電力電子器件——電氣工程講壇(參考版)
2024-09-22 21:34本頁面
【正文】 功率模塊和功率集成電路 是現(xiàn)在電力電子發(fā)展的一個共同趨勢 。 光控晶閘管 ：功率更大場合 ， 8kV / ， 裝置最高達(dá) 300MVA， 容量最大 。 仍在不斷發(fā)展 ， 與 IGCT等新器件激烈競爭 ， 試圖在兆瓦以上取代 GTO。 門極負(fù)脈沖電流幅值越大 ， ts越短 。 下降時間 tf 尾部時間 tt — 殘存載流子復(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) 。 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2b)圖 17 晶閘管的工作原理 門極可關(guān)斷晶閘管 GTO導(dǎo)通過程與普通晶閘管一樣 ， 只是導(dǎo)通時飽和程度較淺 。 導(dǎo)通時 ?1+?2更接近 1，導(dǎo)通時接近臨界飽和，有利門極控制關(guān)斷，但導(dǎo)通時管壓降增大。 由 P1N1P2和 N1P2N2構(gòu)成的兩個晶體管 V V2分別具有共基極電流增益 ?1和 ?2 。 138 c)圖1 1 3AG K G GKN1P1N2N2 P2b)a)AGK圖 113 GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 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 1） GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 門極可關(guān)斷晶閘管 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 。 137 門極可關(guān)斷晶閘管 （ GateTurnOff Thyristor —GTO） 門極可關(guān)斷晶閘管 結(jié)構(gòu) ： 與普通晶閘管的 相同點(diǎn) ： PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) ，外部引出陽極 、 陰極和門極 。 可以通過在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷 。 135 典型全控型器件 20世紀(jì) 80年代以來 ， 電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新時代 。 133 3） 動態(tài)參數(shù) 典型全控型器件 門極可關(guān)斷晶閘管 電力晶體管 （略） 電力場效應(yīng)晶體管 （略） 絕緣柵雙極晶體管 （略） 134 典型全控型器件 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 。 132 2） 電流定額 晶閘管的主要參數(shù) 除開通時間 tgt和關(guān)斷時間 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 ， 一般取額定電壓為正常工作時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)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓 。 129 圖 18 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG 正向 導(dǎo)通 雪崩 擊穿 O + U A U A I A I A I H I G2 I G1 I G = 0 U bo U DSM U DRM U RRM U RSM （ 2） 反向特性 晶閘管的基本特性 1) 開通過程 延遲時間 td (~?s) 上升時間 tr (~3?s) 開通時間 tgt以上兩者之和 ， tgt=td+ tr （ 16） 130 100% 90% 10% u AK t t O 0 t d t r t rr t gr U RRM I RM i A 2) 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時間 trr 正向阻斷恢復(fù)時間 tgr 關(guān)斷時間 tq以上兩者之和tq=trr+tgr （ 17) 普通晶
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