常用电力电子器件原理及选择

第二章常用电力电子器件原理及选择[教学目的与要求]：了解变频器中使用的功率半导体器件的种类掌握各类半导体器件的结构和工作原理了解它们的应用特点[本章重点]：1．各类半导体器件的工作特点2．智能电力模块的结构与工作特点2.1变频器的主电路结构

变频器输出电路-三相逆变器的工作过程

逆变器中的关键问题——换流实现方法——电力电子器件基本要求：能够承受足够大的电压和电流允许频繁地开关，且控制方便2.2常用的电力电子器件SCR——可控硅（晶闸管)GT0——门极可关断晶闸管GTR——大功率晶体管IGBT——绝缘栅双极型晶体管IGCT——集成门极换流晶闸管MOSFET——金属氧化物场效应管SIT——静电感应晶体管SITH——静电感应晶闸管MCT——控制晶闸管IPM——智能电力模块一、晶闸管1.一般晶闸管电路1.串联电感式电压型逆变器L——换流电感C——换流电容VD——回馈二极管R——换流衰减电阻VT——主晶闸管电路2.带辅助晶闸管换流的电压型逆变器VT1’一VT6’---辅助晶闸管

CA~CC---换流电容器L1~L6---换流电感

LA~LC---di/dt抑制电感

2.门极可关断晶闸管(GTO) 门极可关断晶闸管(GTO)具有普通晶闸管(SCR)的全部优点，如耐压高，电流大，控制功率小等。但它具有自关断能力，属于全控器件。GT0的外形和SCR一样，内部也是四层三端器件；但制作工艺和SCR不同，因而具有灵敏度较高的自关断能力。缺点：开关频率不高，一在2kHz以下。二、功率晶体管(GTR)

三、功率场效应管功率场效应晶体管的工作特点①控制方便，驱动电路简单。②自关断能力强，因而开关频率高(≤20MHz)。③输入阻抗极高，可以用TTL器件或CMOS器件直接驱动。

(a)直接驱动

(b)变压器隔离驱动

(c)光隔离驱动四、绝缘栅双极晶体管(IGBT)

结构版：由场浓效应桶晶体女管(M写OS沸FE婆T)和功袄率晶把体管(G料TR秋)模块裁组合迹而成工作疗特点——与场馒效应蹲晶体削管类沙同，追属于吊电压室控制圆型①输入润阻抗砌高，伞开关宋速度公快(开关宵频率淘高≤20歪k廊Hz；②电流庙波形预比较叛平滑稳，电绢动机欧基本与无电毙磁噪抱声，问电动盒机的盛转矩哲增大；③驱动宏电路杏简单吉，已辫经集旬成化摇。五、集成直门极篇换流度晶闸筐管(I砌GC姨T)集成酱门极母换流猜晶闸弄管(I垫GC荐T)将门锤极驱亭动电送路与特门极万换流绩晶闸奖管(G它CT沉)集成葬于一蒙体，散门极化换流事晶闸枕管(G并CT岁)是在妥可关误断晶布闸管(G断TO炸)的基请础上臣开发少出来塑的一训种新腥的电长力半太号器山件。六、MO饶S控制疾晶闸食管MO远S控制婚晶闸务管(M杀CT垦)是将MO赤SF味ET与晶鲜闸管符复合疲而得举到的朴器件七、鼻电力嫁半导突体器象件的芬应用油特点

名称

文字符号控制方式

最高电压、电流及开关频率晶闸管TH(SCR)电流最高电压l000～4000V最大电流l000～3000A最高频率l～10kHz功率晶体管GTR

电流

最高电压450～1400V

最大电流30～800A

最高频率l0～50kHz

电力场效应管MOSFET

电压

最高电压50～1000V

最大电流l00～200A

最高频率500kHz～200MHz

绝缘栅双极晶体管IGBT

电压

最高电压l800～3300V

最大电流800～1200A

最高频率l0～50kHz

集成门极换流晶闸管IGCr

电压

最高电压4500～6000V

最大电流4000～6000A

最高频率20～50kHzMOS控制晶闸管MCT

电压

最高电压450～3300V

最大电流400～1200A

最高频率l00kHz～1MHz八、智能洗电力保模块(I唱PM醋)智能色电力设模块(I壤PM绩)是将涛用于甜逆变扛的半云导体郊器件(目前期，多敌用IG倾BT苦)和其暑配套艳的驱凳动电县路、赌保护幼电路脉、检刘测电负路以盾及某叶些接族口电拥路集腹成在样一起笔的电渣路模仁块，搁是电助力集斩成电挎路PI喷C的一纤种。射智能腿