常用電力電子器件原理及選擇

第二章常用電力電子器件原理及選擇[教學(xué)目的與要求]：了解變頻器中使用的功率半導(dǎo)體器件的種類(lèi)掌握各類(lèi)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和工作原理了解它們的應(yīng)用特點(diǎn)[本章重點(diǎn)]：1．各類(lèi)半導(dǎo)體器件的工作特點(diǎn)2．智能電力模塊的結(jié)構(gòu)與工作特點(diǎn)2.1變頻器的主電路結(jié)構(gòu)

變頻器輸出電路-三相逆變器的工作過(guò)程

逆變器中的關(guān)鍵問(wèn)題——換流實(shí)現(xiàn)方法——電力電子器件基本要求：能夠承受足夠大的電壓和電流允許頻繁地開(kāi)關(guān)，且控制方便2.2常用的電力電子器件SCR——可控硅（晶閘管)GT0——門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTR——大功率晶體管IGBT——絕緣柵雙極型晶體管IGCT——集成門(mén)極換流晶閘管MOSFET——金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管SIT——靜電感應(yīng)晶體管SITH——靜電感應(yīng)晶閘管MCT——控制晶閘管IPM——智能電力模塊一、晶閘管1.一般晶閘管電路1.串聯(lián)電感式電壓型逆變器L——換流電感C——換流電容VD——回饋二極管R——換流衰減電阻VT——主晶閘管電路2.帶輔助晶閘管換流的電壓型逆變器VT1’一VT6’---輔助晶閘管

CA~CC---換流電容器L1~L6---換流電感

LA~LC---di/dt抑制電感

2.門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO) 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO)具有普通晶閘管(SCR)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，如耐壓高，電流大，控制功率小等。但它具有自關(guān)斷能力，屬于全控器件。GT0的外形和SCR一樣，內(nèi)部也是四層三端器件；但制作工藝和SCR不同，因而具有靈敏度較高的自關(guān)斷能力。缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)頻率不高，一在2kHz以下。二、功率晶體管(GTR)

三、功率場(chǎng)效應(yīng)管功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作特點(diǎn)①控制方便，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。②自關(guān)斷能力強(qiáng)，因而開(kāi)關(guān)頻率高(≤20MHz)。③輸入阻抗極高，可以用TTL器件或CMOS器件直接驅(qū)動(dòng)。

(a)直接驅(qū)動(dòng)

(b)變壓器隔離驅(qū)動(dòng)

(c)光隔離驅(qū)動(dòng)四、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

結(jié)構(gòu)版：由場(chǎng)濃效應(yīng)桶晶體女管(M寫(xiě)OS沸FE婆T)和功襖率晶把體管(G料TR秋)模塊裁組合跡而成工作療特點(diǎn)——與場(chǎng)饅效應(yīng)蹲晶體削管類(lèi)沙同，追屬于吊電壓室控制圓型①輸入潤(rùn)阻抗砌高，傘開(kāi)關(guān)宋速度公快(開(kāi)關(guān)宵頻率淘高≤20歪k廊Hz；②電流廟波形預(yù)比較叛平滑穩(wěn)，電絹動(dòng)機(jī)歐基本與無(wú)電斃磁噪抱聲，問(wèn)電動(dòng)盒機(jī)的盛轉(zhuǎn)矩哲增大；③驅(qū)動(dòng)宏電路杏簡(jiǎn)單吉，已辮經(jīng)集旬成化搖。五、集成直門(mén)極篇換流度晶閘筐管(I砌GC姨T)集成醬門(mén)極母換流猜晶閘弄管(I墊GC薦T)將門(mén)錘極驅(qū)亭動(dòng)電送路與特門(mén)極萬(wàn)換流績(jī)晶閘獎(jiǎng)管(G它CT沉)集成葬于一蒙體，散門(mén)極化換流事晶閘枕管(G并CT歲)是在妥可關(guān)誤斷晶布閘管(G斷TO炸)的基請(qǐng)礎(chǔ)上臣開(kāi)發(fā)少出來(lái)塑的一訓(xùn)種新腥的電長(zhǎng)力半太號(hào)器山件。六、MO饒S控制疾晶閘食管MO遠(yuǎn)S控制婚晶閘務(wù)管(M殺CT墾)是將MO赤SF味ET與晶鮮閘管符復(fù)合疲而得舉到的樸器件七、鼻電力嫁半導(dǎo)突體器象件的芬應(yīng)用油特點(diǎn)

名稱(chēng)

文字符號(hào)控制方式

最高電壓、電流及開(kāi)關(guān)頻率晶閘管TH(SCR)電流最高電壓l000～4000V最大電流l000～3000A最高頻率l～10kHz功率晶體管GTR

電流

最高電壓450～1400V

最大電流30～800A

最高頻率l0～50kHz

電力場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET

電壓

最高電壓50～1000V

最大電流l00～200A

最高頻率500kHz～200MHz

絕緣柵雙極晶體管IGBT

電壓

最高電壓l800～3300V

最大電流800～1200A

最高頻率l0～50kHz

集成門(mén)極換流晶閘管IGCr

電壓

最高電壓4500～6000V

最大電流4000～6000A

最高頻率20～50kHzMOS控制晶閘管MCT

電壓

最高電壓450～3300V

最大電流400～1200A

最高頻率l00kHz～1MHz八、智能洗電力保模塊(I唱PM醋)智能色電力設(shè)模塊(I壤PM績(jī))是將濤用于甜逆變扛的半云導(dǎo)體郊器件(目前期，多敵用IG傾BT苦)和其暑配套艷的驅(qū)凳動(dòng)電縣路、賭保護(hù)幼電路脈、檢劉測(cè)電負(fù)路以盾及某葉些接族口電擁路集腹成在樣一起筆的電渣路模仁塊，擱是電助力集斬成電挎路PI噴C的一纖種。射智能腿