电力电子器件的基础知识与典型故障.ppt

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1、电力电子器件故障诊断培训中心电力半导体器件的飞速发展大大拓宽了电力电子技术的应用范围。无论是信息技术，还是电力技术，都离不开电力电子器件。尤其是在开关电源、伺服驱动、感应加热、工业传动、电焊机、汽车电子、家用电器等领域都得到了广泛的应用。但在应用中出现了许多故障不容忽视电力电子器件基础知识电力电子器件的典型故障电力电子器件的一般检测方法电力电子器件的劣化机理电力电子器件故障诊断要点电力电子器件状态在线测试技术授课提纲电力电子器件的基础知识电力电子器件的基础知识半控型器件不可控器件全控型器件按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三

2、类：晶闸管GTR、GTO、IGBT电力MOSFET、IGCT、IEGT电力二极管电力电子器件的分类1)电流驱动型2)电压驱动型通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：电力电子器件的基础知识电力电子器件的分类按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：1)单极型器件2)双极型器件3)复合型器件由一种载流子参与导电的器件(MOSFET)由电子和空穴两种载流子参与导电的器件(SCR,GTO,G

3、TR,IGCT)由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件(IGBT,IEGT)电力电子器件的基础知识电力电子器件的分类电力电子常用器件晶闸管SCR可关断晶闸管GTO绝缘栅双极晶体管IGBT集成门极换流晶闸管IGCT促进电子注入绝缘栅双极晶体管IEGT电力电子器件的基础知识详细说明SCR晶闸管大容量,高过载能力，效率高，频率低，功率因数低，谐波旁频技术成熟、易维护,结构简单、投资低,运行费用低,国产化,交交变频仍是主流SCR器件（国产）的过载能力：以2500A/2500V为例。其通态不重复电流可达41KA（10ms正弦半波），可承受电流上

4、升率为150A/微秒，电压上升率为500V/微秒。电力电子器件的基础知识PWM，频率高，功率因数高可以通过向门极施加负脉冲电流进行关断已达9kV、25kA、800Hz及6kV、6kA、1kHz的水平存在工作频率较低、需设置专门的缓冲电路等缺点GTO器件（国产）的过载能力：以2000A/2500V为例。其通态不重复电流可达14KA（10ms正弦半波），可承受电流上升率为300A/微秒，电压上升率为500V/微秒。GTO可关断晶闸管电力电子器件的基础知识IGBT绝缘栅双极晶体管减少通态压降,改进方法--平板型结构--沟槽工艺:促进电子注入栅极

5、难点--增大容量小晶体管并联,结构复杂--通态压降大----4000V~50V左右SIEMENS--1200A/3300V,500A/6500VFUJI----1000A/2500V平板IGBT电力电子器件的基础知识IGCT集成门极换流晶闸管减少门极驱动回路的电感，加快门极电流上升率，取消缓冲电路,加快开关速度,提高效率环状门极,主电流全部换流到门极，把驱动电路集成安装在器件旁IGCT(ABB),GCT(Mitsubishi)，6KA/6KV电力电子器件的基础知识IEGT促进电子注入绝缘栅双极晶体管其吸取了IGBT和GTO两者的优点，称为

6、“注入增强栅晶体管”，它是在沟槽型IGBT基础上，把部分沟道同P区相联使发射极区注入增强，使得IEGT具有高电压大电流和高的工作频率，使其更适合于高电压大功率、高频率的变频装置，IEGT具有IGBT元件电压驱动,开关速度快，可自保护等优点电力电子器件的基础知识GTO、IGBT、IGCT、IEGT性能比较电力电子器件的基础知识电力电子器件的驱动电力电子电路中各种驱动电路的电路结构取决于开关器件的类型、主电路的拓扑结构和电压电流等级。采用性能良好的驱动电路，可以使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率

7、、可靠性和安全性都有重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护环节，如控制电路与主电路之间的电气隔离环节及对整个电路的缓冲环节等，也设在驱动电路或通过驱动电路来实现，这些都使得驱动电路的设计尤为重要。电力电子器件的基础知识常见的驱动电路晶闸管触发电路GTO驱动电路IGBT驱动电路电力电子器件的基础知识晶闸管触发电路1.晶闸管对触发电路的要求1)触发信号应有足够大的功率2)触发脉冲的同步及移相范围3)触发脉冲信号应有足够的宽度，且前沿要陡4)为使并联晶闸管元件能同时导通，触发电路应能产生强触发脉冲5)应有良好的抗干扰性能、温度稳定性

8、及与主电路的电气隔离电力电子器件的基础知识同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路电力电子器件的基础知识晶闸管触发电路数字触发电路在各种数字触发电路中，目前使用较多的是以微机为控制