电力电子技术 第1章 电力电子器件2ppt课件

1、 电力电子技术 电子教案第第1 1章章 电力电子器件电力电子器件2 21.5 1.5 其他新型其他新型 电力电子器件电力电子器件 1.5.1 MOS 1.5.1 MOS控制晶闸管控制晶闸管MCTMCT 1.5.2 1.5.2 静电感应晶体管静电感应晶体管SITSIT 1.5.3 1.5.3 静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITHSITH 1.5.4 1.5.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCTIGCT 1.5.5 1.5.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 注：以上内容自学，简单介绍注：以上内容自学，简单介绍1.5.51.5.5节节1.5.1 MOS1.5.1 MOS控

2、制晶闸管控制晶闸管MCTMCT MCTMOS Controlled Thyristor）MOSFET与晶闸管的复合 MCT结合了二者的优点： MOSFET的高输入阻抗、低驱动功率、快速的开关过程 晶闸管的高电压大电流、低导通压降一个MCT器件由数以万计的MCT元组成，每个元的组成为：一个PNPN晶闸管，一个控制该晶闸管开通的MOSFET，和一个控制该晶闸管关断的MOSFETMCT曾一度被认为是一种最有发展前途的电力电子器件。因而，20世纪80年代以来一度成为研究的热点。但经过十多年的努力，其关键技术问题没有大的突破，电压和电流容量都远未达到预期的数值，未能投入实际应用1.5.2 1.5.2 静

3、电感应晶体管静电感应晶体管SITSITSITSITStatic Induction TransistorStatic Induction Transistor）19701970年，年，结型场效应晶体管结型场效应晶体管小功率小功率SITSIT器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即可制成大功率的可制成大功率的SITSIT器件器件多子导电的器件，工作频率与电力多子导电的器件，工作频率与电力MOSFETMOSFET相当，甚相当，甚至更高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合至更高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大

4、和高在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高频感应加热等领域获得应用频感应加热等领域获得应用缺点：缺点：栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通型器件，使用不太方便型器件，使用不太方便通态电阻较大，通态损耗也大，因而还未在大多数电力通态电阻较大，通态损耗也大，因而还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用电子设备中得到广泛应用1.5.3 1.5.3 静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITHSITH SITHStatic Induction Thyristor）1972年，在SIT的漏极层上附加一层与漏极层导电类型不同的发射极层而得到，因其

5、工作原理与SIT类似，门极和阳极电压均能通过电场控制阳极电流，因此SITH又被称为场控晶闸管Field Controlled ThyristorFCT） 比SIT多了一个具有少子注入功能的PN结， SITH是两种载流子导电的双极型器件，具有电导调制效应，通态压降低、通流能力强。其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是大容量的快速器件 SITH一般也是正常导通型，但也有正常关断型。此外，其制造工艺比GTO复杂得多，电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展1.5.4 1.5.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCTIGCTIGCTIGCTIntegrated Gate-Com

6、mutated Integrated Gate-Commutated T h y r i s t o rT h y r i s t o r ） ， 也 称） ， 也 称 G C TG C T G a t e -G a t e -Commutated ThyristorCommutated Thyristor），），2020世纪世纪9090年代年代后期出现，结合了后期出现，结合了IGBTIGBT与与GTOGTO的优点，容量的优点，容量与与GTOGTO相当，开关速度快相当，开关速度快1010倍，且可省去倍，且可省去GTOGTO庞大而复杂的缓冲电路，只不过所需的庞大而复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动

7、功率仍很大驱动功率仍很大目前正在与目前正在与IGBTIGBT等新型器件激烈竞争，试图等新型器件激烈竞争，试图最终取代最终取代GTOGTO在大功率场合的位置在大功率场合的位置1.5.5 1.5.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 2020世纪世纪8080年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块封装在一个模块中，称为功率模块可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求对保护和

8、缓冲电路的要求将器件与逻辑、控制、维护、传感、检测、自诊断等信将器件与逻辑、控制、维护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路Power Integrated CircuitPICPower Integrated CircuitPIC）1.5.5 1.5.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路类似功率集成电路的还有许多名称，但实际上各有侧重类似功率集成电路的还有许多名称，但实际上各有侧重高压集成电路高压集成电路High Voltage ICHVICHigh Voltage ICHVIC一般指横一般指横向高压器件与

9、逻辑或模拟控制电路的单片集成向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成智能功率集成电路智能功率集成电路Smart Power ICSPICSmart Power ICSPIC一般一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成智能功率模块智能功率模块Intelligent Power ModuleIPMIntelligent Power ModuleIPM则专指则专指IGBTIGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能集成，也称智能IGBTIGBTIntelligent IGBTIntelligent

10、IGBT）1.5.5 1.5.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的处理间的绝缘问题以及温升和散热的处理以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合率应用场合智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难点点, ,最近几年获得了迅速发展最近几年获得了迅速发展功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口机电一体化的理想接口1.6 1.6 电力电子

11、器件器件的驱动电力电子器件器件的驱动 1.6.1 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述 1.6.2 1.6.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路 1.6.3 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路1.6.1 1.6.1 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安全性都有重要

12、的意义对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现路中，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共端之间，可以使其为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号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断控制信号1.6.1 1.6.1

13、 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环驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离节，一般采用光隔离或磁隔离光隔离一般采用光耦合器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磁隔离的元件通常是脉冲变压器图图1-25光耦合器的类型及接法光耦合器的类型及接法a)普通型普通型b)高速型高速型c)高传输比型高传输比型ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R11.6.1 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述电力电子器件驱动电路概述电流驱动型和电压驱动型电流驱动型和电压驱动型具体形式可为分立元件

14、的，但目前的趋势具体形式可为分立元件的，但目前的趋势是采用专用集成驱动电路是采用专用集成驱动电路 双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集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家专门开发的集成驱动电路1.6.2 1.6.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通管在需要的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广义上讲，还包括对其触

15、发时刻进行控制的相位控制电路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：触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通结合擎触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通结合擎住电流的概念）住电流的概念）触发脉冲应有足够的幅度触发脉冲应有足够的幅度不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内发区域之内应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离的电气隔离1.6.2 1.6.2 晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路V1V1、V2V2构成脉冲放大环节构成脉冲放大环节脉冲变压器脉冲变压器TMTM和附属电路

16、构成脉冲输出环节和附属电路构成脉冲输出环节V1V1、V2V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲输出触发脉冲VD1VD1和和R3R3是为了是为了V1V1、V2V2由导通变为截止时脉冲变压器由导通变为截止时脉冲变压器TMTM释释放其储存的能量而设放其储存的能量而设图图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1t2脉冲前沿上升时间（脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉宽强脉宽度度IM强脉冲幅值强脉冲幅值3IGT5IGT）t1t4脉冲宽度脉冲宽度I脉冲平顶幅值脉冲平顶幅值1.5IGT2IGT）图图1-27

17、常见的常见的晶闸管触发电路晶闸管触发电路ItIMt1t2t3t4TMR1R2R3V1V2VD1VD3VD2R4+E1+E21.6.3 1.6.3 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驱动电压，要求驱动电路输出电阻小使使MOSFETMOSFET开通的驱动电压一般开通的驱动电压一般1015V1015V，使，使IGBTIGBT开通的驱动电压一般开通的驱动电压一般15 20V15 20V关断时施加一定幅值的负驱动电压

18、一般取关断时施加一定幅值的负驱动电压一般取 -5 -5 -15V -15V有利于减小关断时间和关断损耗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定值的增大而减小1.6.3 1.6.3 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MOSFET的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分 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 三菱公司的M57918L，其

19、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。A+-MOSFET20 V20 VuiR1R3R5R4R2RGV1V2V3C1-VCC+VCC图图1-32 电力电力MOSFET的的一种驱动电路一种驱动电路1.6.3 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路 IGBT的驱动：多采用专用的混合集成驱动器 图1-33M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图13故障指示检测端VCC接口电路门极关断电路定时及复位电路检测电路415861413uoVEE81546-10V+15V30V+5 VM57962 L14ui1快恢复trr0.2

20、s4.7k 3.1 100 F100 F1.6.3 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路典型全控型器件的驱动电路常用的有三菱公司的常用的有三菱公司的M579M579系列如系列如M57962LM57962L和和M57959LM57959L和富士公司的和富士公司的EXBEXB系列如系列如EXB840EXB840、EXB841EXB841、EXB850EXB850和和EXB851EXB851）内部具有退饱和检测和保护环节，当发生过电内部具有退饱和检测和保护环节，当发生过电流时能快速响应但慢速关断流时能快速响应但慢速关断IGBTIGBT，并向外部电，并向外部电路给出故障信号路给出故障信号M57962L

21、M57962L输出的正驱动电压均为输出的正驱动电压均为+15V+15V左右，左右，负驱动电压为负驱动电压为 -10V -10V。1.7 1.7 电力电子器件器件的保护电力电子器件器件的保护 1.7.1 1.7.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护 1.7.2 1.7.2 过电流保护过电流保护 1.7.3 1.7.3 缓冲电路缓冲电路Snubber CircuitSnubber Circuit）1.7 1.7 电力电子器件器件的保护电力电子器件器件的保护1.7.1 1.7.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护 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

22、电压和内因过电压外因过电压和内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：外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因： (1) (1) 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2) (2) 雷击过电压：由雷击引起雷击过电压：由雷击引起 内因过电压主要来自装置内部器件的开关过程：内因过电压主要来自装置内部器件的开关过程： (1) (1) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的换相过电压：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

23、时，该反向电流急剧反向电流流过，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减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压 (2) (2) 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅关断过电压：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速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压1.7.1 1.7.1 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保护措施过电压保护措施 图图1-34过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置F避雷器避雷器D变压器静电屏蔽层变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电静电感应过电压抑制电容容RC1阀侧浪涌过

24、电压抑制用阀侧浪涌过电压抑制用RC电路电路RC2阀侧浪涌过电压阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式抑制用反向阻断式RC电路电路RV压敏电阻过电压抑制器压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用阀器件换相过电压抑制用RC电路电路RC4直流侧直流侧RC抑制电路抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用阀器件关断过电压抑制用RCD电路电路电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种 其中其中RC3和和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电 路范畴路范畴S图1-34FRVRCDTDCUMRC1RC2RC3RC4LBSDC1.7.1 1.

25、7.1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护 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 图1-35RC过电压抑制电路联结方式 a)单相b)三相 +-+-a)b)网侧阀侧直流侧图1 -35CaRaCaRaCdcRdcCdcRdcCaRaCaRa1.7.1 1.7.1 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反向阻断式大容量电力电子装置可采用反向阻断式RCRC电路电路 图图1-361-36反向阻断式过电压抑制用反

26、向阻断式过电压抑制用RCRC电路电路 保护电路参数计算可参考相关工程手册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、硒堆和转折二极管二极管BODBOD等非线性元器件限制或吸收过电压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1-36C1R1R2C21.7.2 1.7.2 过电流保护过电流保护 过电流过电流过载和短路两种情况，常用措施图过载和短路两种情况，常用措施图1-371-37） 快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器快速熔断器、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，

27、提高可靠性和合理性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，过电流继电器整定在过载时动作电流继电器整定在过载时动作 图图1-371-37过电流保护措施及配置位置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 -371.7.3 1.7.3 缓冲电路缓冲电路Snubber

28、 CircuitSnubber Circuit） 缓冲电路缓冲电路SnubberCircuit又称吸收电路。又称吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流、或者过电流、di/dt，减少器件的开关损耗。，减少器件的开关损耗。 缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。 *关断缓冲电路又称为关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt、减少关断损耗。、减少关断损耗。 *开通缓冲电路又称为开通缓冲电

29、路又称为di/dt抑制电路，用于吸抑制电路，用于吸收器件的开通时的电流过冲和抑制收器件的开通时的电流过冲和抑制di/dt、减少开、减少开通损耗。通损耗。1.7.3 1.7.3 缓冲电路缓冲电路Snubber CircuitSnubber Circuit）缓冲电路作用分析缓冲电路作用分析无缓冲电路：无缓冲电路： di/dt di/dt、du/dtdu/dt很大很大有缓冲电路：有缓冲电路：V V开通时：开通时：CsCs通过通过RsRs向向V V放电，使放电，使iCiC先先上一个台阶，以后因上一个台阶，以后因有有LiLi，iCiC上升速度减上升速度减慢慢V V关断时：负载电流关断时：负载电流通过通过

30、VDsVDs向向CsCs分流，分流，减轻了减轻了V V的负担，抑的负担，抑制了制了du/dtdu/dt和过电压和过电压a)b)图1-38RiVDLVdidt抑制电路缓冲电路LiVDiRsCsVDstuCEiCOdidt抑制电路无时didt抑制电路有时有缓冲电路时无缓冲电路时uCEiC图图1-38di/dt抑制电路和充放抑制电路和充放电型电型RCD缓冲电路及波形缓冲电路及波形a) 电路电路 b) 波形波形1.7.3 1.7.3 缓冲电路缓冲电路Snubber CircuitSnubber Circuit） 关断时的负载曲线关断时的负载曲线 无缓冲电路时：无缓冲电路时：uCEuCE迅速升，迅速升，

31、L L感应电压使感应电压使VDVD通，负载线从通，负载线从A A移到移到B B，之后，之后iCiC才下降到漏电流的大小，负载线随之移到才下降到漏电流的大小，负载线随之移到C C 有缓冲电路时：有缓冲电路时：CsCs分流使分流使iCiC在在uCEuCE开始上升时就下降，负载线开始上升时就下降，负载线经过经过D D到达到达C C 负载线负载线ADCADC安全，且经过的都是小电流或小电压区域，关断损安全，且经过的都是小电流或小电压区域，关断损耗大大降低耗大大降低 图图1-391-39关断时的负载线关断时的负载线 ADCB无缓冲电路有缓冲电路图1-39uCEiCO1.7.3 1.7.3 缓冲电路缓冲电

32、路Snubber CircuitSnubber Circuit） 充放电型RCD缓冲电路，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1-40EdRsCsEdRsCsVDs1.7.3 1.7.3 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：CsCs和和RsRs的取值可实验确定或参考工程手册的取值

33、可实验确定或参考工程手册VDsVDs必须选用快恢复二极管，额定电流不小于主必须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的电路器件的1/101/10尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容容中小容量场合，若线路电感较小，可只在直流侧中小容量场合，若线路电感较小，可只在直流侧设一个设一个du/dtdu/dt抑制电路抑制电路 对对IGBTIGBT甚至可以仅并联一个吸收电容甚至可以仅并联一个吸收电容晶闸管在实用中一般只承受换相过电压，没有关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断过电压，关断时也没有较大的du/dtdu/d

34、t，一般，一般采用采用RCRC吸收电路即可吸收电路即可1.8 1.8 电力电子器件器件的串联和并联使用电力电子器件器件的串联和并联使用 1.8.1 晶闸管的串联 1.8.2 晶闸管的并联 1.8.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点1.8.1 1.8.1 晶闸管的串联晶闸管的串联目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联联问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性问题：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差异，使器件电压分配不均匀静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，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

35、的分散性，各器件分压不等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，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，失去控制使另一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用作用反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿一个随之击穿1.8 1.8 电力电子器件器件的串联和并联使用电力电子器件器件的串联和并联使用1.8.1 1.8.1 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选用参数和特性尽量一致的器件采用电阻均压，采用电阻均压，RpRp的阻值应比器件阻

36、断时的正、反向电的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多阻小得多图图1-411-41晶闸管的串联晶闸管的串联a)a)伏安特性差异伏安特性差异b)b)串联均压措施串联均压措施b)a)图1-41RCRCVT1VT2RPRPIOUUT1IRUT2VT1VT21.8.1 1.8.1 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动态不均压由于器件动态参数和特性的差异造成由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压的不均压动态均压措施：动态均压措施：选择动态参数和特性尽量一致的器件选择动态参数和特性尽量一致的器件用用RCRC并联支路作动态均压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

37、通时间上的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差异1.8.2 1.8.2 晶闸管的并联晶闸管的并联目的：多个器件并联来承担较大的电流目的：多个器件并联来承担较大的电流问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀流分配不均匀均流措施均流措施挑选特性参数尽量一致的器件挑选特性参数尽量一致的器件采用均流电抗器采用均流电抗器用门极强脉冲触发也有助于动态均流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后并的方法联接1.8.3 1.8.3 电力电力MOSF

38、ETMOSFET和和IGBTIGBT并联运行的特点并联运行的特点电力电力MOSFETMOSFET并联运行的特点：并联运行的特点：RonRon具有正温度系数，具有电流自动均衡的能具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联力，容易并联注意选用注意选用RonRon、UTUT、GfsGfs和和CissCiss尽量相近的器尽量相近的器件并联件并联电路走线和布局应尽量对称电路走线和布局应尽量对称可在源极电路中串入小电感可在源极电路中串入小电感, ,起到均流电抗器的起到均流电抗器的作用作用IGBTIGBT并联运行的特点：并联运行的特点：在在1/21/2或或1/31/3额定电流以下的区段，通态压降具额定电流以下的区段，通态压降具有负的温度系数，在以上的区段则具有正温度有负的温度系数，在以上的区段则具有正温度系数；系数；并联使用时也具有电流的自动均衡能力，易于并联使用时也具有电流的自动均衡能力，易于并联并联 。本章小结本章小结 电力电子器件的概念、特征和分类以及应用电力电力电子器件的概念、特征和分类以及应用电力电子器件的系统组成；电子器件的