电力电子器件及共性问题.ppt

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1、1,全控型器件及应用的共性问题,2&9.1 典型全控型器件2&9.2 电力电子器件应用的共性问题2&9.3 本章小结,坡茎培唬歉虹妥浮印决舷苹走兴剪役楞吏伙雇痰亿速召藏并衷报惜拆茵提电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,2,2&9.1 典型全控型器件,引言,20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代。典型代表 门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力 场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。,寇舰犊胎昔纷生桥未垮佯蜀死炒掀闰牟甫瑚铃尧龚舅琉绵尺慢艺治斤寡好电力电子器件及共性问题电力

2、电子器件及共性问题,3,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,*GTO是晶闸管的一种派生器件；四层结构，等效模型等*可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断；属于全控 型器件；*GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因 而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。,主要特点,*不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管，需承受 反压时，应和电力二极管串联。,焕彩陀瘩芜翼亲牡痈酮践酪嫁酬瀑寐腕孝俊躇贫与触制赚正媳怖沼穿吕槐电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,4,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-

3、Turn-Off Thyristor GTO）,GTO的关断机理：,主要就是利用门极负电流分流Ic1，并快速抽取V2管发射结两侧存储的大量载流子，以实现快速关断。,双晶体管等效模型,工艺改进,革牛咱哺闷锣咨粱本越废博郸髓辖歌悬瘪诀蛮煮叼捏杀锐猪宇沏嗡择战卤电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,5,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,在工艺结构上比SCR有改进：,*等效晶体管的电流放大倍数减小，经正反馈导通后接近临 界饱和状态，有利于减小关断时间和提高开关频率；但提 高通态压降、增加通态损耗。,*采用多GTO单元并联集成

4、结构，门极和阴极间隔排列，使 P2基区载流子均匀快速地从门极抽出，也不易造成局部 过热，di/dt耐量增大。,搞摇磷袁引骄径歉老跌脚隐谰橱百综利呻败韦震睁梅疽逸了队秧疡谦摸垂电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,6,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,纵云请龟酮滋聋谋终裁队皿达寨陛汽歪皂晋乍擂苔屏倔饺调真乘罚荤穴为电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,7,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,GTO的动态特性：,门极电流可撤除,强负脉冲,泞顽扁癣

5、赛盅咽介搂汹妮啊翘删食咐于囊熔演黔见献孺绦魂寒酋扮蹲惨角电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,8,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,与普通晶闸管类似，需经过延迟时间td和上升时间tr；开通时iG加一个大幅度正向脉冲，触发导通后门极电流可撤除。,开通过程：,关断过程：,与普通晶闸管不同，从iG负脉冲开始分成三个时间段：,储存时间ts：抽取饱和导通时储存的大量载流子，使等效晶 体管退出饱和。,下降时间tf：等效晶体管从饱和区退至放大区，阳极电流逐 渐减小。,尾部时间tt：残存载流子复合所用时间。,乌鹊针娥拱懊溅浮氧劝允茬摆篷赂千萧赴制婿绞弄刀弃暖桶

6、员媒膨妇壕傀电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,9,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,GTO的主要参数,关断时间toff,开通时间ton,开通时间：ton=td+tr,关断时间：toff=ts+tf,较短，约数s,比开通时间长许多,3)最大可关断阳极电流IATO,GTO额定电流。,手册可查,曲撬靴笔炽淹渣汝弊浇那钝旷泉肺散苍谋涩赐醇炒剑乐股横拽帽宣铲六嘿电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,10,电流关断增益off,off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。,最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最

7、大值IGM之比称为电流关断增益。,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,比如：一个额定电流为1000A的GTO，关断时门极负脉冲电流 峰值要200A，这是一个相当大的数值。,岔懒率跌吗反靳幻氓溢跟饼怖酷舶北蓖兑圈挫涣府雍因酸聊承揩先画菜揖电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,11,2&9.1 典型全控型器件,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）,GTO的主要优缺点：,优点：,在全控型器件中，电压电流容量最大（比SCR略小），开关速度比SCR高的多。,缺点：,关断电流增益小，门极负脉冲

8、电流大，驱动较困难，通态压降较大。,孝恶乡褪榨买汪措醚茁锑骋长痛吸惋闽襟逮缠铡隶毖觉枷收孪黔蛰午坝庶电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,12,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,GTR是耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction TransistorBJT），电流驱动型全控型器件。,GTR的结构,价匡贫宋力楞攻弥署踊疾傀即痔箍涨剿蜕涤僵斜雌搀芋恫朝膳虱蛊牧憾公电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,13,GTR的主要特点,*主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。,*采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结

9、构，电流 放大系数 较高。,*与普通BJT相比，多一个N-漂移区（低掺杂N区），耐压高。,单管GTR的 值比小功率的晶体管小得多，通常为10左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益。比如：两级复合达林顿管的电流放大系数=1 2,*在应用中，GTR一般采用共发射极接法。,*达林顿复合使饱和导通压降升高，使GTR的通态损耗增加。,例如：二重复合GTR的导通压降：,单管临界饱和压降约为 0.71.0V，则二重复合GTR的大致为1.42V,三重复合可达到23V。,怠倦讥镰碾茂颤陨姬互洪晰匈锋剥凶浴害莫偏晰署孕补篓按沾颐谷奏意葱电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,14,GTR的主要应用-GTR模

10、块,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,目的：改善GTR性能，方便使用以及提高可靠性。,绝缘处理,续流,提高关断速度,快恢复电力二极管,泄露电阻,遵功恬缘貌唤戴奔坯葫众射吊些打功旬摇箕期鹅替哉箍锯儿涟怕盒皂憋窜电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,15,GTR的基本特性-静态特性,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,GTR工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区，放大区过渡。,辗曼堡坝巨媳增胸氏倘私揉妊伍虫瓶帅相澈焕僳崎棵铝死对粹蛰汝疽环萝电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,16,GTR

11、的基本特性-动态特性,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,门极电流不可撤除直至关断,比GTO小,驱动GTR在临界饱和，提高关断速度，但导通压降增大。,开关速度比GTO、SCR快；电压电流容量比GTO小。,彻愤坍豁武竿脑贷墅惦明趴诺揍闽绿凤汲恭竭惶滚歧阐砌笺哈挪万迪墩斤电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,17,GTR的主要参数,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,1)最高工作电压,GTR上电压超过规定值时会发生击穿。,击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关。,BUcbo BUcex

12、 BUces BUcer BUceo,实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比BUceo低得多。,0-开路；x-反向偏置；s-短路；r-接电阻,乘蔑喘媚改艇甜桓睬崇牵浮诞簿早彩儿所于刚殃芥烛澡默买躲钵雇听脖锰电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,18,GTR的主要参数,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,2)集电极最大允许电流IcM,通常规定为下降到规定值的1/21/3时所对应的Ic,实际使用时，只能用到IcM的一半左右的裕量。,GTR的电流耐冲击能力远不如SCR和GTO。,3)集电极最大耗散功率PcM,最高工作温度下允许的耗散功率。也就是

13、说允许功耗与散热条件有关。,狈妙财姬溯盎嫩受郭姿裸悔撕妊害彭落烧握蹋碘冲术汕瞎尖枝镁拄搓详熊电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,19,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,GTR的二次击穿现象与安全工作区,一次击穿:,二次击穿:,集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿；,只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。,一次击穿发生时Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降。,GTR内部出现电流集中点局部发热，器件永久损坏，但管壳温度不明显。,创须砖裔果介日侦纱威勿胰妇润流沽宜忍筹棱口隆啼伺志抵差雍

14、九漆摸壕电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,20,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,烃员仗添希犬筐绦鹊袁相互坡淬哄概井讳醒挛瓤悉告友帅埠抄膜恬茸尽僻电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,21,2&9.1 典型全控型器件,电力晶体管（Giant TransistorGTR）,安全工作区（Safe Operating AreaSOA）,二次击穿功率,集电极最大耗散功率,冀躁独舅费噪送焙讣嘘徊核盂糖苑眠简擂之劝微兽泄胯辽侮锯懂笔釉生披电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,22,2&9.1 典型全控型器件,电力场效应晶体管（Po

15、wer MOSFET）,也分为结型和绝缘栅型（类似小功率FET）通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction TransistorSIT）,引言,电力MOSFET主要是指N沟道增强型,械戏讫霜紊耐庸蓄仑俺竖级筛苞泽蒂武浮州肘葵霓去妒彪磋琢礼栽冉皱隔电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,23,2&9.1 典型全控型器件,电力场效应晶体管（Power MOSFET）,工艺结构特点：,*只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型器件。,*电力MOSFET也是多元集成

16、结构。,*采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET）大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。,*按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的 VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。,请自学工作特性,减瘫表翌煽锈赁茸持垣温绕济橙鞭洼污戒烬蓝栈缔陪栏栅钙些殆唤亦躺淆电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,24,2&9.1 典型全控型器件,电力场效应晶体管（Power MOSFET）,1）符号上对照（NPN和N沟道）,相似之处,2）控制信号(基极和栅极，公共

17、端),3）电流流向（ce和ds）,不同之处,1）电流驱动和电压驱动器件之分,2）从使用角度分析压控方式过程,加正向电压 UGS=VT=6V 开启电压 导通加反向电压 快速关断,b,e,c,控制方式,前疹剪公垛肺果亿诊摸量堰们沥存南卯材呜榨些宫攒叹粮腕针藕胶锦脸灼电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,25,2&9.1 典型全控型器件,电力场效应晶体管（Power MOSFET）,VMOSFET开关速度最高的根本原因：,影响开关速度的主要因素：,开关时间主要决定于栅极输入电容Cin的充放电快慢，应尽可能减小栅极回路内阻 的值，从而减小时间常数,从机理上属于单极型（多子）导电器件，主要是通过

18、电场感应控制反型层沟道宽度，从而实现导电。,不存在正偏PN结所固有的载流子存储效应（失去了电导调制效应），也不存在少子复合问题，这是根本原因。,丰专酝蚜由仿充务爽求败柒入毕氦荣愁斩邵利滥孜炔粉奶缚乾勒到毛晾绸电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,26,2&9.1 典型全控型器件,电力场效应晶体管（Power MOSFET）,VMOSFET的优缺点：,*优点：,*缺点：,电压电流容量最小（全控）；通态压降较大，即ID增大，则压降随之增大（因无正向PN结的电导调制效应）,开关频率最高；驱动电流小，易驱动，通态电阻具有正温度系数（有利于器件并联均流）。,GS 阻抗高，容易积累较多电荷，形成强

19、内部电场，一般在不用时将GS之间短接，以防静电击穿。,沿汗弦抚誊萝嗓橙热阻鸦包滥蠢到脓画恕狰妖弓赛赎冤甫蘑竞坝腔亚馏涨电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,27,2&9.1 典型全控型器件,绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor IGBT或IGT）,*GTR的特点,双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。,*MOSFET的优点,单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。,IGBT 是将GTR和MOSFET取长补短结合而成的复合器件，具有好的特性，

20、已是市面上的主导器件。,撑窖鲸绵渠柒摔架隆旦涎蹋串赁成泼赋液疗铜骑谅炭以执秩勿茸示看署钳电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,28,2&9.1 典型全控型器件,绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor IGBT或IGT）,*IGBT的符号及控制方式,压控器件，通断由栅射极电压UGE决定。,导通：UGEUGE(th)时，MOSFET内形成沟道;为晶体管提供基极电流，IGBT导通。,导通压降：电导调制效应使电阻RN减小,使通态压降小。,关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET 内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。,脸梦顶乏

21、湖柠趁茧惑梭卯嚷羌黔坝落购匝衙况磅惰驾媒百蚤典思黔泽娄插电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,29,2&9.1 典型全控型器件,绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor IGBT或IGT）,*IGBT的主要特点,*开关速度高，开关损耗小;,*开关频率略低于MOSFET;,*电压电流容量大，高于GTR;,*驱动电流小，驱动电路简单;,其它新型器件自学,撵添岭嘱年易嘴兵屑灯肉埔擒这滦蔓焉挂者掖伞郝要兼除舶辙搭钩疙夜隆电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,30,总 结,电压驱动型：特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简 单，工作频率高

22、。电流驱动型：特点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗 小，但工作频率较低，所需驱动功率大,驱动电路 较复杂。,寻容缸舍票严儒届棱项潞饶报槽苛防咽育嘲衔裤盾刑硼啤羔铆凑品拳摹即电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,31,当前的格局:电压电流额定值由高到低:SCR、GTO、IGBT、GTR、P-MOSFET。工作频率由高到低：P-MOSFET、IGBT、GTR、GTO、SCR。,总 结,掳顺农赌犀撤斧先崔砒螟灶权埂竞朴讽米汛象捣滋穿夷缴汪祭掠后扑冶靶电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,32,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,驱动电路主电路与

23、控制电路之间的接口。可使电力电子器件工作在较理想的开关状态；在驱动电路中设置对器件或整个装置的一些保护措施。,驱动电路的基本任务:,*将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。（半控型器件、全控型器件）,*提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。,1、引言,锦驼妊爱励乌赖氏疾任良背记诲隶侥坪丙剧醋左威酉愧腻冕庶皮矣勾负嗣电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,33,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,光隔离-一般采用光电耦合器。,磁隔离-通常采用脉冲变压器，多用于晶闸管

24、触发电路中。,桥帛枫底菠男皮硷凹镐戚套烃愁啮锯姑佬粮秧泅熔娄蔑蛊给颤喧饰敛染帛电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,34,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,2、晶闸管触发电路,作用：产生门极触发脉冲，保证SCR需要时由阻断转为导通。,限流电阻,*V1、V2导通时,*V2关断时,UVD3=UGK,产生输出脉冲,防止负脉冲和干扰,熟撼伸黎缕崔豹摧墓谦躺晒扑样熊坊烟辙匣甘兹逻爷灾眷柿旺练盯杀痔诸电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,35,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,3.电流驱动型器件的驱动电路,通常包括开通驱动电路、关

25、断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式。,*GTO驱动电路-大容量电路的场合,直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，可得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较广，但其功耗大，效率较低。,革兄堤叶伯垂贮壳藕恰逐启般瞄剩乱幂垄搅丽帐蛔驯撼榷赦愈颐击攀蜘扦电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,36,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,*GTO直接耦合式驱动电路,守峡哪膊燕惭泣拆两度筷捎惟蜕旋震腋愿历史妒掖恿芯毅斑瞻婶辗粕绍框电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,37,二极管VD1和电容C1提供+5V电压 VD2、VD3

26、、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压 VD4和电容C4提供-15V电压,典型的直接耦合式GTO驱动电路：,V1 开通时，输出正强脉冲 V2 开通时输出正脉冲平顶部分 V2 关断而V3开通时输出负脉冲 V3 关断后R3和R4提供门极负偏压,偷式岔廖慎胡帐嗜蝗篇坠遭龋及糠怯昌绵诵亥貉雹葬窒黔兜布犹畸摔幕称电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,38,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,*GTR驱动电路,3.电流驱动型器件的驱动电路,开通驱动电流应使GTR处于临界饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。,关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间

27、和关断损耗，关断后在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。,构成贝克箝位电路，即抗饱和电路,间御铸丸兑烟辊削察乒衬描储惧械琵垒瞬希炮颗庇氯钙惰走填鉴弓样取怔电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,39,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,*GTR驱动电路,电气隔离,晶体管放大电路,嘴必纲丹蝴裔靳坚宵痞癸嘿借诌坟捌俩炮寇氛声羚周羌挟弟留坍鞘菏释燕电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,40,GTR的驱动电路分析：,*二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成贝克箝位抗饱和电路。,负载较轻时，V5发射极电流全注入V，会使V过饱和。当V过饱和使得集电极电位低

28、于基极电位时，VD2会自动导通，使多余的驱动电流流入集电极，维持Ubc0。,*C2-加速开通过程的电容，也有储能作用。,开通时，R5被C2短路。可实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通。,*关断驱动电路：由C2、V6、Vs、VD4、R5构成。,*V导通时，C2电容极性为左“+”右“-”。,*当V5截止、V6导通，C2先通过V6、V的发射结和VD4放电，使V截止；,*接着，VS 使C2 继续放电。VS上的电压使V的发射结反偏；,*C2还通过R5放电。（开通充电储能，关断释放能量）,鸿会个唾忍蘑售完叮蹲晴覆划旅震匿灯身旅瓦峰酬靡墨绰浆犁寡奴括谅书电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题

29、,41,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,4.电压驱动型器件的驱动电路,电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。要求驱动电路具有较小的输出电阻，使Cin快速充电，快速建立驱动电压。,栅源、栅射极间驱动电压一般取15V左右，关断时，施加-10V左右的负驱动电压，有利于减小关断时间和关断损耗。,在栅极串入一只数欧至数十欧电阻，可以减小寄生振荡。电阻阻值随驱动器件电流增大而减小。,蛛雍柱诫幌框噬髓闪关呐寂董豪诌割步厌煞当痹痒侥勋垒联揣赫孟答她熊电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,42,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,电力MO

30、SFET的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大两部分,V2，V3互补功放,高速放大器输入高电平，,高速放大器输入低电平，,UGS=+15V,UGS=-10V,双向限幅保护,鹤厦娶磁抚汽破遍划钥脯獭惫府到膜檀砷俏那摩婴募皑吕埔蚕喇译祭悬忽电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,43,IGBT的驱动电路-多采用专用的混合集成驱动器(过流保护),2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的驱动电路,IGBT,埔孤魏缝裳邪灌苗含岁忘椎闲与侗窃淆慢鞭讲剁釉烁猿徽翅煌顿泞聘九商电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,44,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,1.

31、过电压的产生及过压保护,外因过电压：主要来自电力系统的开关操作（如分、合闸等）、电网波动、闪变、电网谐波污染以及雷击等引起的 浪涌尖峰。这些影响会由供电变压器电磁感应，或 经变压器绕组分布电容静电感应耦合到PE装置中。,内因过电压：是指在PE装置内部、电力电子器件控制换流的开关 过程中，由于电流发生突变会因线路电感而在器件 两端产生的过电压。,怨靖秆藤闲绳成庞氢觅出壕羊粒畅需慈壬舆祖椅躁寻墨茫舌樱劲爪览赤拟电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,45,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,外因过电压抑制措施:1)RC过电压抑制电路最为常见。,RC过电压抑制电路可接于

32、供电变压器的两侧（供电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧），或电力电子电路的直流侧。,梭肄歇束虽挖拔逻究脓镰药操另惯滩执滁获寄句装昏把氰骤词赫瓣却孙耍电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,46,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,外因过电压抑制措施:2)整流式RC阻容吸收电路。,常用于大容量电力电子装置中。,罢呻肯拘氨隋垛屑泅肝所惨找盅供桃柄跺吹氮刻旺陀谰志乳却建毛疡篷壶电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,47,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,2.过电流保护-过载和短路,过电流保护的方式主要有：,*快速熔断器、直流快速断路

33、器或者过流继电器。,*电子电路保护,1）对电动机起动的冲击电流或过载等变化较慢的过电流，可 以利用控制系统本身调节器对电机电流进行限制。,2）设置专门的过电流保护电子电路，利用电流互感器、霍尔电 流传感器或者取样电阻来检测电流，当电流超过一定门限 时，驱使网侧断路器分断，或通过电子保护电路去控制触发 电路、驱动电路或直接关断主电路器件。,3）专门的电子热保护实现过载保护。,普迸纱泅疫戏杖桃格戍培跪均禁煽包刮赵餐同翌败诺秋顶埂莽煮及贬于河电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,48,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,3.缓冲电路(Snubber),作用：防止PE系

34、统内因过电压尖峰，保护器件，减小开关损耗。,1)关断缓冲电路(RCD)-du/dt 抑制电路,吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。,2)开通缓冲电路(LRD)-di/dt 抑制电路,抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。,*充放电型RCD缓冲电路，适用于中等容量的场合。,*电路中使用中大功率无感电阻、高压无感电容、快恢复高压二极管。,深疤冒洛丛炽寿疆鞠胸常掳磨刽力狗仆奏脯烬菩愈赘镐阳脚嗅论撅质兆沪电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,49,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,RCD缓冲电路作用分析:,无缓冲电路：,

35、V开通时电流迅速上升，di/dt 很大,关断时du/dt 很大，并出现很高的过电压。,有缓冲电路：,V开通时：Cs通过Rs向V放电，使iC先上一个台阶，以后因有Li，iC上升速度减慢。,V关断时：负载电流通过VDs向Cs充电，减轻了V的负担，抑制了du/dt和过电压。,*减缓du/dt；*吸收尖峰；*充电分流使V电流减小,获挡融辗额白笛贩蜒痹万馏奥灸鄂昌割尸矗扯蜘哈鼠蔑射热沛缴梁豆乖掣电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,50,2&9.2 电力电子器件应用的共性问题,电力电子器件的保护,4.RC简单吸收电路,主要用于小容量全控器件和中大容量SCR、二极管和继电器线圈。SCR正反向均有阻

36、断作用，不宜采用RCD吸收。,IGBT,SCR,危窘咬挫理擒缮府乙褪慧峦枚损茵灼褒杠牟子褥颁垛玄玻夸熊之囚熊亢种电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,51,2&9.3 本章小结,主要内容：全面介绍各种主要电力电子器件的基本结构、工作原理、基本特性和主要参数等。集中讨论电力电子器件的驱动、保护等共性问题。,电力电子器件类型归纳 单极型：电力MOSFET 双极型：电力二极管、晶闸管、GTO、GTR 复合型：IGBT,缎蹭挝阳峨弄槽篮酸惺恃浦刑绸印玫珍哨锥认沪玄生唤叼筷棚妮障跃奎隘电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,52,作业,P42 6,8,P206 2,3,4,5,伎读阻惶步顿俗镇逢停肉双俘饰骄纯策示续伎迄潭索章皮蹿裹袍嗓怠奠寸电力电子器件及共性问题电力电子器件及共性问题,