電力電子技術全套課件

1、電力電子技術第一章 緒論第二章 電力電子器件與應用 電力電子器件概述 電力二極管 晶閘管及派生器件 門極可關斷晶閘管GTO 電力晶體管GTR 電力場效應晶體管Power MOSFET 絕緣柵雙極型晶體管IGBT 其他新型電力電子器件 電力電子器件的保護 電力電子器件的串并聯(lián)本課程主要內容第三章 交流-直流變換技術相控整流電路整流電路的諧波和功率因數(shù)大功率整流有源逆變第四章 直流-直流變換技術非隔離型DC-DC變換電路隔離的DC-DC變換電路第五章 直流-交流變換技術（逆變器）逆變電路概述電壓型逆變電路電流型逆變電路逆變電路的SPWM控制技術本課程主要內容第六章 交流-交流變換 相控/斬波/整周

2、波控制交流調壓電路 交交變頻電路 矩陣變頻電路第七章 軟開關技術第八章 電力電子裝置 開關電源 不間斷電源 靜止無功補償裝置 電力儲能系統(tǒng) 電力電子器件的發(fā)熱與散熱 電力電子技術在可再生能源中的應第九章 教學實驗本課程主要內容1.1 電力電子技術的概念及特點1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史1.3 電力電子技術的應用1.4 本教材的內容簡介第一章 緒論 電力電子技術：應用于電力領域的電子技術，它是利用電力電子器件對電能進行變換和控制的一門學科。 目前所用的電力電子器件采用半導體制成，故稱電力半導體器件。 信息電子技術：主要用于信息處理 電力電子技術：主要用于電力變換。 電力電子技術的發(fā)展是以電力電

3、子器件為核心，伴隨變換技術和控制技術的發(fā)展而發(fā)展的。 電子技術信息電子技術模擬電子技術數(shù)字電子技術電力電子技術1.1 電力電子技術及特點 電力電子技術可以理解為功率強大，可供諸如電力系統(tǒng)那樣高電壓、大電流場合應用的電子技術。 考慮在大功率情況下，器件發(fā)熱、運行效率的問題。器件的運行都采用開關方式。 這種開關運行方式就是電力電子器件運行的特點。1.1 電力電子技術及特點1.1 電力電子技術及特點 變流技術（電力電子器件應用技術） 用電力電子器件構成電力變換電路和對其 進行控制的技術，以及構成電力電子裝置 和電力電子系統(tǒng)的技術。 電力電子技術的核心，理論基礎是電路理論。 電力電子器件制造技術電力電

4、子技術的基礎，理論基礎是半導體物理。1.1 電力電子技術及特點 電力交流和直流兩種 從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。 電力變換四大類 交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流表1 電力變換的種類 進行電力變換的技術稱為 變流技術。逆變直流斬波直流(DC)交流電力控制變頻、變相整流交流(AC)交流(AC)直流(DC) 輸出 輸入 變流技術 電力電子這一名詞是60年代出現(xiàn)的。電力電子學可以用圖1.1的倒三角來描述。 可以認為電力電子學由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而形成的。這一觀點被全世界普遍接受。 圖1.1描述電力電子技術的倒三角形 1.1 電力電子技術及

5、特點與相關學科的關系電力電子技術與電子學的關系 電子學: 電子器件 + 電子電路電力電子：電力電子器件+電力電子電路相同：從器件制造技術上講兩者同根同源， 電路的分析方法，不同：應用目的不同，前者用于信息處理， 后者用于電力變換。1.1 電力電子技術及特點電力電子學和電力學的關系 “電力學”就是“電工科學”或“電氣工程”。 電力電子技術廣泛應用于電氣工程中。 因此，把電力電子技術歸于電氣工程學科，電力電子技術是電氣工程學科中最為活躍的一個分支。1.1 電力電子技術及特點電力電子學和控制理論的關系 控制理論廣泛用于電力電子技術中，它使電力電子裝置和系統(tǒng)的性能日益優(yōu)越和完善。 電力電子技術可以看作

6、弱電控制強電的技術，是弱電和強電之間的接口。 控制理論則是實現(xiàn)這種接口的強有力的紐帶。1.1 電力電子技術及特點電力電子技術的發(fā)展史如圖所示。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史電力電子技術的發(fā)展是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。 1876年：硒整流器 1904年：電子管，它能在真空中對電子流進行控制，并應用于通信和無線電，從而開創(chuàng)了電子技術之先河。 1911年：水銀整流器，它把水銀封于管內，利用對其蒸氣的點弧可對大電流進行有效控制，其性能與晶閘管類似。 在30年代到50年代，是水銀整流器發(fā)展迅速并廣泛應用時期。它廣泛用于電化學工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動機的傳動。 1.2 電力電子技術

7、的發(fā)展歷史 1953年：鍺功率二極管 1954年：硅二極管，普通的半導體整流器開始使用。 1957年：晶閘管誕生，一方面由于其變換能力的突破，另一方面實現(xiàn)了弱電對以晶閘管為核心的強電變換電路的控制，使之很快取代了水銀整流器和旋轉變流機組，進而使電力電子技術步入了功率領域。 變流裝置由旋轉方式變?yōu)殪o止方式，具有提高效率、縮小體積、減輕重量、延長壽命、消除噪聲、便于維修等優(yōu)點。因此，由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，在工業(yè)上引起一場技術革命。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史 在以后的20年內，晶閘管特性不斷提高，晶閘管形成了從低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品。 同時研制出一系列晶閘管的派生器件，如

8、快速晶閘管FST、逆導晶閘管RCT、雙向晶閘管TRIAC、光控晶閘管LTT等器件。 推動了各種電力變換器在冶金、電化學、電力工業(yè)、交通、礦山等行業(yè)中的應用，促進了工業(yè)技術的進步，形成了以晶閘管為核心的電力電子技術發(fā)展的第一階段，即傳統(tǒng)電力電子技術階段。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史20世紀70年代后期： 門極可關斷晶閘管GTO 電力雙極型晶體管GTR 電力場效應晶體管Power MOSFET 優(yōu)點： 全控型器件，可自關斷， 開關速度高， 可以用于開關頻率較高的電路。 第二代：自關斷全控型器件1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史80年代：絕緣柵雙極型晶體管IGBT為代表的第三代復合型場控半導體器件，另

9、外還有靜電感應式晶體管SIT，靜電感應式晶閘管SITH，MOS 晶閘管MCT等。 這些器件有很高的開關頻率，為幾十到幾百千赫茲，有更高的耐壓，電流容量大，可以構成大功率、高頻的電力電子電路。80年代后期：電力半導體器件的發(fā)展趨勢是模塊化、集成化、按照電力電子電路的各種拓撲結構，將多個相同的電力半導體器件或不同的電力半導體器件封裝在一個模塊中，這樣可以縮小器件體積、降低成本、提高可靠性。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史當今：第四代電力電子器件-集成功率半導體器件PIC。 它將電力電子器件與驅動電路、控制電路及保護電路集成在一塊芯片上， 開辟了電力電子器件智能化的方向，應用前景廣闊。 目前經(jīng)常使用的

10、智能化功率模塊IPM，除了集成功率器件和驅動電路以外，還集成了過壓、過流、過熱等故障檢測電路，并可將監(jiān)測信號傳送至CPU，以保證IPM自身不受損害。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史 現(xiàn)代電力電子技術的主要特點是：1全控化 自關斷器件實現(xiàn)了全控化，取消了傳統(tǒng)復雜換相電路，使電路大大簡化。2集成化 所有的全控型器件都是由許多單元器件并聯(lián)在一起，集成在一個基片上。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史3高頻化 器件集成化，提高了器件的工作速度，例如GTR可工作在10KHz以下，IGBT工作在幾十KHz以上，功率MOSFET可達數(shù)百KHz以上。4高效率化 高效率體現(xiàn)在器件和變換技術兩個方面。電力電子器件的導通壓

11、降不斷減少，降低了導通損耗。器件開關的上升和下降過程加快，也降低了開關損耗。 變換器中采用的軟開關技術使得運行效率得到進一步提高。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史5變換器小型化 器件的高頻化、多單元集成化，控制電路的高度集成化和微型化，使得主電路的體積、濾波電路和控制器的體積大大減小。6電源變換綠色化 電力電子技術中廣泛采用PWM、SPWM、消除特定次諧波和多重化技術，使得變換器的諧波大為降低，同時也使變換器的功率因數(shù)得到提高，進而使得變換電源綠色化。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史7改善和提高供電網(wǎng)的供電質量 靜止無功發(fā)生器SVG，有源電力濾波器等新型電力電子裝置，具有優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)?/p>

12、性能，因此大大提高了電網(wǎng)的供電質量。8電力電子器件的容量和性能的優(yōu)化 近年來，碳化硅SiC、金剛石等新材料用于電力電子器件，特別是金剛石器件與硅器件相比，功率可提高到106數(shù)量級，頻率提高50倍，導通壓降降低一個數(shù)量級，最高結溫可達600。1.2 電力電子技術的發(fā)展歷史1.3 電力電子技術的應用 電力電子技術應用范圍十分廣泛，國防軍事、工業(yè)、能源、交通運輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等乃至家用電器。1一般工業(yè)軋鋼機數(shù)控機床1.3 電力電子技術的應用冶金工業(yè)電解鋁1.3 電力電子技術的應用2交通運輸1.3 電力電子技術的應用3電力系統(tǒng)靜止無功發(fā)生器SVC高壓直流裝置HVDC柔性交

13、流輸電FACTS1.3 電力電子技術的應用4電源大型計算機的UPS高頻逆變整流流焊機 1.3 電力電子技術的應用4電源 程控交換機電子裝置微型計算機1.3 電力電子技術的應用5照明電子鎮(zhèn)流器1.3 電力電子技術的應用6新能源開發(fā)和利用新能源、可再生能源發(fā)電比如風力發(fā)電、太陽能發(fā)電，需要用電力電子技術來緩沖能量和改善電能質量。當需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) 時，更離不開電力電子技術。核聚變反應堆在產(chǎn)生強大磁場和注入能量時，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力電子裝置。科學實驗或某些特殊場合，常常需要一些特種電源，這也是電力電子技術的用武之地。1.3 電力電子技術的應用7環(huán)境保護總之，電力電子技術的應用越

14、來越廣，其地位也越來越重要。 高壓靜電除塵1.4 教材內容簡介電力電子技術教材結構第二部分全書的主體第一部分全書的基礎第三部分全書的深入第2章電力電子器件第3章整流 電路第7章軟開關技術第5章逆變電路第6章交流控制電路和交交變頻電路第4章直流直流電路第8章電力電子裝置第9章教學實驗本章完2.1 電力電子器件概述2.2 電力二極管2.3 晶閘管及派生器件2.4 門極可關斷晶閘管GTO2.5 電力晶體管 GTR2.6 電力場效應晶體管Power MOSFET2.7 絕緣柵雙極型晶體管IGBT2.8 其他新型電力電子器件2.9 電力電子器件的保護2.10 電力電子器件的串并聯(lián) 第二章 電力電子器件與

15、應用 本章主要介紹常用電力電子器件的結構、工作原理、主要參數(shù)，基本特性及保護電路。2.1.1 電力電子器件概念和特征電力電子器件的概念 電力電子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于處理電能的主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 主電路：在電氣設備或電力系統(tǒng)中，直接承擔電能的變換或控制任務的電路。 廣義上電力電子器件可分為電真空器件和半導體器件兩類，目前往往專指電力半導體器件。 能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安

16、裝散熱器。同處理信息的電子器件相比的一般特征：2.1.1 電力電子器件概念和特征通態(tài)損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。當器件的開關頻率較高時，開關損耗會隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素。 通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關損耗開通損耗關斷損耗電力電子器件的功率損耗2.1.1 電力電子器件概念和特征2.1.1 電力電子器件概念和特征 電力電子器件在電力電子技術中作為開關元件使用，要求它具有開關速度快、承受電流和電壓能力大和開關損耗小等特點。 理想的電力電子器件: 斷態(tài)時能承受高電壓且漏電流很小， 通態(tài)時能通過大電流且壓降非常低， 通斷轉換時間短。 2.1.2 電力電子器件分類不可控器件(Power

17、 Diode) 不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅動電路。半控型器件（Thyristor） 通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷。全控型器件（IGBT,MOSFET) 通過控制信號既可控制其導通又可控制其關 斷，又稱自關斷器件。按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：2.1.2 電力電子器件分類電流驅動型 通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導通或者 關斷的控制。電壓驅動型 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導通或者關斷的控制。 按照驅動電路信號的性質，分為兩類：2.1.2 電力電子器件分類按照載流子參與導電的情況：單極型器件 由一種載流子參與導電。雙極型器件

18、 由電子和空穴兩種載流子參與導電。復合型器件 由單極型器件和雙極型器件集成混合而成， 也稱混合型器件。 2.2 電力二極管2.2.1 電力二極管的結構 電力二極管的基本結構和原理與信息電子電路中的二極管一樣，都是具有一個PN結的兩端器件。 不同的是電力二極管的PN結面積較大。PN結的電容效應： PN結的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應，稱為結電容CJ 結電容影響PN結的工作頻率，特別是在高速開關的狀態(tài)下，可能使其單向導電性變差，甚至不能工作。外形2.2 電力二極管電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號外形結構 電氣圖形符號2.2 電力二極管電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號2.2 電力二極

19、管2.2.2 電力二極管的基本特性靜態(tài)特性、動態(tài)特性 靜態(tài)特性 電力二極管的靜態(tài)特性主要是指其伏安特性，即器件端電壓與電流的關系。UTO：門檻電壓UTO UF ：與正向電流IF對應的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。 當二極管承受反向電壓時只有微小的漏電流。2.2 電力二極管 動態(tài)特性 因結電容的存在，電力二極管在零偏置、正向偏置和反向偏置這三個狀態(tài)之間轉換時，必然經(jīng)過一個過渡過程，其電壓、電流隨時間變化的特性稱為電力二極管的動態(tài)特性。正向偏置轉換為反向偏置a)iFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt2.2 電力二極管 動態(tài)特性關斷過程：正向偏置轉換

20、為反向偏置a)iFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdtt2 ：時刻電流變化率接近零， 恢復對反向阻斷能力反向恢復時間：trr= td+ tf (td 延遲時間，tf電流下降時間)t1: 時刻反向電流達最大值。 此后反向電流迅速下降， 隨后出現(xiàn)反向過沖電壓URPtF：時刻突然外加反向電壓t0：時刻電流下降為零。此時不能恢復反向阻斷能力。2.2 電力二極管開通過程： 電力二極管的正向壓降先出現(xiàn)一個過沖UFP，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值。 這一動態(tài)過程時間被稱為正向恢復時間tfr。零偏置轉換為正向偏置b)UFPuiiFuFtfrt02V2.2 電力二極

21、管2.2.3 電力二極管的主要參數(shù)1 正向平均電流IF（額定電流） 指在規(guī)定的環(huán)境溫度和標準散熱條件下，元件結溫達到額定且穩(wěn)定時，允許長時間連續(xù)流過工頻正弦半波電流的平均值。 在選擇電力二極管時，應按元件允許通過的電流有效值來選取。對應額定電流IF的有效值為1.57IF。2正向電壓降UF 電力二極管在規(guī)定溫度和散熱條件下，流過某一指定的正向穩(wěn)態(tài)電流時，電力二極管的最大電壓降。2.2 電力二極管3反向重復峰值電壓URRM（額定電壓） 電力二極管在指定溫度下，所能重復施加的反向最高峰值電壓，通常是雪崩擊穿電壓UB的2/3。使用時，一般按照兩倍的URRM來選擇電力二極管。4反向漏電流IRR 對應于反

22、向重復峰值電壓URRM下的平均漏電流，也稱為反向重復平均電流IRR。 2.2 電力二極管5浪涌電流IFSM 指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。 另外，還有最高結溫、反向恢復時間等參數(shù)。2.2 電力二極管2.2.4 電力二極管的主要類型 電力二極管用途：在AC/DC變換電路中作為整流元件在電感元件電路中作為續(xù)流元件在各種變流電路中作為隔離、篏位或保護元件。1普通二極管又稱整流二極管多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路其反向恢復時間較長正向電流定額和反向電壓定額可以達到很高2.2 電力二極管 2快速恢復二極管反向恢復時間很短，一般在5s以下簡稱快速二極管快恢復外延二

23、極管 其trr更短（可低于50ns） UF也很低（0.9V左右） 其反向耐壓多在1200V以下2.2 電力二極管 3肖特基二極管肖特基二極管的優(yōu)點反向恢復時間很短（1040ns）。正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖。電壓較低時其正向壓降明顯低于快恢復二極管。效率高，其開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還小。肖特基二極管的弱點反向耐壓提高時正向壓降會提高，多用于200V以下。反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴格地限制其工作溫度。2.3 晶閘管及派生器件晶閘管：晶體閘流管，又稱為可控硅 （Silicon Controlled RectifierSCR） 能承受的電壓和電流容量高，工作可靠，在大容量的

24、場合具有重要地位。 2.3.1 晶閘管的結構和工作原理 2.3.2 晶閘管的基本特性 2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 2.3.4 晶閘管的派生器件2.3.1 晶閘管的結構和工作原理 晶閘管是一種四層半導體三個PN結，三端大功率電力電子器件。外形、結構、電氣符號如圖所示。圖2.4 晶閘管的外形、結構和電氣圖形符號a) 外形 b) 結構 c) 電氣圖形符號2.3.1 晶閘管的結構和工作原理常用晶閘管的結構螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結構2.3.1 晶閘管的結構和工作原理晶閘管的管耗和散熱： 管耗流過器件的電流器件兩端的電壓 管耗將產(chǎn)生熱量，使管芯溫度升高。如果超過允許值，將損壞器件，所以

25、必須進行散熱和冷卻。 冷卻方式： 自然冷卻（散熱片）、風冷（風扇）、水冷2.3.1 晶閘管的結構和工作原理門極不加電壓時，AK之間加正向電壓:J1和J3結承受正向電壓，J2結承受反向電壓，因而晶閘管不導通，稱為晶閘管的正向阻斷狀態(tài)，也成關斷狀態(tài)。當AK之間加反向電壓時，J2結承受正向電壓，J1、J3結承受反向電壓，晶閘管也不導通，稱為反向阻斷狀態(tài)。 結論：當晶閘管門極不加電壓時，無論AK之間所加電壓極性如何，在正常情況下晶閘管都不會導通。2.3.1 晶閘管的結構和工作原理其他幾種可能導通的情況：陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應陽極電壓上升率du/dt過高結溫較高光直接照射硅片，即光觸發(fā)

26、光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣。光觸發(fā)晶閘管，稱為光控晶閘管。（Light Triggered ThyristorLTT）只有門極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是最精確、迅速而可靠的控制手段。2.3.1 晶閘管的結構和工作原理 為了說明晶閘管的工作原理，可將晶閘管的四層結構等效為兩個晶體管，如圖5所示。圖2.5 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理2.3.1 晶閘管的結構和工作原理 當AK間也加正向電壓， GK間加正向電壓時，電流IG流入晶體管V2的基極，產(chǎn)生集電極電流IC2，它構成晶體管V1的基極電流，放大了的集電極電流IC1，進一步增大V2的基極電流，如此形

27、成強烈的正反饋，使V1、V2進入飽和導通狀態(tài)，即晶閘管導通狀態(tài) 此時，若去掉外加的門極電流IG，晶閘管因內部的正反饋會仍然維持導通狀態(tài)。（故稱為半控型器件）式中1和2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式可得 ： 按晶體管的工作原理 ，得：（2-2）（2-1）（2-3）（2-4）（2-5）2.3.1 晶閘管的結構和工作原理2.3.1 晶閘管的結構和工作原理在低發(fā)射極電流下 是很小的，而當發(fā)射極電流建立起來之后， 迅速增大。 阻斷狀態(tài)：IG=0 時， 1+2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。開通狀態(tài)：門極注入觸發(fā)電

28、流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA ，將趨近于無窮大，實現(xiàn)飽和導通。 IA實際由外電路決定。（2-5）2.3.1 晶閘管的結構和工作原理晶閘管正常工作時的特性總結如下：1導通條件：陽極和門極同時承受正向電壓時，晶閘管才能導通，兩者缺一不可。2門極作用：晶閘管一旦導通后，門極將失去控制作用，故門極控制電壓只要是一個有一定寬度的正向脈沖電壓即可，這個脈沖稱為觸發(fā)脈沖。3關斷條件：要使已導通的晶閘管關斷，必須使陽極電流降低到某一個數(shù)值以下。（這可通過增加負載電阻降低陽極電流接近于零。另外，也可以通過施加反向陽極電壓來實現(xiàn)。）2.3.2 晶閘管的基本特性1 靜態(tài)特性

29、 靜態(tài)特性又稱為伏安特性，指的是器件端電壓與電流的關系。包括：陽極伏安特性和門極伏安特性。(1)晶閘管的陽極伏安特性1)正向特性2)反向特性2.3.2 晶閘管的基本特性1) 正向特性IG=0時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。正向電壓超過正向轉折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM圖2.6 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG2.3.2 晶閘管的基本特性反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷

30、狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當反向電壓達到反向擊穿電壓后，可能導致晶閘管發(fā)熱損壞。2）反向特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM圖2.6 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG2.3.2 晶閘管的基本特性(2)晶閘管的門極伏安特性 晶閘管的門極與陰極間存在一個PN結J3，門極伏安特性是指這個PN結上正向門極電壓UG與門極電流IG間的關系。2.3.2 晶閘管的基本特性2 晶閘管的動態(tài)特性 器件上電壓、電流隨時間變化的關系，稱為動態(tài)特性。 開通過程:延遲時間td 0.51.5s上升時間tr 0.53s 開通時間tgt圖2.8 晶閘

31、管的動態(tài)特性圖2 晶閘管的動態(tài)特性 器件上電壓、電流隨時間變化的關系，稱為動態(tài)特性。 關斷過程:反向阻斷恢 復時間trr正向阻斷恢 復時間tgr 關斷時間tq2.3.2 晶閘管的基本特性圖2.8 晶閘管的動態(tài)特性圖幾百微秒2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)1 晶閘管的電壓參數(shù)(6個)(1) 斷態(tài)不重復峰值電壓UDSM 門極開路時，允許施加于晶閘管的陽極的最大電壓值UDSM 。它是一個不能重復，且每次持續(xù)時間不大于10ms的斷態(tài)最大脈沖電壓。 UDSM值應小于轉折電壓Ub0。2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 晶閘管在門極開路而結溫為額定值時，允許重復加于晶閘管上的正向斷態(tài)最大脈沖電壓。 每秒50次每次持續(xù)

32、時間不大于10ms， 規(guī)定UDRM為UDSM的90%。(2) 斷態(tài)重復峰值電壓UDRM2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)它是一個不能重復施加且持續(xù)時間不大于10ms的反向脈沖電壓。反向不重復峰值電壓URSM應小于反向擊穿電壓。 門極開路，晶閘管承受反向電壓時，對應于反向伏安特性曲線急劇轉折處的反向峰值電壓值URSM 。(3) 反向不重復峰值電壓URSM(4) 反向重復峰值電壓URRM2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 晶閘管在門極開路而結溫為額定值時，允許重復加于晶閘管上的反向最大脈沖電壓。 每秒50次每次持續(xù)時間不大于10ms。 規(guī)定URRM為URSM的90%。2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 斷態(tài)重復峰值

33、電壓UDRM和反向重復峰值電壓URRM兩者中較小的一個電壓值規(guī)定為額定電壓UR。 在選用晶閘管時，應該使其額定電壓為正常工作電壓峰值UM的23倍，以作為安全裕量。(5) 額定電壓UR2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 規(guī)定為額定電流時的管子導通的管壓降峰值。 一般為1.52.5V，且隨陽極電流的增加而略為增加。 額定電流時的通態(tài)平均電壓降一般為1V左右。(6)通態(tài)峰值電壓UTM2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)2 晶閘管的電流參數(shù)（4個） (1) 通態(tài)平均電流IT(AV）（額定電流） 在環(huán)境溫度為+40和規(guī)定的散熱冷卻條件下，晶閘管在導通角不小于170電阻性負載的單相、工頻正弦半波導電，結溫穩(wěn)定在額定值1

34、25時，所允許通過的最大電流平均值。 允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。 選用一個晶閘管時，要根據(jù)所通過的具體電流波形來計算出容許使用的電流有效值，該值要小于晶閘管額定電流對應的有效值。晶閘管才不會損壞。2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)設單相工頻正弦半波電流峰值為Im時通態(tài)平均電流為：正弦半波電流有效值為：有效值與通態(tài)平均電流比值為：則有效值為：2 晶閘管的電流參數(shù)（4個） (1) 通態(tài)平均電流IT(AV）（額定電流）2.3.3 晶閘管的主要參數(shù) 根據(jù)有效值相等原則來計算晶閘管的額定電流。若電路中實際流過晶閘管的電流有效值為I，平均值Id， 定義 波形系數(shù)：則 由于晶閘管的熱容量小，過載能力

35、低，因此在實際選擇時，一般取1.52倍的安全系數(shù)，2 晶閘管的電流參數(shù)（4個） (1) 通態(tài)平均電流IT(AV）（額定電流）2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)例 在半波整流電路中晶閘管從/3時刻開始導通。負載電流平均值為40A，若取安全系數(shù)為2 。試選取晶閘管額定電流？解：負載電流平均值：單相半波可控整流電路及波形流過晶閘管電流有效值： 2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)根據(jù)有效值相等原則并考慮安全系數(shù)2.0晶閘管額定電流可選取額定電流為150或100A晶閘管例 在半波整流電路中晶閘管從/3時刻開始導通。負載電流平均值為40A，若取安全系數(shù)為2 。試選取晶閘管額定電流？2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)2 晶閘

36、管的電流參數(shù)（4個）(2) 維持電流IH (針對關斷過程) 是指晶閘管維持導通所必需的最小電流。一般為幾十到幾百毫安。維持電流與結溫有關，結溫越高，維持電流越小，晶閘管越難關斷。(3) 擎住電流IL (針對開通過程) 晶閘管剛從阻斷狀態(tài)轉化為導通狀態(tài)并除掉門極觸發(fā)信號，此時能維持器件導通所需的最小電流稱為擎住電流。一般擎住電流比維持電流大24倍。(4) 浪涌電流ITSM 在規(guī)定條件下，工頻正弦半周期內所允許的最大過載峰值電流。（分L，H級）2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)3 其他參數(shù)(1) 斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 電壓上升率過大，就會使晶閘管誤導通。 指在額定結溫和門極開路的情況下，不導致晶

37、閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉換的外加電壓最大上升率。(2) 通態(tài)電流臨界上升率di/dt 如果電流上升太快，可能造成局部過熱而使晶閘管損壞。 指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。2.3.3 晶閘管的主要參數(shù)(3) 門極觸發(fā)電流IGT和門極觸發(fā)電壓UGT 在室溫下，晶閘管陽極施加6V正向電壓時，使元件從斷態(tài)到完全開通所必需的最小門極電流，稱為門極觸發(fā)電流IGT。與此對應的門極電壓，稱為門極觸發(fā)電壓UGT。 觸發(fā)電流、電壓受環(huán)境和器件工作溫度影響。溫度高時IGT、UGT會明顯降低，溫度低時IGT、UGT也會有所增加。 為了保證對同類晶閘管都能正常觸發(fā)，要求觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電流、觸

38、發(fā)電壓值略大于標準規(guī)定的IGT、UGT2.3.4 晶閘管的派生器件1 快速晶閘管FST（Fast Switching Thyristor）有快速晶閘管和高頻晶閘管。開關時間以及du/dt和di/dt耐量都有明顯改善。普通晶閘管關斷時間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10s左右。高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高。由于工作頻率較高，不能忽略其開關損耗的發(fā)熱效應。2.3.4 晶閘管的派生器件2 逆導晶閘管RCT ( Reverse Conducting Thyristor ) 是將晶閘管反并聯(lián)一個二極管集成在一個管芯上的集成器件。 適用于有能量反饋的逆變器和斬波器電路中。簡化了

39、接線，消除了大功率二極管的配線電感，使晶閘管承受反壓時間增加，有利于快速換流，從而可提高裝置的工作頻率。2.3.4 晶閘管的派生器件3 雙向晶閘管TRIAC可認為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。有兩個主電極T1和T2，一個門極G。在第和第III象限有對稱的伏安特性。用有效值來表示其額定電流值。(而不是用平均電流值。）圖2.18 雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性2.3.4 晶閘管的派生器件4 光控晶閘管LTT （Light Triggered Thyristor） 又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號觸發(fā)導通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間

40、的絕緣，且可避免電磁干擾的影響。因此目前在高壓大功率的場合。圖2.19 光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性2.4 門極可關斷晶閘管 門極可關斷晶閘管(Gate-Turn-Off Thyristor GTO) 晶閘管的一種派生器件。可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關斷。GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合有較多的應用。2.4.1 GTO的結構和工作原理1GTO的結構 與普通晶閘管的相同點：PNPN四層半導體結構，外部引出陽極、陰極和門極。和普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件。c)AGKGGKN1P1N2N2

41、P2b)a)AGKa) 各單元的陰極、門極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結構斷面示意圖 c) 電氣圖形符號2.4.1 GTO的結構和工作原理2GTO的工作原理 GTO的等效模型和等效電路如圖2.21所示。 導通過程與普通晶閘管的正反饋過程相同。 GTO需要關斷時，在門極加反向觸發(fā)信號，普通晶閘管之所以不能自關斷，是因為不能從遠離門極的陰極的區(qū)域內抽出足夠大的門極電流。2.4.2 GTO的基本特性1. GTO的靜態(tài)特性（陽極伏安特性與普通晶閘管相似） 門極伏安特性則有很大區(qū)別。圖2.22 GTO的門極伏安特性開通過程逐漸增加門極正向電壓，門極電流隨著增加，如曲線段。當門極電流增大到開通門極電流I

42、GF時，因陽極電流的出現(xiàn)，門極電壓突增，特性由曲線段跳到曲線段，管子導通。當導通時門極電壓跳變大小與陽極電流大小有關，電流越大，電壓增幅越大。2.4.2 GTO的基本特性當門極反向電流達到一定值時，晶閘管關斷。在關斷點上，門極特性再次發(fā)生由曲線段到段的躍變。此時門極電壓增加，門極電流下降。在完全阻斷時，門極工作在反向特性曲線上。GTO的陽極電流越大，關斷時所需門極的觸發(fā)脈沖電流越大。關斷過程圖2.22 GTO的門極伏安特性1. GTO的靜態(tài)特性2.4.2 GTO的基本特性2GTO的動態(tài)特性開通時間：延遲時間td和上升時間tr關斷時間：儲存時間tS階段下降時間tf階段尾部時間tt階段 2.4.3

43、 GTO的主要參數(shù)GTO的許多參數(shù)與普通晶閘管對應的參數(shù)意義相同。不同的參數(shù)有。1）最大可關斷陽極電流IATO 是表示GTO額定電流大小的參數(shù)。與普通晶閘管是不同的。 2）電流關斷增益off 是指最大可關斷陽極電流IATO與門極負脈沖電流最大值IGM之比。0ff一般很小，數(shù)值為35，這是它的主要缺點。1000A的GTO關斷時門極負脈沖電流峰值要200A。2.5 電力晶體管電力晶體管（Giant TransistorGTR，直譯為巨型晶體管） 。耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文稱為Power BJT.它與晶閘管不同，具有線性放

44、大特性，但在電力電子應用中卻工作在開關狀態(tài)，從而減小功耗。GTR可通過基極控制其開通、關斷，是典型的自關斷器件。2.5 電力晶體管2.5.1 GTR的結構和工作原理與一般雙極型晶體管相似的結構、工作原理和特性。采用集成工藝將許多這種單元并聯(lián)。主要特性是耐壓高、電流大、開關特性好。2.5 電力晶體管應用中，GTR一般采用共發(fā)射極接法；集電極電流ic與基極電流ib的比值為：2.5.1 GTR的結構和工作原理 稱為GTR電流放大系數(shù)，它反映出基極電流對集電極電流的控制能力。單管電流放大系數(shù)為10左右。當考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時，ic和ib的關系為 ic= ib +Iceo （2.13

45、）空穴流電子流c)EbEcibic=bibie=(1+b )ib2.5 電力晶體管1 靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關狀態(tài)。在開關過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)2.5.2 GTR的基本特性截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1ib220V將導致絕緣層擊穿。(6)跨導gm 表征Power MOSFET柵極控制能力的參數(shù)。1 主要參數(shù)2.6.3 電力MOSFET的主要參數(shù)和安全工作區(qū)2.6.3 電力MOSFET的主要參數(shù)和安全工作區(qū)2.6 電力場效應晶體管（7）極間電容 通常生產(chǎn)廠家提供的是漏源極短路時的輸

46、入電容Ciss、共源極輸出電容Coss、反向轉移電容Crss。它們之間的關系為： CiSSCGS CGD CossCGDCDS CrssCGD（8）漏源電壓上升率 器件的動態(tài)特性還受漏源電壓上升率的限制，過高的du/dt可能導致電路性能變差甚至引起器件損壞。1 主要參數(shù)2.6 電力場效應晶體管最大漏源電壓極限線最大漏極電流極限線漏源通態(tài)電阻線最大功耗限制線四條邊界極限所包圍的區(qū)域。四種情況：直流DC，脈寬10ms、1ms、10s。 圖2.23 電力MOSFET正向偏置的安全工作區(qū)2.6.3 電力MOSFET的主要參數(shù)和安全工作區(qū)2 安全工作區(qū)GTR是雙極型電流控制器件優(yōu)點：通態(tài)壓降低，有電導調

47、制效應，通流能力很強；缺點：開關速度低、所需驅動功率大、驅動電路復雜。 MOSFET是單極型電壓控制器件優(yōu)點：開關速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、驅動功率小、驅動電路簡單；缺點：通流能力低、通態(tài)壓降大。 兩類器件取長補短結合而成的復合器件。 絕緣柵雙極型晶體管（Insulated-gate Bipolar Transistor IGBT）2.7 絕緣柵雙極型晶體管2.7.1 IGBT的結構和基本原理 IGBT也是一種三端器件，它們分別是柵極G、集電極C和發(fā)射極E。2.7 絕緣柵雙極型晶體管圖2.40 IGBT的結構、簡化等效電路和電氣圖形符號a) 內部結構斷面示意圖 b) 簡化等效電路 c)

48、電氣圖形符號E2.7.2 IGBT的基本特性1 IGBT的靜態(tài)特性 IGBT的靜態(tài)特性主要包括轉移特性和輸出伏安特性。2.7 絕緣柵雙極型晶體管圖2.41 IGBT的轉移特性和輸出特性a) 轉移特性 b) 輸出特性2 IGBT的動態(tài)特性開通延遲時間td(on) 電流上升時間tr 開通時間ton= td(on）+tr關斷延遲時間td(off)電流下降時間tf關斷時間toff toff=td(off)+ tf2.7 絕緣柵雙極型晶體管圖2.42 IGBT的動態(tài)特性2.7.3 IGBT主要參數(shù)、擎住效應和安全工作區(qū)2.7 絕緣柵雙極型晶體管1 主要參數(shù)正常工作溫度下允許的最大功耗 。(3) 最大集電

49、極功耗PCM包括額定直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP 。 (2) 最大集電極電流由內部PNP晶體管的擊穿電壓確定。(1) 最大集射極間電壓UCES2.7.3 IGBT主要參數(shù)、擎住效應和安全工作區(qū)原因：由于IGBT復合器件內有一個寄生晶閘管存在。措施：集電極電流不超過ICM，或增大柵極電阻，減緩IGBT的關斷速度。 (a) IGBT內部結示意圖2.7 絕緣柵雙極型晶體管2 擎住效應 當IGBT集電極電流IC大到一定程度，可使寄生晶閘管導通，從而其柵極對器件失去控制作用，這就是所謂的擎住效應。3 安全工作區(qū) IGBT開通時對應的安全工作區(qū)，稱為正向偏置安全工作區(qū)，即FBSOA。最大集電極電

50、流ICM最大允許集電極電壓UCEO最大允許功耗三條極限線所限定的區(qū)域。導通時間增加安全工作區(qū)減小，直流工作時安全工作區(qū)最小。(a) 正向安全工作區(qū)2.7 絕緣柵雙極型晶體管3 安全工作區(qū) IGBT關斷時對應的安全工作區(qū)，稱為反向偏置安全工作區(qū)，即RBSOA。最大集電極電流ICM最大允許集電極電壓UCEO電壓上升率dUCE/dt三條極限線所限定的區(qū)域。dUCE/dt越大，安全工作區(qū)越小，可以通過適當選擇柵射極電壓UGE和柵極驅動電阻來控制dUCE/dt，擴大安全工作區(qū)。(b) 反向安全工作區(qū)2.7 絕緣柵雙極型晶體管2.8 其他新型電力電子器件2.8.1 靜電感應晶體管SIT2.8.2 靜電感應

51、晶閘管SITH2.8.3 MOS控制晶閘管MCT2.8.4 集成門極換流晶閘管IGCT2.8.5 功率集成電路和智能功率模塊2.8 其他新型電力電子器件2.8.1 靜電感應晶體管(SITStatic Induction Transistor)SIT是一種結型場效應管，多子導電,單極型壓控器件；工作頻率與電力MOSFET相當，甚至更高，功率容量更大，因而適用于高頻大功率場合。在雷達通信設備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應加熱等領域獲得應用。缺點：柵極不加信號時導通，加負偏壓時關斷，稱為正常導通型器件，使用不太方便。通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗也大，因而還未在大多數(shù)電力電子設備中得到廣泛應用。2

52、.8 其他新型電力電子器件2.8.2 靜電感應晶閘管(SITHStatic Induction Thyristor）又稱場控晶閘管（Field Controlled ThyristorFCT）屬于兩種載流子導電的雙極型器件。 SITH有三極，即門極G、陽極A和陰極K。優(yōu)點：具有電導調制效應，通態(tài)壓降低、通流能力強、開關速度快、損耗小、開通的電流增益大等。缺點：SITH一般也是正常導通型，但也有正常關斷型。此外，制造工藝比GTO復雜的多，電流關斷增益較小，因而其應用范圍還有待拓展。2.8 其他新型電力電子器件2.8.3 MOS控制晶閘管(MCTMOS Controlled Thyristor)M

53、OSFET與晶閘管的復合。結合二者的優(yōu)點：承受極高di/dt和du/dt，快速的開關過程，開關損耗小。高電壓，大電流、高載流密度，低導通壓降。20世紀80年代末成為研究熱點問題。其關鍵技術問題沒有大的突破，電壓和電流容量都遠未達到預期的數(shù)值。2.8 其他新型電力電子器件2.8.4 集成門極換流晶閘管(IGCTIntegrated Gate Commutated Thyristor)20世紀90年代后期出現(xiàn)，結合了IGBT與GTO的優(yōu)點，容量與GTO相當，開關速度快10倍?？墒∪TO復雜的緩沖電路，但驅動功率仍很大。起初電壓電流容量大于IGBT很受關注，但IGBT的容量很快趕上來了。有個別廠家

54、一直生產(chǎn)IGCT產(chǎn)品，前景難以預料。2.8 其他新型電力電子器件2.8.5 基于寬禁帶半導體材料的電力電子器件硅的禁帶寬度為1.12電子伏特（eV），而寬禁帶半導材料是指禁帶寬度在3.0電子伏特左右及以上的半導體材料，典型的是碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、金剛石等材料。基于寬禁帶半導體材料（如碳化硅）的電力電子器件將具有比硅器件高得多的耐受高電壓的能力、低得多的通態(tài)電阻、更好的導熱性能和熱穩(wěn)定性以及更強的耐受高溫和射線輻射的能力，許多方面的性能都是成數(shù)量級的提高。寬禁帶半導體器件的發(fā)展一直限于材料的提煉和制造以及隨后的半導體制造工藝的困難。 2.8 其他新型電力電子器件2.8.6 功率集

55、成電路和集成電力電子模塊20世紀80年代中后期開始，模塊化趨勢，將多個器件封裝在一個模塊中，稱為功率模塊?？煽s小裝置體積，降低成本，提高可靠性。對工作頻率高的電路，可大大減小線路電感，從而簡化對保護和緩沖電路的要求。將器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，稱為功率集成電路（Power Integrated CircuitPIC）。2.8 其他新型電力電子器件高壓集成電路（High Voltage ICHVIC）一般指橫向高壓器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成。智能功率集成電路（Smart Power ICSPIC）一般指縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片

56、集成。智能功率模塊（Intelligent Power ModuleIPM）一般指將IGBT或MOSFET功率器件以及輔助器件、保護電路和驅動電路集成在一個芯片上封裝的電路。實際應用電路2.8.6 功率集成電路和集成電力電子模塊2.8 其他新型電力電子器件2.8.6 功率集成電路和集成電力電子模塊功率集成電路的主要技術難點：高低壓電路之間的絕緣問題以及溫升和散熱的處理。以前功率集成電路的開發(fā)和研究主要在中小功率應用場合。智能功率模塊在一定程度上回避了上述兩個難點,最近幾年獲得了迅速發(fā)展。功率集成電路實現(xiàn)了電能和信息的集成，成為機電一體化的理想接口。發(fā)展現(xiàn)狀：2.9 電力電子器件保護2.9.1

57、過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護2.9.2 過電流保護2.9.3 緩沖電路2.9.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因操作過電壓：由分閘、合閘等開關操作引起雷擊過電壓：由雷擊引起內因過電壓：主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結束后，反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應出過電壓。關斷過電壓：全控型器件關斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。電力電子裝置可能的過電壓外因過電壓和內因過電壓2.9.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護過電壓保護措施 采用器件限壓和RC阻容吸收等方法。圖2.28過電

58、壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應過電壓抑制電容 RC1閥側浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側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RC抑制電路2.9.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護圖2.29 RC過電壓抑制電路連接方式2.9 電力電子器件保護2.9.2 過電流保護 過電流有過載和短路兩種。電力電子器件過載能力較差。通常采用快速熔斷器、直流快速斷路器、過流繼電器實現(xiàn)。圖2.30 過電流保護措施及配置位置2.9 電力電子器件保護2.9.3 緩沖電路1 緩沖電路的作用和基本類型 電力電子器件的緩沖電路也稱為

59、吸收電路。作用：內因過電壓和du/dt、過電流和di/dt，減少開關損耗。關斷緩沖電路（du/dt抑制電路）吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關斷損耗。開通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開通時的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。復合緩沖電路關斷緩沖電路和開通緩沖電路的結合。按能量的去向分類法：耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路圖2.31 IGBT的緩沖電路和開關過程的電壓和電流波形2.9.3 緩沖電路緩沖電路作用分析2.9.3 緩沖電路設關斷前的工作點在A點。圖2.32 IGBT關斷過程的負載曲線2.9.3 緩沖電路緩沖電路的主要作用可歸納如下：抑制過渡過程中器

60、件的電壓和電流，將開關動作軌跡限定在安全區(qū)之內。 防止因過大的di/dt、du/dt造成器件的誤觸發(fā)，甚至導致器件的損壞。抑制開關過渡過程中電壓和電流的重疊現(xiàn)象，以減少器件的開關損耗。在多個器件串聯(lián)的高壓電路中起一定的均壓作用。2.9.3 緩沖電路緩沖電路的基本結構L緩沖電路L緩沖電路負載負載(a) RC吸收緩沖電路 (b)放電阻止型RCD緩沖電路圖2.33 緩沖電路的基本結構EdRsCsEdRsCsVDs2.10 電力電子器件串并聯(lián)目的：當器件額定電壓小于要求時，可以串聯(lián)。 當器件額定電流小于要求時，可以并聯(lián)。 降低成本。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。