第五讲 电力电子器件

1、电 力 电 子 技 术 Power Electronic Technology 电力电子器件的驱动、保护 电力电子器件的串联和并联 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.4 4.4 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述 驱动电路驱动电路主电路与控制电路之间的接口 使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小 开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义 对器件或整个装置的一些保护措施也往往设计在驱动电路中，或 通过驱动电路实现 驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务： 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力 电子器件控制端和公

2、共端之间，可以使其开通或关断的信号 对半控型器件只需提供开通控制信号 对全控型器件则既要提供开通控制信号， 又要提供关断控制信号 Rs RG RF RL iD uGS up +UE 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.4 4.4 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离电气隔离环节，一般 采用光隔离或磁隔离 光隔离一般采用光耦合器 磁隔离的元件通常是脉冲变压器 图1-25 光耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型 E R E R E R a)b)c) Uin Uout R1 ICID R1 R1

3、 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.4 4.4 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述 双列直插式集成电 路及将光耦隔离电 路也集成在内的混 合集成电路； 为达到参数最佳配 合，首选所用器件 生产厂家专门开发 的集成驱动电路。 驱动电路可以采用分立元件来构成， 目前的趋势是采用专用集成驱动电路： G S D A 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.4 4.4 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路 作用作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的

4、时 刻由阻断转为导通 广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路 晶闸管触发电路应满足下列要求：晶闸管触发电路应满足下列要求： 触发脉冲的宽度宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流擎住电流的概 念） 触发脉冲应有足够的幅度幅度 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区可靠触发区域之内 应有良好的抗干扰抗干扰性能、温度稳定性温度稳定性及与主电路的电气隔离电气隔离 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.4 4.4 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路 晶闸管触发电路的原理解释： V1、V2构成脉冲放大环节（V1和V2接成达林顿结构）； 脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出

5、环节，这里利用了脉冲变压器原边的电 压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流； V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的G和K之间输出触发脉冲； VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设计。 在以后的电路中会多次出现这种电路的使用。 图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形 t1t2脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉冲宽度 IM强脉冲幅值（3IGT5IGT） t1t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT） 图1-27 常见的晶闸管触发电路 I t IM t1t2t3t4 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组

6、4.5 4.5 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 1. 1. 电流驱动型器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路 GTOGTO GTO的开通控制开通控制与普通晶闸管相似， 但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高， 且一般需在整个导通期间施加正门极 电流 使GTO关断关断需施加负门极电流，对其 幅值和陡度的要求更高，关断后还应 在门阴极施加约5V的负偏压以提高抗 干扰能力 O t t O uG iG 图图1-281-28推荐的推荐的GTOGTO门极门极 电压电流波形电压电流波形 5V的负偏压 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.5 4.5 典型全控型器件的驱动电路典型全控

7、型器件的驱动电路 GTO驱动电路通常包括开通驱动电路开通驱动电路、关断驱动电关断驱动电 路路和门极反偏电路门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦脉冲变压器耦 合式合式和直接耦合式直接耦合式两种类型 直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰 和寄生振荡，可得到较陡的脉冲前沿，因此目前 应用较广，但其功耗大，效率较低 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.5 4.5 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 a)直接耦合式驱动电路 b)脉冲变压器耦合式驱动电路 a)为一种直接耦合式门极驱动电路。电路采用半桥结构，通过C1和C2分压， 为GTO的阴极提供零电位。控制信号uo

8、n使得V1导通，为GTO提供触发电流；而关 断信号uoff使得V2导通，C2的电压放电产生关断负电流使GTO关断。这种电路结 构简单，有较强的关断能力。 b)为最简单的脉冲变压器耦合门极驱动电路，当驱动晶体管V导通时，关断 GTO。V关断时，利用变压器中贮能使GTO开通。这个电路最大的特点是简单且 效率高。但由于开通仅依靠变压器在关断过程中存贮的能量对大容量GTO不太 适合。 u G A K on off u + - C C1 K G + - V 2 A a)b) V V 1 2 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 4.5 4.5 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路

9、 直接耦合式直接耦合式GTOGTO驱动电路驱动电路： 二极管VD1和电容C1提供+5V电压 VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流 电路提供+15V电压 VD4和电容C4提供-15V电压 V1开通时，输出正强脉冲 V2开通时输出正脉冲平顶部分 V2关断而V3开通时输出负脉冲 V3关断后R3和R4提供门极负偏压 50kHz 50V GTO N1 N2 N3 C1C3 C4 C2 R1 R2 R3 R4 V1 V3 V2 L VD1 VD2 VD3 VD4 图1-29典型的直接耦合式 GTO驱动电路 B A o C 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的

10、驱动电典型全控型器件的驱动电 路路 GTRGTR 开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区 和深饱和区 关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断 损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的 负偏压 图1-30理想的GTR基极驱动电流波形 t O i b 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的驱动电典型全控型器件的驱动电 路路 GTR的一种驱动电路，包 括电气隔离和晶体管放大 电路两部分 当V1导通时，V2导通使 V3截止，则V4和V5组成 的达林顿电路工作， 对V基极注入驱动电流， 使V导通；当V1截

11、止时， V3导通使V6导通，V5截 止，则V截止。 vC2为加速开通过程的电容。开通时，R5被C2短路。可实现驱动电流的 过冲，并增加前沿的陡度，加快开通 GTR目前的驱动也使用集成驱动电路，如三菱公司的M57215BL。 VD1 A V 0V +10V +15V V1 V3 V2 V4 V5 V6 R1 R2 R3 R4 R5 C1 C2 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 2.2.电压驱动型器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路 栅源间、栅射间有数千皮法的电容，为快速建立驱动电压， 要求驱动电路输出电阻小 使M

12、OSFET开通的驱动电压一般1015V，使IGBT开通的驱动 电压一般1520V 关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取 -5-15V）有 利于减小关断时间和关断损耗 在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小寄生振 荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。 数值较小的栅极电阻能加快栅极电容的充放电，从而减小 开关时间和开关损耗，但与此同时也降低了栅极的抗噪声 能力，并可能导致寄生电感产生振荡。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 电力电力MOSFETMOSFET的一种驱动电路：电气 隔离和晶体管放大

13、电路两部分 无输入信号时高速放大器A输出 负电平,V3导通输出负驱动电压 当有输入信号时A输出正电平，V2 导通输出正驱动电压 A + - MOSFET 20 V 20 V u i R 1R 3 R 5 R 4 R 2 R G V 1 V 2 V 3 C 1 -V CC +V CC 图1-32电力MOSFET的一种驱动电路 专为驱动电力MOSFET而设计的混合集 成电路有三菱公司的M57918L，其输入 信号电流幅值为16mA，输出最大脉冲 电流为+2A和-3A，输出驱动电压+15V 和-10V。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的驱动电路典型全

14、控型器件的驱动电路 IGBT的驱动 可使用分立元件组成驱动电路，也可使用IGBT专用集成驱动电 路。IGBT专用集成驱动电路可靠性高、体积小，是专用于IGBT 的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路，主要有富士公 司的EXB8XX系列和夏普公司的PC929等 。 EXB8XX系列IGBT专用集成驱动电 路采用单列直插式封装，使用单 电源20V供电，在输出脚3和1间 产生约15V的导通驱动电压，而 通过内部稳压管在输出脚1和9间 产生约-5V的关断偏压。其内置 过流保护电路，可通过检测IGBT 在导通过程中的饱和压降来实施 对IGBT的过流保护，同时提供过 流检测输出信号，便于外部电路 采集。

15、由于其内部集成了功率放 大电路，在一定程度上提高了驱 动电路的抗干扰能力。 A G C E 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.1 5.1 典型全控型器件的驱动电典型全控型器件的驱动电 路路 IGBT驱动电路的应用电压电流范围 标准型驱动电路信号延迟时间为4s，最大运行频率为 10kHz；高速型驱动电路信号最大延迟时间为1.5s，最大运 行频率为40kHz。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2 5.2 电力电子器件的保护电力电子器件的保护 5 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.1 5.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及

16、过电压保护 电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压 外因过电压外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1) 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2) 雷击过电压：由雷击引起 内因过电压内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管 在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当 恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两 端感应出过电压 (2) 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低 而由线路电感在器件两端感应出的过电压 合肥工业大学电气工程学院电力电子

17、与电力传动教研组 5.2.1 5.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护 过电压过电压 保护措施保护措施 S 图1-34 F RV RCD T D C U M RC 1 RC 2 RC 3 RC 4 L B SDC 阀侧器件换相过电 压抑制用RC电路 压敏电阻过 电压抑制器 阀侧浪涌过 电压抑制用 RC电路 变压器静 电屏蔽层 避雷器 阀侧浪涌过 电压抑制用 反向阻断式R C电路 静电感应过电 压抑制电容 直流侧RC抑 制电路 阀器件关断过 电压抑制用RC D电路 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.1 5.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及

18、过电压保护 +-+- a)b) 网侧 阀侧直流侧 图1 -35 CaRa CaRa CdcRdcCdcRdc CaRa CaRa 图1-35 RC过电压抑制电路联结方式 a) 单相 b)三相 外因过电压抑制措施 中，RC过电压抑制电 路最为常见，典型联 结方式见图1-35 RC过电压抑制电路可 接于供电变压器的两 侧（供电网一侧称网 侧，电力电子电路一 侧称阀侧），或电力 电子电路的直流侧 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.1 5.2.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护 大容量电力电子装置可采用图1-36所示的反向阻断式RC电路 图1-36反向阻断式过

19、电压抑制用RC电路 保护电路参数计算可参考相关工程手册 其他措施：用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二 极管（BOD）等非线性元器件限制或吸收过电压 电力电子装置 过电压抑制电路 图1-36 C1 R1 R2 C2 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.2 5.2.2 过电流的产生及过电流保护过电流的产生及过电流保护 过电流过载和短路两种情况 常用措施：快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性 电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流 快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定

20、在过载 时动作 图1-37过电流保护措施及配置位置 负载 触发电路开关电路 过电流 继电器 交流断路器 动作电流 整定值 短路器 电流检测 电子保护电路 快速熔断器 变流器 直流快速断路器 电流互感器 变压器 图1 -37 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.2 5.2.2 过电流的产生及过电流保护过电流的产生及过电流保护 快速熔断器快速熔断器 电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施 选择快熔时应考虑： (1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定 (2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定 (3)快熔的I I 2 2t t值应小于被保护器件

21、的允许I I 2 2t t值 (4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性 快熔对器件的保护方式：快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种 全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度 较大的场合 短路保护方式：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.2 5.2.2 过电流的产生及过电流保护过电流的产生及过电流保护 快速开关用在直流电路中，它的完全分断时间最快为10ms。 过流继电器有直流和交流两种，它们动作时间一般为几百ms。 在实际装置中，为了避免经常更换快熔，一般需用较小容量快速 开关或过流继电器

22、，而同时选用较大容量的快熔。这样，在发生 过流时，快速开关或过流继电器首先动作，即使动作速度不如快 熔，同样可以保护器件。经过复位后，又可正常工作。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.2 5.2.2 过电流的产生及过电流保护过电流的产生及过电流保护 对重要的且易发生短路 的晶闸管设备，或全控 型器件（很难用快熔保 护），需采用电子电路 进行过电流保护 一般采用电流互感器检 测主电路电流，转换成 直流电压后送给电压比 较器，与设定值进行比 较。优点一是响应迅速， 二是设定过流值方便。 霍尔电流传感器霍尔电流传感器 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.

23、3 5.2.3 缓冲电路（缓冲电路（Snubber CircuitSnubber Circuit） 缓冲电路缓冲电路（吸收电路）：吸收电路）： 抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开 关损耗 关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电 压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗 开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电 流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗 将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起复合缓冲 电路 通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做 di/dt抑制电路 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.3

24、5.2.3 缓冲电路（缓冲电路（Snubber Circuit） 缓冲电路作用分析缓冲电路作用分析 1.无缓冲电路： V开通时电流迅速上升，d di i/ / d dt t很大 关断时d du u/d/dt t很大，并出现 很高的过电压 2.有缓冲电路 V开通时：C Cs s通过Rs向V放电， 使i iC C先上一个台阶，以后因 有L Li i，i iC C上升速度减慢 V关断时：负载电流通过VDs 向Cs分流，减轻了V的负担， 抑制了du/dt和过电压 VDi和Ri的作用是在V关断时， 给Li提供贮能的释放回路。 a) b) 图1-38 Ri VD L V di dt抑制电路 缓冲电路 Li

25、 VD i Rs Cs VDs t uCE iC O di dt抑制电路 无时 di dt抑制电路 有时 有缓冲电路时 无缓冲电路时 uCE iC 图1-38di/dt抑制电路和充放电型RCD缓 冲电路及波形 a) 电路 b) 波形 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.3 5.2.3 缓冲电路（缓冲电路（Snubber CircuitSnubber Circuit） 充放电型RCD缓冲电路（图1-38），适用于中等容量的场合 图1-40示出另两种，其中RC缓冲电路主要用于小容量器件，而 放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件 图1-40另外两种常用的缓冲电路 a)RC

26、吸收电路b)放电阻止型RCD吸收电路 L 缓冲电路 L 缓冲电路 负载 负载 a)b) 图1-40 Ed Rs Cs Ed Rs Cs VDs 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.2.3 5.2.3 缓冲电路（缓冲电路（Snubber CircuitSnubber Circuit） 缓冲电路中的元件选取及其他注意事项缓冲电路中的元件选取及其他注意事项 C Cs s和R Rs s的取值可实验确定或参考工程手册 VDVDs s须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的1/10 尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容 中小容量场合，若线路电感较小，可只在直流侧设一个d d

27、u u/d/dt t 抑制电路 晶闸管在实用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压， 关断时也没有较大的d du u/d/dt t，一般采用RC吸收电路即可 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3 5.3 电力电子器件的串联和并联电力电子器件的串联和并联 5.3.1 晶闸管的串联 5.3.2 晶闸管的并联 5.3.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联 目的目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联 问题问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异， 使器件电压分配不均匀

28、 静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因 静态伏安特性的分散性，各器件分压不等 承受电压高的器件首先达到转折电压而导通，使另 一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用 反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个 随之击穿 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联 静态均压措施静态均压措施 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压，R Rp p的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多 图1-41晶闸管的串联 a)伏安特性差异b)串联均压措施 b)a) 图1-41 R C R C VT 1 VT 2 R P R P I O U U

29、 T1 IR U T2 VT 1 VT 2 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.1 5.3.1 晶闸管的串联晶闸管的串联 动态均压措施动态均压措施 动态不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件 用RC并联支路作动态均压 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.2 5.3.2 晶闸管的并联晶闸管的并联 目的目的：多个器件并联来承担较大的电流 问题问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均 匀，SCR导通后的内阻极小是并联时很难均流的根本原因

30、。 均流措施均流措施 挑选特性参数尽量一致的器件 采用电阻均流，Rp的阻值应显著大于SCR 导通时的内阻。（很少采用） 用门极强脉冲触发也有助于动态均流 当需要同时串联和并联晶闸管时， 通常采用先串后并的方法联接 采用均流电抗器 VT1VT2 RPRP 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.2 5.3.2 晶闸管的并联晶闸管的并联 图143 晶闸管并联均流电路 当SCR由于伏 安特性差别， 器件电流趋于 不均衡时，电 感阻止各支路 电流的变化， 以减小各支路 电流的差异。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.3.3 IGBT5.3.3 IGBT的级联的级联

31、 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.45.4电力电子器件应用共性问题散热 电力电子器件的散热 电力电子器件在传递和处理电能的同时，也要在管芯上产生相应的功率损耗， 引起管芯温度增加。为了保证器件正常工作，必须规定最高允许结温，与最 高结温对应的器件耗散功率即是器件的最大允许耗散功率。器件正常工作时 不应超过最高结温和功耗的最大允许值，否则，器件特性与参数将要产生变 化，甚至导致器件产生永久性的烧坏现象。 管芯温度的高低与器件内部功耗的大小、管芯到外界环境的传热条件(传热机 构、材料、冷却方式等)以及环境温度等有关。设法减小器件的内部功耗、改 善传热条件，对保证器件长期可靠运

32、行有极重要的作用。 为了便于散热，功率器件多加装散热器，结温升高后的散热过程和路线如下： 管芯内部功耗产生的热能以传导方式由管芯传到固定它的外壳的底座上，再 由外壳将部分热能以对流和辐射的形式传到环境中去，大部分热能则是通过 底座直接传到散热器上，最后由散热器传到空气中。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.45.4电力电子器件应用共性问题散热 工程实际中，结温通常是指芯片的平均温度，由于功率器件的芯片较大，温 度分布是不均匀的，可能出现局部比最高允许结温高得多的过热点，导致器 件损坏。所以规定的最高允许结温远低于其本征失效温度，这被称为结温减 额使用。 散热设计的主要任务就

33、是根据器件的耗散功率Pd设计一个具有适当热阻的散热 方式和散热器，以确保器件的管芯温度不高于额定结温Tjm。当散热器的环境 温度为Ta时，从管芯到环境的总热阻为： d ajm aj P TT R 在实际情况中常把总热阻分成三部分。第一部分为从管芯到管壳的结- 壳热阻，第二部分为从管壳到散热器的接触热阻，第三部分为从散热器到环 境的散热器热阻。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.45.4电力电子器件应用共性问题散热 对器件用户来说，结-壳热阻是不能改变的一个参数。接触热阻的大小 与多种因素有关。它不但决定于器件的封装形式、界面平整度和散热器的安 装压力，还决定于管壳与散热器之

34、间是否加绝缘垫片和导热脂。一般情况下， 增加安装压力可减小接触热阻。在管壳和散热器之间涂导热脂也可减小接触 热阻，但加绝缘垫片会增加接触热阻。当然，绝缘垫片只在不得不加时才加， 尽量选用导热性好的材料，并涂敷导热脂。散热器热阻与散热器材料、形状、 表面状况、功耗元件的安装位置以及冷却介质的性质等多种因素有关。散热 器表面经黑化处理之后可明显增加散热效果，散热器采用指状或枝状结构， 可增加散热面积。强迫风冷是降低散热器热阻的一种有效形式，常用的风冷 和自然冷却散热器由铝板或铝型材料制成。使用液体作为散热介质的液冷方 式对于降低热阻的效力更高，所用的散热器体积更小，特别适用于特大功率 耗散情况。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组 5.45.4电力电子器件应用共性问题散热 使用风机降低散热器温度目前有两种控制方式，一种是风机与 装置同步工作，适合于负载基本不变的情况，如PC机电源；另一种 是风机的起、停受装置的内部温度（尤其是散热器的温度）控制。 常用的办法是使用温度传感器采集温度，与预设的温度基准进行比 较，当测量的温度高于设定值后，风机起动加速散热；当温度下降 后，风机停转。这种方式适合负载变化的情况，例如以蓄电池为后 备电源的整流装置，大多数时间蓄电池接近满容量，充电电流较小， 整流装置工作在轻载状态，散热器温度不高，风机不工作；在交流 电