时，只要仍然承受一定正向阳极电压，不论门极电压如何，SCR仍能导通。SCR在导通情况下，当主电路电流减少到一定程度时，SCR恢复为阻断。February14,200010北方交通大学电气工程系课堂思考（一）调试如图所示晶闸管电路，在断开Rd测量输出电压Vd是否正确可调时，发现电压表V读数不正常，接上Rd后一切正常，为什么？（触发脉冲始终正常工作）February14,200011北方交通大学电气工程系SCR的工作原理February14,200012北方交通大学电气工程系SCR的特性SCR的伏安特性VRS

6、M:反向不重复峰值电压VBO：转折电压IH：维持电流门极的伏安特性February14,200013北方交通大学电气工程系SCR的主要参数SCR的电压定额断态重复峰值电压VDRM反向重复峰值电压VRRM额定电压通态（峰值）电压VTMSCR的电流定额维持电流IH擎住电流IL浪涌电流ITSM（通常为4ITA或更多）February14,200014北方交通大学电气工程系SCR的主要参数（续）通态平均电流ITAFebruary14,200015北方交通大学电气工程系课堂思考（二）通过SCR的电流波形如图所示，Im＝300A试选取SCR的ITA解：电流有效值

7、February14,200016北方交通大学电气工程系SCR的主要参数（续）动态参数断态电压临界上升率dv/dt过大的dv/dt下会引起误导通通态电流临界上升率di/dt过大的di/dt可使晶闸管内部局部过热而损坏February14,200017北方交通大学电气工程系SCR的主要参数（续）门极参数以三菱公司的TM400HA－M为例February14,200018北方交通大学电气工程系晶闸管家族的其它器件快速晶闸管（KK、FSCR）逆导型晶闸管（ReverseConductingThyristor）RCTFebruary14,200019北方交通大学

8、电气工程系晶闸管家族的其它器件（续）双向晶闸管（Bi-directionalTh