第1章电力电子器件第五讲

1、v 1.1 、电力电子器件的基本模型、电力电子器件的基本模型 v 1.2 、电力二极管电力二极管 v 1.3 、晶闸管晶闸管v 1.4 、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 1.5 、电力晶体管电力晶体管 v 1.6 、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 1.7 、绝缘栅双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管 v 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件v 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护第第1章、电力电子器件章、电力电子器件 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4

2、集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT） MCTMCT自自2020世纪世纪8080年代末问世，已生产出年代末问世，已生产出300A/2000V300A/2000V、1000A/1000V1000A/1000V的器件；的器件； 结构：结构：是晶闸管是晶闸管SCR和场效应管和场效应管MOSFET复合而成复合而成的新型器件，其的新型器件，其主导元件主导元件是是SCR，控制元件控制元件是是MOSFET； 与与IGBTIGBT一起竞争发展，但经过一起

3、竞争发展，但经过1010多年的努力，其关键多年的努力，其关键技术没有打的突破，电压和电流容量远未达到预期数技术没有打的突破，电压和电流容量远未达到预期数值，未投入实际应用。而其竞争对手值，未投入实际应用。而其竞争对手IGBTIGBT却进展飞速，却进展飞速，目前从事目前从事MCTMCT研究的人不多研究的人不多。 特点：特点：耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗高、驱动功率小、开关速度高；高、驱动功率小、开关速度高； 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.

4、8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 1.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SIT） 它是一种节型场效应晶体管。单极型多子导电的器它是一种节型场效应晶体管。单极型多子导电的器件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力强等优点；稳定性好、抗辐射能力强等优点； 广泛用于高频感应加热设备广泛用于高频感应加热设备( (例如例如200kHz200kHz、200kW200kW的的高频感应加热电源高频感应加热电源) )。并适用于

5、高音质音频放大器、。并适用于高音质音频放大器、大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以及空间技术等领域。及空间技术等领域。缺点：缺点：1.1.栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通型器件，使用不方便，未流行开。为正常导通型器件，使用不方便，未流行开。 2.2.通态电阻大，通态损耗也较大。通态电阻大，通态损耗也较大。 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.

6、5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.2 静电感应晶闸管（静电感应晶闸管（SITH） SITHSITH是两种载流子导电的双极型器件，具有电导是两种载流子导电的双极型器件，具有电导调制效应，通态压降低，通流能力强调制效应，通态压降低，通流能力强；优点：优点：与与GTO相比，相比，SITH的的通态电阻小、通态压通态电阻小、通态压降低、开关速度快、损耗小、降低、开关速度快、损耗小、di/dtdi/dt及及du/dtdu/dt耐量耐量高等；高等； 应用：应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开应用在直流调速系统，高频加热电源和开

7、关电源等领域；关电源等领域； 缺点：正常导通型，也有正常关断型；电流关断缺点：正常导通型，也有正常关断型；电流关断增益小；增益小；制造工艺复杂，成本高；制造工艺复杂，成本高； dtdidtdu 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 其它新型电力电子器件其它新型电力电子器件1.8.4 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（IGCT/GCT） IGCT ：（Integrated Gate-Commutated

8、 Thyristor） 也称也称GCT（Gate-Commutated Thyristor）集成门极换流晶闸管。集成门极换流晶闸管。 20 20世纪世纪9090年代后期出现。结合了年代后期出现。结合了IGBTIGBT与与GTOGTO的优点，的优点，容量与容量与GTOGTO相当，开关速度快相当，开关速度快1010倍，且可省去倍，且可省去GTOGTO庞大而庞大而复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动功率仍很大；复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动功率仍很大； IGCT IGCT可望成为高功率高电压低频电力电子装置的优可望成为高功率高电压低频电力电子装置的优选功率器件之一。选功率器件之一。 1.8.1 静电感

9、应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 2020世纪世纪8080年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块。装在一个模块中，称为功率模块。 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 对工作频率高的电路，可大大减小线路

10、电感对工作频率高的电路，可大大减小线路电感( (引线短引线短) )，从而简化对保护和缓冲电路的要求。从而简化对保护和缓冲电路的要求。 将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（Power Integrated CircuitPower Integrated CircuitPICPIC）。）。 三大障碍：电绝缘（高低压）、热绝缘（器件发热对三大障碍：电绝缘（高低压）、热绝缘（器件发热对控制电路有影响），防电磁干扰（开关速度快时）控制电路有影响），防电磁干

11、扰（开关速度快时） PIC （Power Integrated Circuit）：）：v 类似功率集成电路的还有许多名称，但实际类似功率集成电路的还有许多名称，但实际上各有侧重上各有侧重: 高压集成电路高压集成电路（High Voltage IC，简称，简称HVIC，一般指横向高压器件与逻辑或模拟控，一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成）制电路的单片集成）; 智能功率集成电路智能功率集成电路（Smart Power IC，简称，简称SPIC，一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控，一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成）制电路的单片集成）; 智能功率模块智能功率模块（Intel

12、ligent Power Module，简称简称IPM，专指，专指IGBT及其辅助器件与其保护和及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能驱动电路的单片集成，也称智能IGBT）。）。1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 v 1.1 、电力电子器件的基本模型、电力电子器件的基本模型 v 1.2 、电力二极管电力二极管 v 1.3 、晶闸管晶闸管v 1.4 、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 1.5 、电力晶体管电力晶体管 v 1.6 、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 1.7 、绝缘栅双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管 v 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力

13、电子器件v 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护第第1章、电力电子器件章、电力电子器件 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护v 1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式v 1.9.2 驱动电路驱动电路v 1.9.3 保护电路保护电路v 1.9.4 缓冲电路缓冲电路v 1.9.5 散热系统散热系统1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式 在图在图1.9.11.9.1中，中，T T1 1、T T2 2表示由两个电力表示由两个电力半导体器件组成的导电臂，当半导体器件组成的导电臂，当T T1 1关断，关断，T T2 2导导

14、通时，电流流过通时，电流流过T T2 2；当；当T T2 2关断，关断，T T1 1导通时，导通时，电流电流i i从从T T2 2转移到转移到T T1 1。图图1.9.1 桥臂的换流桥臂的换流 电力半导体器件可以用切断或接通电流电力半导体器件可以用切断或接通电流的开关表示。的开关表示。l 定义：电流从一个臂向另一个臂转移的定义：电流从一个臂向另一个臂转移的过程称为换流（或换相）。过程称为换流（或换相）。 （1 1）器件换流：）器件换流：利用电力电子器件自身所有的关断能利用电力电子器件自身所有的关断能力进行换流称为器件换流。力进行换流称为器件换流。 （2 2）电网换流：）电网换流：由电网提供换流

15、电压使电力电子器件由电网提供换流电压使电力电子器件关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为电网换关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为电网换流。流。 （3 3）负载换流：）负载换流：由负载提供换流电压，使电力电子器由负载提供换流电压，使电力电子器件关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为负载件关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为负载换流。凡是负载电流的相位超前电压的场合，都可以换流。凡是负载电流的相位超前电压的场合，都可以实现负载换流。实现负载换流。1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式一般来说，换流方式可分为以下四种：一般来说，换流方式可分为以下四种： 在晶闸管在晶闸

16、管T T处于导通状态时处于导通状态时, ,预预先给电容先给电容C C按图中所示极性充电。按图中所示极性充电。如果合上开关如果合上开关 S S，就可以使晶闸管，就可以使晶闸管T T被加反压而关断。被加反压而关断。 图图1.9.2 脉冲电压脉冲电压 换流原理图换流原理图 1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式 脉冲电压换流原理：脉冲电压换流原理：（4 4）脉冲换流：）脉冲换流： 设置附加的换流电路，由换流电路设置附加的换流电路，由换流电路内的电容提供换流电压，控制电力电子内的电容提供换流电压，控制电力电子器件实现电流从一个臂向另一个臂转移器件实现电流从一个臂向另一个臂转移称为脉冲

17、换流，有时也称为强迫换流或称为脉冲换流，有时也称为强迫换流或电容换流。电容换流。l 脉冲换流有脉冲换流有脉冲电压换流脉冲电压换流和和脉冲电流换流脉冲电流换流。 晶闸管晶闸管T T处于导通状态时，预先给电容处于导通状态时，预先给电容C C按图按图中所示的极性充电。中所示的极性充电。 图图(b)(b)中，接通开关中，接通开关S S后，后， (1)C (1)C通过通过T T放电，放电，L L充电，正向电流逐渐增大充电，正向电流逐渐增大到最大；到最大； （2 2）L L经经T T放电续流，放电续流，C C充电，下正上负，直充电，下正上负，直到正向电流减小到到正向电流减小到0 0，L L放电结束，放电结

18、束，C C充电结束；充电结束； （3 3）C C经经D D放电，放电，L L充电，反向电流逐渐增大充电，反向电流逐渐增大到最大，直到到最大，直到C C放电结束，放电结束，L L充电结束；充电结束； （4 4）L L经经D D放电放电C C充电，上正下负，反向电流充电，上正下负，反向电流逐渐减小到逐渐减小到0 0， L L放电结束，放电结束，C C充电结束。充电结束。 整个周期结束。整个周期结束。图图1.9.3 脉冲电流脉冲电流 换流原理图换流原理图 1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式 脉冲电流换流原理脉冲电流换流原理: : 1.9.2 驱动电路驱动电路 将信息电子电路传来

19、的信号按控制目标的要求，转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。通或关断的信号。 对半控型器件只需提供开通控制信号。对半控型器件只需提供开通控制信号。 对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。断控制信号。 在高压变换电路中，需要时控制系统和主电路之间进在高压变换电路中，需要时控制系统和主电路之间进行电气隔离，这可以通过脉冲变压器或光耦来实现。行电气隔离，这可以通过脉冲变压器或光耦来实现。 驱动电路的基本任务：驱

20、动电路的基本任务： 作用：作用：产生符合要求的门极触产生符合要求的门极触发脉冲，决定每个晶闸管的触发脉冲，决定每个晶闸管的触发导通时刻。发导通时刻。 图图1.9.41.9.4为基于脉冲变压器为基于脉冲变压器TRTR和三极管放大器的驱动电路。和三极管放大器的驱动电路。 工作原理：工作原理：当控制系统发出的当控制系统发出的高电平驱动信号加至三极管放高电平驱动信号加至三极管放大器后，变压器大器后，变压器TRTR输出电压经输出电压经D D2 2输出脉冲电流触发输出脉冲电流触发SCRSCR导通。导通。当控制系统发出的驱动信号为当控制系统发出的驱动信号为零后，零后，D D1 1、D DZ Z续流，续流，T

21、RTR的原边的原边电压速降为零，防止变压器饱电压速降为零，防止变压器饱和。和。1.9.2 驱动电路驱动电路图图1.9.4 带隔离变压器的带隔离变压器的SCR驱动电路驱动电路 图图1.9.51.9.5光耦隔离的光耦隔离的SCRSCR驱驱动电路。动电路。工作原理：工作原理：当控制系统发当控制系统发出驱动信号致光耦输入端出驱动信号致光耦输入端时，光耦输出电路中时，光耦输出电路中R R上的上的电压产生脉冲电流触发电压产生脉冲电流触发SCRSCR导通。导通。图图1.9.5 光耦隔离的光耦隔离的SCR驱动电路驱动电路 1.9.2 驱动电路驱动电路开通：开通：在门极加正驱动电流。在门极加正驱动电流。2GTO

22、的驱动电路的驱动电路lGTO的几种基本驱动电路：的几种基本驱动电路：l关断：关断：在门极加很大的负电流在门极加很大的负电流 1）图）图1.9.6(a) 晶体管导通、关断过晶体管导通、关断过程：程： 电源经使电源经使GTO触发导通，电触发导通，电容充电，容充电， 电压极性如图示。当关电压极性如图示。当关断时，电容放电，反向电流使断时，电容放电，反向电流使GTO关断。关断。 起开通限流作用，在起开通限流作用，在SCR阳阳极电流下降期间释放出储能，补偿极电流下降期间释放出储能，补偿GTO的门极关断电流，提高了关断能的门极关断电流，提高了关断能力。力。 该电路虽然简单可靠，但因无独立该电路虽然简单可靠

23、，但因无独立的关断电源，的关断电源， 其关断能力有限且不易其关断能力有限且不易控制。另一方面，电容上必须有一控制。另一方面，电容上必须有一定的能量才能使定的能量才能使GTO关断，故触发关断，故触发的脉冲必须有一定的宽度。的脉冲必须有一定的宽度。 1.9.2 驱动电路驱动电路图1.9.6(a) 2. GTO的几种基本驱动电路：（续）的几种基本驱动电路：（续）导通和关断过程：图导通和关断过程：图1.9.6(b)导通：导通：1、2导通时导通时GTO被触发；被触发；关断：关断：1、2关断和关断和SCR、SCR 导通时导通时GTO门极与阴极间流过门极与阴极间流过 负电流而被关断；负电流而被关断； 1.9

24、.2 驱动电路驱动电路l图图1.9.6(b)2. GTO的几种基本驱动电路：（续）的几种基本驱动电路：（续）l 由于由于GTO的开通和关断均依赖于的开通和关断均依赖于一个独立的电源，故其关断能力强且一个独立的电源，故其关断能力强且可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲；可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲； 1.9.2 驱动电路驱动电路 图图1.9.6(c)中，导通和关断用两中，导通和关断用两个独立的电源，开关元件少，电个独立的电源，开关元件少，电路简单。路简单。 图图1.9.6(d)，对于，对于300A以以上的上的GTO，用此驱动电路，用此驱动电路可以满足要求。可以满足要求。 1.9.2 驱动电路驱动电路

25、 1) 作用作用: 将控制电路输出的控制信号放大到将控制电路输出的控制信号放大到足以保证足以保证GTR可靠导通和关断的程度。可靠导通和关断的程度。 2) 功能功能: 提供合适的正反向基流以保证提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断可靠导通与关断(期望的基极驱动电流期望的基极驱动电流波形如图波形如图1.9.7 所示所示)。 实现主电路与控制电路的隔离。实现主电路与控制电路的隔离。 具有自动保护功能，以便在故障发具有自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号，避免损坏生时快速自动切除驱动信号，避免损坏GTR。 电路尽可能简单、工作稳定可靠、电路尽可能简单、工作稳定可靠、抗干扰能力强

26、。抗干扰能力强。图图1.9.7 理想的基极理想的基极驱动电流波形驱动电流波形 3GTR的驱动电路的驱动电路 3GTR的参考驱动电路（续）的参考驱动电路（续） 图图1.9.8 双电源驱动电路双电源驱动电路 控制电路用光耦实现电隔离，控制电路用光耦实现电隔离，正负电源供电。当输入端正负电源供电。当输入端S为低为低电平时，电平时，T1、T3导通，导通， T4、T5截止，截止，B点电压为负，给点电压为负，给GTR基基极提供反向基流，此时极提供反向基流，此时GTR(T6)关断。当关断。当S端为高电平时，端为高电平时， T1、T3截止，截止， T4、T5导通，导通，T6流过正向基极电流，流过正向基极电流，

27、此时此时GTR导通。导通。 由于由于IGBT的输入特性几乎和的输入特性几乎和VDMOS相同相同(阻抗高，阻抗高，呈容性呈容性)所以，要求的驱动功率小，电路简单，用于所以，要求的驱动功率小，电路简单，用于IGBT的驱动电路同样可以用于的驱动电路同样可以用于VDMOS。 1.9.2 驱动电路驱动电路图图1.9.11 采用脉冲变压器采用脉冲变压器 隔离的栅极驱动电路隔离的栅极驱动电路 控制脉冲控制脉冲 经晶体管经晶体管T放大后送到脉冲变压器，放大后送到脉冲变压器，由脉冲变压器耦合，并由脉冲变压器耦合，并经经 、 稳压限福后稳压限福后驱动驱动IGBT。脉冲变压。脉冲变压器的一次侧并联了器的一次侧并联了

28、 续续流二极管流二极管D1，以防止，以防止T中可能中可能 出现的过电压。出现的过电压。R1限制限制栅极驱动栅极驱动电流电流的大小，的大小，R1两端并联两端并联了了加速二极管加速二极管来提高开来提高开通速度。通速度。l4MOSFET和和IGBT的驱动电路的驱动电路 至此v 1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式v 1.9.2 驱动电路驱动电路v 1.9.3 保护电路保护电路v 1.9.4 缓冲电路缓冲电路v 1.9.5 散热系统散热系统 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护1.9.3 保护电路保护电路 电力电子系统在发生故障时可能会发生过电力电子系统在发

29、生故障时可能会发生过电流、过压，造成开关器件的永久性损坏。电流、过压，造成开关器件的永久性损坏。 过流、过压保护包括器件保护和系统保护过流、过压保护包括器件保护和系统保护两个方面。检测开关器件的电流、电压，保护两个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故造成事故 。 过电压过电压外因过电压和内因过电压。外因过电压和内因过电压。v 外因过电压：外因过电压：

30、主要来自雷击和系统中的操作过程主要来自雷击和系统中的操作过程（由分闸、合闸等开关操作引起）等外因。（由分闸、合闸等开关操作引起）等外因。v 内因过电压：内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。关过程。 (1) 换相过电压：换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。小，会由线路电感在器件两端感应

31、出过电压。 (2) 关断过电压：关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。1.9.3 保护电路保护电路l1过电压保护过电压保护 电力电子系统中常用的过电压保护方案：电力电子系统中常用的过电压保护方案： 图中交流电源经交流断路器图中交流电源经交流断路器S送入降变压器送入降变压器T。当雷电过电压从电网。当雷电过电压从电网窜入时，避雷器窜入时，避雷器F将对地放电防止雷电进入变压器。将对地放电防止雷电进入变压器。C0为静电感应过电压抑为静电感应过电压抑制电容，当交流断路器合闸时，过电压经制

32、电容，当交流断路器合闸时，过电压经C12耦合到耦合到T的次极，的次极，C0将静电感将静电感应过电压对地短路，保护了后面的电力电子开关器件不受操作应过电压对地短路，保护了后面的电力电子开关器件不受操作1.9.3 保护电路保护电路图图1.9.17 电力电子系统中电力电子系统中l常用的过电压保护方案常用的过电压保护方案 过电压的冲击。过电压的冲击。C1R1是过电压抑制是过电压抑制环节，当变压器环节，当变压器T的次极出现过电的次极出现过电压时，过电压对压时，过电压对C1充电，由于电容充电，由于电容上的电压不能突变，所以上的电压不能突变，所以C1R1能抑能抑制过电压。制过电压。C2R2也是过电压抑制环也

33、是过电压抑制环节，电路上出现过电压时，二极管节，电路上出现过电压时，二极管导通对导通对C2充电，过电压消失后充电，过电压消失后C2对对R2放电，二极管不导通，放电电流放电，二极管不导通，放电电流不会送入电网，实现了系统的过压不会送入电网，实现了系统的过压保护。保护。1过电压保护过电压保护 措施：措施：通常电力电子系统同时采用电子电路、快速熔断器、直流通常电力电子系统同时采用电子电路、快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器等几种过电流保护措施，提高保护的快速断路器和过电流继电器等几种过电流保护措施，提高保护的可靠性和合理性。可靠性和合理性。1.9.3 保护电路保护电路l图图1.9.16 电力电

34、子系统中常用的过流保护方案电力电子系统中常用的过流保护方案 2 . 过电流保护过电流保护 作用：作用：防止器件串联使用时电压、并联防止器件串联使用时电压、并联使用时电流分配不均匀，使其电压、电使用时电流分配不均匀，使其电压、电流超过器件的极限损坏器件。流超过器件的极限损坏器件。 方法：方法： 器件串联时，除尽量选用参数和特性一致器件串联时，除尽量选用参数和特性一致的器件外，常采用图的器件外，常采用图2.9.15所示的均压电路，所示的均压电路，R11、R12是静态均压电阻（阻值应比器件阻断是静态均压电阻（阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多），时的正、反向电阻小得多），R13、C11、和、和R

35、14、C12并联支路作动态均压。并联支路作动态均压。 器件并联时，除了尽量选用参数和特性一器件并联时，除了尽量选用参数和特性一致的器件外，常使每个器件串均流电抗器后再致的器件外，常使每个器件串均流电抗器后再并联，同时用门极强脉冲触发也有助于动态均并联，同时用门极强脉冲触发也有助于动态均流。并且，流。并且，IGBT具有电流的自动均衡能力，易具有电流的自动均衡能力，易于并联。于并联。1.9.3 保护电路保护电路图图1.9.18 均压电路均压电路l3开关器件串联、并联使用时的均压、均流开关器件串联、并联使用时的均压、均流v 1.9.1 电力电子器件的换流方式电力电子器件的换流方式v 1.9.2 驱动

36、电路驱动电路v 1.9.3 保护电路保护电路 v 1.9.4 缓冲电路缓冲电路 v 1.9.5 散热系统散热系统 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护1.9.4 缓冲电路缓冲电路 1）原因：）原因： 电力电子器件工作状态有开通、通态、关电力电子器件工作状态有开通、通态、关断、断态四种工作状态，其中断态时承受高电断、断态四种工作状态，其中断态时承受高电压，通态时承载大电流，而开通和关断过程中压，通态时承载大电流，而开通和关断过程中开关器件可能同时承受过压、过流、过大的开关器件可能同时承受过压、过流、过大的di/dt 、du/dt以及过大的瞬时功率。以及过大的瞬时功率。 2）缓冲电路作用：）缓冲电路作用：防止高电压和大电流可防止高电压和大电流可能使器件工作点超出安全工作区而损坏器