【正文】 解決的方法是：篩選器件，挑選特性和參數(shù)盡量一致的器件并聯(lián)；串入電阻器或快速熔斷器 (代替電阻 )均流；串入電抗器均流；采用并聯(lián)支路間相互耦合的互感器均流；在器件的控制電路上采取措施，使器件的開通時間和關(guān)斷時間盡量接近一致。在高壓、大容量的變換裝置中， GTO占有重要的地位，但也要注意 IGCT、 SITH等新型器件的發(fā)展。其關(guān)斷的方法有：去掉陽極電壓；給陽極加反壓；降低正向陽極電壓，或增大陽極回路阻抗，使流過晶閘管陽極的電流小于維持電流。 本章小結(jié) 電力電子技術(shù) 共享資源課 從使用角度出發(fā)，主要可從以下五個方面考察電力電子器件的性能特點：導(dǎo)通壓降、運行頻率、器件容量、耐沖擊能力以及可靠性。 IGBT的通態(tài)壓降在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段具有負的溫度系數(shù)，在1/2或 1/3額定電流以上的區(qū)段則具有正的溫度系數(shù)，因而 IGBT在并聯(lián)使用時也具有電流的自動均衡能力，與電力 MOSFET類似，易于并聯(lián)使用。圖 例。 EXB系列芯片具有以下特點：電路集成化程度高，抗干擾能力強，速度較快，保護功能完善，可實現(xiàn) IGBT最優(yōu)驅(qū)動等；但電路價格較高，每個 IGBT都需配一片集成驅(qū)動電路及一個專用驅(qū)動電源，使控制電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。 (1)內(nèi)部集成有可隔離 2500V交流電壓的光電耦合器，故可用于以 IGBT為主開關(guān)器件的、進線電壓為 380V的動力設(shè)備上。 ui為高電平時，光耦器件副方三極管導(dǎo)通， MOS管 VT1截止，則 VT2導(dǎo)通， VT3截止，＋ UCC經(jīng) VT2向 IGBT柵極提供驅(qū)動電流；當 ui為低電平時，光耦器件副方三極管不通， VT1導(dǎo)通，則 VT2截止， VT3導(dǎo)通， UCC經(jīng) VT3向 IGBT柵極提供反向電流，使 IGBT關(guān)斷。 (5)要提供合適的開關(guān)時間。 (1)因 IGBT 的柵 射極之間有數(shù)千皮法左右的極間電容，為加快建立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路具有較小的內(nèi)阻。圖 UAA 4002模塊構(gòu)成的 8A、 400V開關(guān)電路，此電路采用電平控制方式。 圖 貝克鉗位電路 電力電子器件驅(qū)動與保護電路 電力電子技術(shù) 共享資源課 2． GTR基極驅(qū)動電路 簡單的雙電源驅(qū)動電路如圖 ，驅(qū)動電路與 GTR(VT6)直接耦合，控制電路用光耦合實現(xiàn)電隔離，正、負電源 (+UC2和 UC3)供電。 (4) GTR的驅(qū)動電路要具有自動保護功能，以便在故障狀態(tài)下能快速自動切除基極驅(qū)動信號，避免 GTR遭到損壞。基極驅(qū)動電路一般應(yīng)滿足以下基本要求。要求門極開通控制電流信號具有前沿陡、幅度高、寬度大、后沿緩的脈沖波形。 5. 應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離 圖 ，其作用是將控制信號 Uk轉(zhuǎn)變成延遲角 a(或 b)信號，向晶閘管提供門極電流，決定各個晶閘管的導(dǎo)通時刻。 。特別是當負載為電感性負載時，因其中電流不能突變，更需要較寬的觸發(fā)脈沖，才可使元件可靠導(dǎo)通?？刂凭чl管導(dǎo)通的電路稱為觸發(fā)電路。 功率模塊與功率集成電路 電力電子技術(shù) 共享資源課 (3)控制電壓欠壓保護 (UV)： IPM使用 +15V供電，若供電電壓低于設(shè)定電壓，且時間超過 toff，則發(fā)生欠壓保護，封鎖門極驅(qū)動電路，輸出故障信號。通常 IPM不會損壞，短路安全工作區(qū)電流波形如圖 (b)所示。 圖 IPM功能框圖 功率模塊與功率集成電路 電力電子技術(shù) 共享資源課 IPM的內(nèi)置功能 1．開關(guān)安全工作區(qū) 開關(guān) (關(guān)斷 )安全工作區(qū)通常定義為在重復(fù)關(guān)斷運行時的最大允許瞬時電壓和電流。 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 自 20世紀 80年代中后期開始，在電力電子器件研制和開發(fā)中的一個共同趨勢是逐步實現(xiàn)模塊化。 MCT可承受極高的 di/dt和 du/dt，使得其保護電路可以簡化。 門極可關(guān)斷晶閘管 靜電感應(yīng)晶閘管 (Static Induction Thyristor， SITH)亦稱作場控晶閘管(Field Controlled Thyristor， FCT)或雙極靜電感應(yīng)晶閘管 (BSITH)。 GTO可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關(guān)斷。 圖 IGBT安全工作區(qū) 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 門極可關(guān)斷晶閘管 門極可關(guān)斷晶閘管 (GateTurnCff Thyristor， GTO)是高電壓大電流雙極全控型器件。 圖 具有寄生晶閘管的 IGBT等效電路 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 2) 安全工作區(qū) IGBT具有較寬的安全工作區(qū)。 由圖可知 ， IGBT的開關(guān)特性與電力MOSFET基本相同 。 (a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 (b) 簡化等效電路 (c) 電氣圖形符號 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 2. IGBT的基本特性和主要參數(shù) IGBT的基本特性包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。 5)最大耗散功率 PD 最大耗散功率 PD表示器件所能承受的最大發(fā)熱功率。 圖 電力 MOSFET的動態(tài)特性波形 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 3. 電力 MOSFET的主要參數(shù) 1) 漏極額定電壓 UDS 漏極額定電壓 UDS是標稱電力 MOSFET電壓定額的參數(shù)。 圖 電力 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 2) 動態(tài)特性 相對于 GTR來說，電力 MOSFET的開關(guān)速度非?？?。 圖 GTR的安全工作區(qū) 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 晶閘管的派生器件 1. 電力 MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理 電力 MOSFET的種類和結(jié)構(gòu)繁多，按導(dǎo)電溝道可分為 P溝道和 N溝道。 1. GTR的基本工作原理和基本特性 圖 共發(fā)射極接法時 GTR的靜態(tài)特性 圖 GTR開通和關(guān)斷過程中 的電流波形 全控型器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 2. GTR的主要參數(shù) 1)最高工作電壓 GTR上所加的電壓超過規(guī)定值時，就會發(fā)生擊穿。 4. 光控晶閘管 光控晶閘管 (LTT)又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號代替電信號對器件進行觸發(fā)的晶閘管，其電氣圖形符號和伏安特性如圖 。 2. 雙向晶閘管 雙向晶閘管 (TRIAC)可以認為是一對反并聯(lián)連接的普通晶閘管的集成，其電氣圖形符號和伏安特性如圖 。 7. 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt 通態(tài)電流臨界上升率是指在規(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。 正弦半波電流平均值 IT (AV)、電流有效值 IT 和電流最大值 Im三者的關(guān)系為： (21) (22) 在正弦半波情況下電流波形系數(shù) Kf為： (23) 所以，晶閘管在流過任意波形電流并考慮了安全裕量情況下的額定電流IT(AV) 的計算公式為： (24) mT ( A V ) m01 s in d ( )2II I t t????????2 mTm 01 ( s in ) d ( )22II I t t?????? ?TfT ( A V )1 . 5 72IK I ?? ? ?TT ( A V ) ( 1 .5 2 ) 1 .5 7II ? ～ 半控型器件 — 晶閘管及其派生器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 UT(AV) 當晶閘管流過正弦半波的額定電流平均值和穩(wěn)定的額定結(jié)溫時，元件陽極與陰極之間電壓降的平均值稱為晶閘管的通態(tài)平均電壓 UT(AV) ，簡稱管壓降。 1. 額定電壓 UTN 所謂晶閘管的額定電壓 UTE，是指 UDRM與 URRM 中較小的值，再取相應(yīng)于標準電壓等級表 。 (3) 開通損耗：在開通過程中出現(xiàn)的瞬時功耗。 半控型器件 — 晶閘管及其派生器件 電力電子技術(shù) 共享資源課 3)晶閘管的損耗 將圖 ，可得到晶閘管瞬時損耗曲線。 (1)關(guān)斷前的正向電流越大，晶閘管內(nèi)儲存的載流子越多，關(guān)斷時間就越長。這類晶閘管的延遲時間隨門極電流的增大而減小。 1. 靜態(tài)特性