电力电子技术讲稿(最新整理

电力电子技术讲稿(最新整理内容摘要：

i F u F t fr t 0 2V a) F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t I F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t 电力电子技术讲稿 13 图 15(b)开通过程 电力二极管的主要参数 1) 正向平均电流 IF(AV) 额定电流 ——在指定的管壳温 度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按 有效值相等的原则 来选取电流定额，并应留有一定的裕量。 2）正向压降 UF 在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。 3） 反向重复峰值电压 URRM 对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。 使用时，应当留有两倍的裕量。 4）反向恢复时间 trr trr= td+ tf 5）最高工作结温 TJM 结温 是指管芯 PN 结的平均温度，用 TJ 表示。 TJM是指在 PN结不致损坏的前提 下所能承受的最高平均温度。 TJM 通常在 125~175?C 范围之内。 6) 浪涌电流 IFSM 指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。 电力二极管的主要类型 按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能，特别是反向恢复特性的不同介绍。 1) 普通二极管 （ General Purpose Diode） U FP u i i F u F t fr t 0 2V 电力电子技术讲稿 14 又称整流二极管（ Rectifier Diode） 多用于开关频率不高（ 1kHz 以下）的整流电路 其反向恢复时间较长 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高 DATASHEET 2) 快恢复二极管 （ Fast Recovery Diode—— FRD） 简称快速二极管 快恢复外延二极管 （ Fast Recovery Epitaxial Diodes—— FRED），其 trr 更短（可低于 50ns）， UF 也很低（ 左右），但其反向耐压多在 1200V以下。 从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等 级。 前者 trr 为数百纳秒或更长，后者则在 100ns 以下，甚至达到 20~30ns。 DATASHEET 1 2 3 3. 肖特基二极管 (DATASHEET) 以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称 为肖特基势垒二极管（ Schottky Barrier Diode —— SBD）。 肖特基二极管的 弱点 反向耐压提高时正向压降会提高，多用于 200V以下。 反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。 肖特基二极管的 优点 反向恢复时间很短（ 10~40ns）。 正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。 反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。 电力电子技术讲稿 15 AAGGKKb) c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3 半控器件 — 晶闸管 晶闸管 （ Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956 年美国贝尔实验室发明了晶闸管。 1957 年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。 1958 年商业化。 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。 20 世纪 80 年代以来，开始被全控型器件取代。 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。 晶闸管的结构与工作原理 图 16 晶闸管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号 外形有螺栓型和平板型两种封装。 有三个联接端。 螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。 平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。 常用晶闸管的结构 电力电子技术讲稿 16 按 晶体管的工作原理 ，得： 111 C B OAc III ?? ? （ 11） 222 C B OKc III ?? ? （ 12） GAK III ?? （ 13） 21 ccA III ?? （ 14） 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 ： )(1 21 C B O 2C B O 1G2A ??? ?? ??? IIII （ 15） 图 17 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 工作原理 螺栓型晶闸管 晶闸管模块 平板型晶闸管外形及结构 电力电子技术讲稿 17 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 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。 其他几种可能导通的情况 ： 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 阳极电压上升率 du/dt过高 结温较高 光触发 光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中，称为 光控晶闸管 （ Light Triggered Thyristor——LTT）。 只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段 晶闸管的基本特性 晶闸管正常工作时的特性总结如下： 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。