電力電子技術(shù)講稿(最新整理(參考版)
2024-11-08 04:06本頁面
【正文】 GTR 的開關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和 GTO 都短很多 。 關(guān)斷過程 儲(chǔ)存時(shí)間 ts 和下降時(shí)間 tf，二者之和為 關(guān)斷時(shí)間 toff 。 bcii??電力電子技術(shù)講稿 25 圖 116 共發(fā)射極接法時(shí) GTR 的輸出特性 (2) 動(dòng)態(tài)特性 開通過程 延遲時(shí)間 td和上升時(shí)間 tr，二者之和為 開通時(shí)間 ton。 在電力電子 電路中 GTR 工作在開關(guān)狀態(tài)。 當(dāng)考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流 Iceo時(shí)， ic和 ib的關(guān)系為 ic=? ib +Iceo （ 110） 單管 GTR 的 ? 值比小功率的晶體管小得多，通常為 10左右，采用達(dá)林頓接法可有效增大電流增益。 在應(yīng)用中， GTR 一般采用共發(fā)射極接法。 通常采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成的單元結(jié)構(gòu)。 1） GTR 的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖 115 GTR 的結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號(hào)和內(nèi)部載流子的流動(dòng) a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b) 電氣圖形符號(hào) c) 內(nèi)部載流子的流動(dòng) 與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。 O t 0 t i G i A I A 90% I A 10% I A t t t f t s t d t r t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 電力電子技術(shù)講稿 24 耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（ Bipolar Junction Transistor—— BJT），英文有時(shí)候也稱為 Power BJT。 1000A的 GTO 關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流峰值要 200A 。 （ 4） 電流關(guān)斷增益 ?off ——最大可關(guān)斷陽極電流與門極負(fù)脈沖電流最大值 IGM 之比稱為 電流關(guān)斷增益。 不少 GTO 都制造成逆導(dǎo)型，類似于逆導(dǎo)晶閘管，需承受反壓時(shí)，應(yīng)和電力二極管串聯(lián) 。 （ 2） 關(guān)斷時(shí)間 toff —— 一般指儲(chǔ)存時(shí)間和下降時(shí)間之和，不包括尾部時(shí)間。 （ 1）開通時(shí)間 ton —— 延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和。 門極負(fù)脈沖電流幅值越大， ts 越短。 c)圖1 1 3AG K G GKN1P1N2N2 P2b)a)AGKRNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b)電力電子技術(shù)講稿 23 下降時(shí)間 tf 尾部時(shí)間 tt —?dú)埓孑d流子復(fù)合。 多元集成結(jié)構(gòu)還使 GTO 比普通晶閘管開通過程快，承受 di/dt 能力強(qiáng) 。 由上述分析我們可以得到以下 結(jié)論 GTO 導(dǎo)通過程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺。 導(dǎo)通時(shí) ?1+?2 更接近 1，導(dǎo)通時(shí)接近臨界飽和，有利門極控制關(guān)斷，但導(dǎo)通時(shí)管壓降增大。 ?1+?2=1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。 和普通晶閘管的 不同點(diǎn) ： GTO 是一種多元的功率集成器件 圖 113 GTO 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(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 c) 電氣圖形符號(hào) 工作原理： 與普通晶閘管一樣，可以用圖 17 所示的雙晶體管模型來分析。 GTO 的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級(jí)以上的大功率場合仍有較多的應(yīng)用。 典型代表 ——門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管 、電力場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管 常用的典型全控型器件 門極可關(guān)斷晶閘管 門極可關(guān)斷晶閘管 （ GateTurnOff Thyristor — GTO） 晶閘管的一種派生器件。 a) b) I O U I G = 0 G T 1 T 2 a) K G A b) U O I I G = 0 電力電子技術(shù)講稿 21 圖 112 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 典型全控型器件 門極可關(guān)斷晶閘管 ——在晶閘管問世后不久出現(xiàn)。 光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響。 具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)。 不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。 有兩個(gè)主電極 T1和 T2，一個(gè)門極 G。 由于工作頻率較高，不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。 普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒， 快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管 10?s 左右。 晶閘管的派生器件 1）快速晶閘管（ Fast Switching Thyristor—— FST) 有快速晶閘管和高頻晶閘管。 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt —— 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。 3）動(dòng)態(tài)參數(shù) 除開通時(shí)間 tgt 和關(guān)斷時(shí)間 tq外，還有： 斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt —— 指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通 態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 對(duì)同一晶閘管來說，通常 IL約為 IH 的 2~4 倍。 維 持電流 IH —— 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。 選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓 2~3 倍。 通態(tài)（峰值）電壓 UT —— 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。 3） 動(dòng)態(tài)特性 1) 開通過程 延遲時(shí)間 td (~?s) 上升時(shí)間 tr (~3?s) 開通時(shí)間 tgt以上兩者之和， tgt=td+ tr （ 16） 2) 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間 trr 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間 tgr 關(guān)斷時(shí)間 tq以上兩者之和 tq=trr+tgr （ 17) 普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒 圖 19 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 晶閘管的主要參數(shù) 1）電壓定額 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM —— 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。 反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的反相漏電流流過。 晶閘管本身的壓降很小，在 1V左右。 正向電壓超過正向轉(zhuǎn) 折
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1