電力電子技術(shù)電子教案(2).ppt(西安交大)

1、西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第1頁(yè)1.7 1.7 電力電子器件器件的保護(hù)電力電子器件器件的保護(hù) 1.7 電力電子器件器件的保護(hù)電力電子器件器件的保護(hù) 1.7.1 1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.7.2 1.7.2 過電流保護(hù)過電流保護(hù) 1.7.3 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通

2、大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第2頁(yè)1.7 1.7 電力電子器件器件的保護(hù)電力電子器件器件的保護(hù)1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 電力電子裝置可能的過電壓電力電子裝置可能的過電壓外因過電壓和內(nèi)因過電壓 外因過電壓外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外因 (1) 操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起 (2) 雷擊過電壓：由雷擊引起內(nèi)因過電壓內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程 (1) 換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的

3、二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流急劇減小，會(huì)由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓 (2) 關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第3頁(yè)1.7.1 1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓保護(hù)措施過電壓保護(hù)措施 圖1-34過電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽

4、層C靜電感應(yīng)過電壓抑制電容RC1閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流側(cè)RC抑制電路RCD閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種 其中RC3和RCD為抑制內(nèi)因過電壓的措施，屬于緩沖電 路范疇S圖1-34FRVRCDTDCUMRC1RC2RC3RC4LBSDC 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1

5、章第4頁(yè)1.7.1 1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 外因過電壓抑制措施中，RC過電壓抑制電路最為常見，典型聯(lián)結(jié)方式見圖1-35RC過電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)圖1-35RC過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式a)單相b)三相 +-+-a)b)網(wǎng)側(cè)閥側(cè)直流側(cè)圖1 -35CaRaCaRaCdcRdcCdcRdcCaRaCaRa 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作

6、PE N E C第1章第5頁(yè)1.7.1 1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)大容量電力電子裝置可采用圖1-36所示的反向阻斷式RC電路圖1-36反向阻斷式過電壓抑制用RC電路保護(hù)電路參數(shù)計(jì)算可參考相關(guān)工程手冊(cè)其他措施：用雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等非線性元器件限制或吸收過電壓電力電子裝置過電壓抑制電路圖1-36C1R1R2C2 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第6頁(yè)1.

7、7.2 1.7.2 過電流保護(hù)過電流保護(hù) 過電流過載和短路兩種情況 常用措施（圖1-37）快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器同時(shí)采用幾種過電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動(dòng)作圖1-37過電流保護(hù)措施及配置位置負(fù)載觸發(fā)電路開關(guān)電路過電流繼電器交流斷路器動(dòng)作電流整定值短路器電流檢測(cè)電子保護(hù)電路快速熔斷器 變流器直流快速斷路器電流互感器變壓器圖1 -37 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)

8、研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第7頁(yè)1.7.2 1.7.2 過電流保護(hù)過電流保護(hù)快速熔斷器快速熔斷器電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：(1)電壓等級(jí)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓確定(2)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定(3)快熔的I 2t值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許I 2t值 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第8頁(yè)

9、1.7.2 1.7.2 過電流保護(hù)過電流保護(hù)(4)為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性快熔對(duì)器件的保護(hù)方式：全保護(hù)和短路保護(hù)兩種 全保護(hù)：過載、短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場(chǎng)合 短路保護(hù)方式：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護(hù)作用對(duì)重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或全控型器件（很難用快熔保護(hù)），需采用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置過電流保護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作

10、制作PE N E C第1章第9頁(yè)1.7.3 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit） 緩沖電路緩沖電路（吸收電路）：吸收電路）：抑制器件的內(nèi)因過電壓、du/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關(guān)斷損耗開通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開通時(shí)的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗將關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起復(fù)合緩沖電路其他分類法：耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路（無(wú)損吸收電路）通常將緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做d

11、i/dt抑制電路 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第10頁(yè)1.7.3 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）緩沖電路作用分析緩沖電路作用分析無(wú)緩沖電路：V開通時(shí)電流迅速上升，di/dt很大關(guān)斷時(shí)du/dt很大，并出現(xiàn)很高的過電壓有緩沖電路V開通時(shí)：Cs通過Rs向V放電，使iC先上一個(gè)臺(tái)階，以后因有Li，iC上升速度減慢V關(guān)斷時(shí)：負(fù)載電流通過VDs向Cs分流，減輕了V的負(fù)

12、擔(dān)，抑制了du/dt和過電壓a)b)圖1-38RiVDLVdidt抑制電路緩沖電路LiVDiRsCsVDstuCEiCOdidt抑制電路無(wú)時(shí)didt抑制電路有時(shí)有緩沖電路時(shí)無(wú)緩沖電路時(shí)uCEiC圖1-38di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形a) 電路 b) 波形 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第11頁(yè)1.7.3 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）關(guān)斷時(shí)

13、的負(fù)載曲線關(guān)斷時(shí)的負(fù)載曲線無(wú)緩沖電路時(shí)：uCE迅速升，L感應(yīng)電壓使VD通，負(fù)載線從A移到B，之后iC才下降到漏電流的大小，負(fù)載線隨之移到C有緩沖電路時(shí)：Cs分流使iC在uCE開始上升時(shí)就下降，負(fù)載線經(jīng)過D到達(dá)C負(fù)載線ADC安全，且經(jīng)過的都是小電流或小電壓區(qū)域，關(guān)斷損耗大大降低 圖1-39關(guān)斷時(shí)的負(fù)載線 ADCB無(wú)緩沖電路有緩沖電路圖1-39uCEiCO 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第12頁(yè)1.7.3 1.7.3 緩沖電路

14、（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit） 充放電型RCD緩沖電路（圖1-38），適用于中等容量的場(chǎng)合 圖1-40示出另兩種，其中RC緩沖電路主要用于小容量器件，而放電阻止型RCD緩沖電路用于中或大容量器件 圖1-40另外兩種常用的緩沖電路a)RC吸收電路b)放電阻止型RCD吸收電路L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDs 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第

15、13頁(yè)1.7.3 1.7.3 緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit） 緩沖電路中的元件選取及其他注意事項(xiàng)緩沖電路中的元件選取及其他注意事項(xiàng)Cs和Rs的取值可實(shí)驗(yàn)確定或參考工程手冊(cè)VDs必須選用快恢復(fù)二極管，額定電流不小于主電路器件的1/10盡量減小線路電感，且選用內(nèi)部電感小的吸收電容中小容量場(chǎng)合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)設(shè)一個(gè)du/dt抑制電路 對(duì)IGBT甚至可以僅并聯(lián)一個(gè)吸收電容晶閘管在實(shí)用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓，關(guān)斷時(shí)也沒有較大的du/dt，一般采用RC吸收電路即可 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與

16、新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第14頁(yè)1.8 1.8 電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 1.8.2 1.8.2 晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián) 1.8.3 1.8.3 電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制

17、作制作PE N E C第1章第15頁(yè)1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)目的目的：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí)，可以串聯(lián)問題問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等承受電壓高的器件首先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通，使另一個(gè)器件承擔(dān)全部電壓也導(dǎo)通，失去控制作用反向時(shí)，可能使其中一個(gè)器件先反向擊穿，另一個(gè)隨之擊穿 1.8 1.8 電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研

18、究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第16頁(yè)1.8.1 1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)靜態(tài)均壓措施靜態(tài)均壓措施選用參數(shù)和特性盡量一致的器件采用電阻均壓，Rp的阻值應(yīng)比器件阻斷時(shí)的正、反向電阻小得多圖1-41晶閘管的串聯(lián)a)伏安特性差異b)串聯(lián)均壓措施b)a)圖1-41RCRCVT1VT2RPRPIOUUT1IRUT2VT1VT2 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第1

19、7頁(yè)1.8.1 1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)動(dòng)態(tài)均壓措施動(dòng)態(tài)均壓措施動(dòng)態(tài)不均壓由于器件動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓動(dòng)態(tài)均壓措施：選擇動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的器件用RC并聯(lián)支路作動(dòng)態(tài)均壓采用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)可以顯著減小器件開通時(shí)間 上的差異 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第18頁(yè)1.8.2 1.8.2 晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián)目的目的：多個(gè)器件并聯(lián)來承擔(dān)較大的電流問題問題：會(huì)分別因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配

20、不均勻 均流措施均流措施挑選特性參數(shù)盡量一致的器件采用均流電抗器用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動(dòng)態(tài)均流當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法聯(lián)接 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第19頁(yè)1.8.3 1.8.3 電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)電力電力MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)Ron具有正溫度系數(shù)，具有電流自動(dòng)均衡的能力，容易并聯(lián)注意選用Ron、UT、Gfs

21、和Ciss盡量相近的器件并聯(lián)電路走線和布局應(yīng)盡量對(duì)稱可在源極電路中串入小電感,起到均流電抗器的作用 IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn)在1/2或1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有負(fù)負(fù)的溫度系數(shù)在以上的區(qū)段則具有正正溫度系數(shù)并聯(lián)使用時(shí)也具有電流的自動(dòng)均衡能力，易于并聯(lián) 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第20頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 全面介紹各種主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、基本特性和主要參數(shù)等 集中討論

22、電力電子器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和串、并聯(lián)使用 電力電子器件類型歸納電力電子器件類型歸納單極型：電力MOSFET和SITMCTIGBT功率 MOSFET功率 SIT肖特基勢(shì)壘二極管SITHGTORCTTRIAC LTT晶閘管電力二極管雙極型單極型混合型復(fù)合型（圖1-42GTR 圖1-42電力電子器件分類“樹”西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第21頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié)雙極型雙極型：電力二極管、晶閘管、GTO、GTR和SITH復(fù)合型復(fù)合型

23、：IGBT和MCT電壓驅(qū)動(dòng)型電壓驅(qū)動(dòng)型：?jiǎn)螛O型器件和復(fù)合型器件，雙極型器件中的SITH 特點(diǎn)：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路 簡(jiǎn)單，工作頻率高電流驅(qū)動(dòng)型電流驅(qū)動(dòng)型：雙極型器件中除SITH外 特點(diǎn)：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo) 通損耗小，但工作頻率較低，所需驅(qū)動(dòng)功 率大,驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第22頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié) 當(dāng)前的格局當(dāng)前的格局: IGBT為主體，第四代產(chǎn)品，制造水平2.5kV

24、 / 1.8kA，兆瓦以下首選。不斷發(fā)展，與IGCT等新器件激烈競(jìng)爭(zhēng)，試圖在兆瓦以上取代GTOGTO：兆瓦以上首選，制造水平6kV / 6kA光控晶閘管光控晶閘管：功率更大場(chǎng)合，8kV / 3.5kA，裝置最高達(dá)300MVA，容量最大電力電力MOSFET：長(zhǎng)足進(jìn)步，中小功率領(lǐng)域特別是低壓，地位牢固 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第23頁(yè)圖圖1-1 1-1 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成

25、控制電路檢測(cè)電路驅(qū)動(dòng)電路RL主電路V1V2 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第24頁(yè)圖圖1-2 1-2 電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)AKAKa)IKAPNJb)c)外形結(jié)構(gòu) 電氣圖形符號(hào) 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制

26、作制作PE N E C第1章第25頁(yè)圖1-3 PN結(jié)的形成-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。+-+-+-+-+-空間電荷區(qū)P型區(qū)N型區(qū)內(nèi)電場(chǎng) 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第26頁(yè)圖1-4 電力二極管的伏安特性IOIFUTOUFU 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENE

27、CPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第27頁(yè)圖1-5 電力二極管的動(dòng)態(tài)過程波形b)UFPuiiFuFtfrt02Va)IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置 零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第28頁(yè)圖1-6 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3外形 結(jié)構(gòu)

28、電氣圖形符號(hào) 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第29頁(yè)圖圖1-7 1-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)雙晶體管模型 工作原理 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPEN

29、ECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第30頁(yè)圖圖1-8 1-8 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSMIG2IG1IG 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第31頁(yè)圖圖1-9 1-9 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIR

30、MiA 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第32頁(yè)圖圖1-10 1-10 雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性伏安特性a)b)IOUIG=0GT1T2電氣圖形符號(hào) 伏安特性 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第33頁(yè)

31、圖圖1-11 1-11 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性伏安特性b)a)UOIKGAIG=0電氣圖形符號(hào) 伏安特性 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第34頁(yè)圖圖1-12 1-12 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性伏安特性 光強(qiáng)度強(qiáng)弱b)AGKa)OUAKIA電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào) 伏安特性伏安特性 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大

32、學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第35頁(yè)圖圖1-13 GTO1-13 GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)c)圖1-13AGKGGKN1P1N2N2P2b)a)AGKc) 電氣圖形符號(hào)a) 各單元的陰極、門極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E

33、C第1章第36頁(yè)圖圖1-14 GTO1-14 GTO的開通和關(guān)斷過程電流波形的開通和關(guān)斷過程電流波形Ot0t圖1-14iGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第37頁(yè)圖圖1-15 GTR1-15 GTR的結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號(hào)和內(nèi)的結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號(hào)和內(nèi)部載流子的流動(dòng)部載流子的流動(dòng)圖1-15a)基極 bP基區(qū)N漂移區(qū)N+襯底基極 b 發(fā)射極 c集

34、電極 cP+P+N+b)bec空穴流電子流c)EbEcibic=ibie=(1+ib內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 電氣圖形符號(hào) 內(nèi)部載流子的流動(dòng) 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第38頁(yè)圖圖1-16 1-16 共發(fā)射極接法時(shí)共發(fā)射極接法時(shí)GTRGTR的輸出特性的輸出特性截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)圖1-16OIcib3ib2ib1ib1ib2ib3Uce 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技

35、術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第39頁(yè)圖圖1-17 GTR1-17 GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形的開通和關(guān)斷過程電流波形圖1-17ibIb1Ib2Icsic0090% Ib110% Ib190% Ics10% Icst0t1t2t3t4t5tttofftstftontrtd 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第4

36、0頁(yè)圖圖1-18 GTR1-18 GTR的安全工作區(qū)的安全工作區(qū)SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第41頁(yè)圖圖1-19 1-19 電力電力MOSFETMOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)N+GSDP溝道b)N+N-SGDPPN+N+N+溝道a)GSDN 溝道圖1-19內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 電氣圖形符號(hào) 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交

37、通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第42頁(yè)圖圖1-20 1-20 電力電力MOSFETMOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性01020305040圖1-202468a)10203050400b)1020305040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A轉(zhuǎn)移特性 輸出特性 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心

38、西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第43頁(yè)圖圖1-21 1-21 電力電力MOSFETMOSFET的開關(guān)過程的開關(guān)過程a）b)圖1-21RsRGRFRLiDuGSupiD信號(hào)+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf測(cè)試電路 開關(guān)過程波形up脈沖信號(hào)源，脈沖信號(hào)源，Rs信號(hào)源內(nèi)阻，信號(hào)源內(nèi)阻， 返回返回 RG柵極電阻，柵極電阻，RL負(fù)載電阻，負(fù)載電阻，RF檢測(cè)漏極電流檢測(cè)漏極電流 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大

39、學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第44頁(yè)圖圖1-22 IGBT1-22 IGBT的結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化等效電路和電的結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化等效電路和電氣圖形符號(hào)氣圖形符號(hào)EGCN+N-a)PN+N+PN+N+P+發(fā)射極 柵極集電極注入?yún)^(qū)緩沖區(qū)漂移區(qū)J3J2J1GEC+-+-+-IDRNICVJ1IDRonb)GCc)E 返回返回 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖簡(jiǎn)化等效電路電氣圖形符號(hào)西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) )

40、 )制作制作制作PE N E C第1章第45頁(yè)圖圖1-23 IGBT1-23 IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性O(shè)有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)a)b)ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加 轉(zhuǎn)移特性 輸出特性 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第46頁(yè) 圖圖1-24 IGBT1-24 IGBT的開關(guān)過程的開關(guān)過程 ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGE

41、UGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第47頁(yè)圖圖1-25 1-25 光耦合器的類型及接法光耦合器的類型及接法ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1普通型 高速型 高傳輸比型 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)

42、研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第48頁(yè)圖圖1-261-26理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形ItIMt1t2t3t4t1t2脈沖前沿上升時(shí)間（1s）t1t3強(qiáng)脈沖寬度IM強(qiáng)脈沖幅值（3IGT5IGT） t1t4脈沖寬度I脈沖平頂幅值（1.5IGT2IGT） 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第4

43、9頁(yè)圖圖1-27 1-27 常見的晶閘管觸發(fā)電路常見的晶閘管觸發(fā)電路 TMR1R2R3V1V2VD1VD3VD2R4+E1+E2 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第50頁(yè)圖圖1-281-28推薦的推薦的GTOGTO門極電壓電流波形門極電壓電流波形 返回返回 OttOuGiG西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPE

44、NECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第51頁(yè)圖圖1-291-29典型的直接耦合式典型的直接耦合式GTOGTO驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路 50kHz50VGTON1N2N3C1C3C4C2R1R2R3R4V1V3V2LVD1VD2VD3VD4 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第52頁(yè)圖圖1-301-30理想的理想的GTRGTR基極驅(qū)動(dòng)電流波形基極驅(qū)動(dòng)電流波形 tOib 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新

45、能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第53頁(yè)圖圖1-311-31GTRGTR的一種驅(qū)動(dòng)電路的一種驅(qū)動(dòng)電路VD1AVVS0V+10V+15VV1VD2VD3VD4V3V2V4V5V6R1R2R3R4R5C1C2 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第54頁(yè)圖圖1-321-32電力

46、電力MOSFETMOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路的一種驅(qū)動(dòng)電路 A+-MOSFET20V20VuiR1R3R5R4R2RGV1V2V3C1-VCC+VCC 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第55頁(yè)圖圖1-331-33M57962LM57962L型型IGBTIGBT驅(qū)動(dòng)器的原理和接線圖驅(qū)動(dòng)器的原理和接線圖 13故障指示檢測(cè)端VCC接口電路門極關(guān)斷電路定時(shí)及復(fù)位電路檢測(cè)電路415861413uoVEE81546-10 V+

47、15 V30 V+5 VM 57962L14ui1快恢復(fù)trr0.2 s4.7k 3.1 100 F100 F 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作PE N E C第1章第56頁(yè)圖圖1-341-34過電壓抑制措施及配置位置過電壓抑制措施及配置位置S圖1-34FRVRCDTDCUMRC1RC2RC3RC4LBSDCF避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過電壓抑制電容RC1閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流側(cè)RC抑制電路RCD閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路 返回返回 西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)