电力电子器件晶闸管课件.ppt

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1、1）概念:电力电子器件（PowerElectronicDevice）——可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路（MainPowerCircuit）——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。4.1电力电子器件的概念电力电子器件能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。4.1电力电子器件的概念２）同处理信息的电子器件相比的一般特征：通态损耗是器件功率损耗的主要成因。器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器

2、件功率损耗的主要因素。主要损耗通态损耗断态损耗开关损耗关断损耗开通损耗4.1电力电子器件的概念电力电子器件的损耗电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电路和控制电路中附加一些电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行4.1电力电子器件的概念电气隔离控制电路半控型器件（Thyristor）——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（IGBT，MOSFET，GTO，IGCT)——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。不可控

3、器件(PowerDiode)——不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。4.1电力电子器件的概念按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：电流驱动型——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。电压驱动型——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。4.1电力电子器件的概念按照驱动电路信号的性质，分为两类：4.2半控型器件—晶闸管4.2.1晶闸管的结构与工作原理4.2.2晶闸管的基本特性4.2.3晶闸管的主要参数4.2.4晶闸管的派生器件晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRect

4、ifier——SCR）4.2.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构晶闸管的结构与工作原理式中1和2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式可得：按晶体管的工作原理，得：（1-2）（1-1）（1-3）（1-4）（1-5）晶闸管的结构与工作原理在低发射极电流下是很小的，而当发射极电流建立起来之后，迅速增大。阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。开通状态：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致1+2趋近于

5、1的话，流过晶闸管的电流IA，将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。4.2.2晶闸管的基本特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。晶闸管正常工作时的特性总结如下：4.2.2晶闸管的基本特性（1）正向特性IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在

6、1V左右。正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1）静态特性图1-8晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG4.2.2晶闸管的基本特性反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。图1-8晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性4.2.2晶闸管的基本特性1)开通过程延迟时间td(0.5~1.5s)上升时间tr(0.5~3s)开通时间t

7、gt以上两者之和，tgt=td+tr（1-6）100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA2)关断过程反向阻断恢复时间trr正向阻断恢复时间tgr关断时间tq以上两者之和tq=trr+tgr（1-7)普通晶闸管的关断时间约几百微秒2）动态特性图1-9晶闸管的开通和关断过程波形4.2.3晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压URRM——