第1章电力电子器件第四讲

1.1、电力电子器件的基本模型

1.2、电力二极管

1.3、晶闸管

1.4、可关断晶闸管

1.5、电力晶体管

1.6、电力场效应晶体管

1.7、绝缘栅双极型晶体管

1.8、其它新型电力电子器件

1.9、电力电子器件的驱动与保护第1章、电力电子器件

1.7、绝缘栅双极型晶体管

IGBT：绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor)。兼具功率MOSFET高速开关特性和GTR的低导通压降特性两者优点的一种复合器件。IGBT于1982年开始研制，1986年投产，是发展最快而且很有前途的一种混合型器件。目前IGBT产品已系列化，最大电流容量达1800A，最高电压等级达4500V，工作频率达50kHZ。在电机控制、中频电源、各种开关电源以及其它高速低损耗的中小功率领域，IGBT取代了GTR和一部分MOSFET的市场。第1章1.7.1绝缘栅双极型晶体管及其工作原理1.7.2缘栅双极型晶体管的特性与主要参数

1.7、绝缘栅双极型晶体管

第1章1.7.1绝缘栅双极型晶体管

及其工作原理1.IGBT的结构

IGBT的结构如图1.7.1(a)所示。简化等效电路如图1.7.1(b)所示。电气符号如图1.7.1（c）所示它是在VDMOS管结构的基础上再增加一个P+层，形成了一个大面积的P+N结J1，和其它结J2、J3一起构成了一个相当于由VDMOS驱动的厚基区PNP型GTR;IGBT有三个电极:集电极Ｃ、发射极Ｅ和栅极Ｇ;图1.7.1IGBT的结构、简化等效电路

与电气符号

第1章IGBT也属场控器件，其驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种由栅极电压UGE控制集电极电流的栅控自关断器件。导通：UGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。导通压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降小。关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。1.7.1绝缘栅双极型晶体管

及其工作原理图1.7.2IGBT伏安特性2.IGBT的工作原理第1章1.7.1绝缘栅双极型晶体管及其工作原理

1.7.2缘栅双极型晶体管的特性与主要参数

1.7、绝缘栅双极型晶体管

第1章1.7.2缘栅双极型晶体管的特性

与主要参数

（1）IGBT的伏安特性（如图a)

反映在一定的栅极一发射极电压UGE下器件的输出端电压UCE与电流Ic的关系。

IGBT的伏安特性分为:截止区、有源放大区、饱和区和击穿区。图1.7.2IGBT的伏安特性和转移特性1、IGBT的伏安特性和转移特性第1章UGE>UGE(TH)(开启电压,一般为3～6V)；其输出电流Ic与驱动电压UGE基本呈线性关系；图1.7.2IGBT的伏安特性和转移特性1.7.2缘栅双极型晶体管的特性

与主要参数

1、IGBT的伏安特性和转移特性（2）IGBT的转移特性曲线（如图b）IGBT关断：IGBT开通：UGE<UGE(TH)；第1章2、IGBT的开关特性

（1）IGBT的开通过程：从正向阻断状态转换到正向导通的过程。开通延迟时间td(on)：

IC从10%UCEM到10%ICM所需时间。电流上升时间tr

：

IC从10%ICM上升至90%ICM所需时间。开通时间ton：

ton=td(on)+tr1.7.2缘栅双极型晶体管的特性

与主要参数

图1.7.3IGBT的开关特性

第1章2、IGBT的开关特性（2）IGBT的关断过程关断延迟时间td(off)

：从UGE后沿下降到其幅值90%的时刻起，到ic下降至90%ICM

电流下降时间：ic从90%ICM下降至10%ICM

。关断时间toff：关断延迟时间与电流下降之和。

电流下降时间又可分为tfi1和tfi2tfi1——IGBT内部的MOSFET的关断过程，ic下降较快；

tfi2——IGBT内部的PNP晶体管的关断过程，ic下降较慢。1.7.2缘栅双极型晶体管的特性与主要参数

图1.7.3IGBT的开关特性

第1章（1）最大集射极间电压UCEM：

IGBT在关断状态时集电极和发射极之间能承受的最高电压。（2）通态压降：是指IGBT在导通状态时集电极和发射极之间的管压降。（3）集电极电流最大值ICM：

IGBT的IC增大，可至器件发生擎住效应，此时为防止发生擎住效应，规定的集电极电流最大值ICM。（4）最大集电极功耗PCM：

正常工作温度下允许的最大功耗。1.7.2缘栅双极型晶体管的特性

与主要参数

3、IGBT的主要参数第1章3、IGBT的主要参数(5)安全工作区正偏安全工作区FBSOA：IGBT在开通时为正向偏置时的安全工作区，如图1.7.5(a)所示。反偏安全工作区RBSOA：IGBT在关断时为反向偏置时的安全工作区，如图1.7.5(b)IGBT的导通时间越长，发热越严重，安全工作区越小。在使用中一般通过选择适当的UCE和栅极驱动电阻控制，避免IGBT因过高而产生擎住效应。1.7.2缘栅双极型晶体管的特性

与主要参数

图1.7.5IGBT的安全工作区

第1章(6)输入阻抗：IGBT的输入阻抗高，可达109~1011Ω数量级，呈纯电容性，驱动功率小，这些与VDMOS相似。

(7)最高允许结温TjM：IGBT的最高允许结温TjM为150℃。VDMOS的通态压降随结温升高而显著增加，而IGBT的通态压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性。1.7.2缘栅双极型晶体管

的特性与主要参数

3、IGBT的主要参数第1章1.1、电力电子器件的基本模型

1.2、电力二极管

1.3、晶闸管

1.4、可关断晶闸管

1.5、电力晶体管

1.6、电力场效应晶体管

1.7、绝缘栅双极型晶体管

1.8、其它新型电力电子器件

1.9、电力电子器件的驱动与保护第1章、电力电子器件1.8、其它新型电力电子器件1.8.1静电感应晶体管1.8.2静电感应晶闸管1.8.3MOS控制晶闸管1.8.4集成门极换流晶闸管1.8.5功率模块与功率集成电路第1章1.8.1静电感应晶体管（SIT）

它是一种多子导电的单极型器件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力强等优点；

广泛用于高频感应加热设备(例如200kHz、200kW的高频感应加热电源)。并适用于高音质音频放大器、大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以及空间技术等领域。第1章1、SIT的工作原理

1）结构：SIT为三层结构，其元胞结构图如图1.8.1(a)所示，其三个电极分别为栅极G，漏极D和源极S。其表示符号如图1.8.1(b)所示。

2）分类：SIT分N沟道、P沟道两种，箭头向外的为N─SIT，箭头向内的为P─SIT。

3）导通、关断：SIT为常开器件，即栅源电压为零时，两栅极之间的导电沟道使漏极D-S之间的导通。则SIT导通；当加上负栅源电压UGS时，栅源间PN结产生耗尽层。随着负偏压UGS的增加，其耗尽层加宽，漏源间导电沟道变窄。当UGS=UP(夹断电压)时，导电沟道被耗尽层所夹断，SIT关断。1.8.1静电感应晶体管（SIT）

SIT的漏极电流ID不但受栅极电压UGS控制，同时还受漏极电压UDS控制。

图1.8.1SIT的结构及其符号

第1章2、SIT的特性

静态伏安特性曲线（N沟道SIT）：当栅源电压UGS一定时，随着漏源电压UDS的增加，漏极电流ID也线性增加，其大小由SIT的通态电阻所决定；

SIT采用垂直导电结构,其导电沟道短而宽,适应于高电压,大电流的场合；

SIT的漏极电流具有负温度系数,可避免因温度升高而引起的恶性循环；1.8.1静电感应晶体管（SIT）图1.8.2N-SIT静态伏安特性曲线第1章SIT的漏极电流通路上不存在PN结,一般不会发生热不稳定性和二次击穿现象,其安全工作区范围较宽；

SIT是短沟道多子器件,无电荷积累效应,它的开关速度相当快,适应于高频场合；

SIT的栅极驱动电路比较简单：关断SIT需加数十伏的负栅压-UGS,使SIT导通，也可以加5～6V的正栅偏压+UGS,以降低器件的通态压降；1.8.1静电感应晶体管（SIT）2、SIT的特性

图1.8.3SIT的安全工作区第1章1.8.1静电感应晶体管1.8.2静电感应晶闸管1.8.3MOS控制晶闸管1.8.4集成门极换流晶闸管1.8.5功率模块与功率集成电路1.8、其它新型电力电子器件第1章1.8.2静电感应晶闸管（SITH）

它自1972年开始研制并生产；优点：与GTO相比，SITH的通态电阻小、通态压降低、开关速度快、损耗小、及耐量高等；

应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开关电源等领域；

缺点：SITH制造工艺复杂，成本高；

第1章1、SITH的工作原理

1）结构：在SIT的结构的基础上再增加一个P+层即形成了SITH的元胞结构，如图1.8.4(a)。2）三极：阳极A、阴极、栅极G，3）原理：栅极开路，在阳极和阴极之间加正向电压，有电流流过SITH；在栅极G和阴极K之间加负电压，G-K之间PN结反偏，在两个栅极区之间的导电沟道中出现耗尽层，A-K间电流被夹断，SITH关断；栅极所加的负偏压越高，可关断的阴极电流也越大。1.8.2静电感应晶闸管（SITH）

图1.8.4SITH元胞结构其及符号第1章

特性曲线的正向偏置部分与SIT相似。栅极负压-UGK可控制阳极电流关断，已关断的SITH，A-K间只有很小的漏电流存在。

SITH为场控少子器件，其动态特性比GTO优越。SITH的电导调制作用使它比SIT的通态电阻小、压降低、电流大，但因器件内有大量的存储电荷，

所以它的关断时间比SIT要长、工作频率要低。

1.8.2静电感应晶闸管（SITH）

图1.8.5SITH的伏安特性曲线2、SITH的特性：静态伏安特性曲线（图1.8.5）：第1章1.8.1静电感应晶体管1.8.2静电感应晶闸管

1.8.3MOS控制晶闸管1.8.4集成门极换流晶闸管1.8.5功率模块与功率集成电路1.8、其它新型电力电子器件第1章1.8.3MOS控制晶闸管（MCT）

MCT自20世纪80年代末问世，已生产出300A/2000V、1000A/1000V的器件；

结构：是晶闸管SCR和场效应管MOSFET复合而成的新型器件，其主导元件是SCR，控制元件是MOSFET；

特点：耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗高、驱动功率小、开关速度高；

第1章

1）结构：

MCT是在SCR结构中集成一对MOSFET构成的，通过MOSFET来控制SCR的导通和关断。使MCT导通的MOSFET称为ON-FET，使MCT关断的MOSFET称为OFF-FET。

MCT的元胞有两种结构类型，一种为N-MCT，另一种为P-MCT。三个电极称为栅极G、阳极A和阴极K。

图1.8.6中(a)为P-MCT的典型结构，图(b)为其等效电路，图(c)是它的表示符号(N-MCT的表示符号箭头反向)。对于N-MCT管，要将图1.8.6中各区的半导体材料用相反类型的半导体材料代替，并将上方的阳极变为阴极，而下方的阴极变为阳极。1.8.3MOS控制晶闸管（MCT）

图1.8.6P-MCT的结构、等效电路和符号1、MCT的工作原理第1章控制信号：用双栅极控制，栅极信号以阳极为基准；导通：当栅极相对于阳极加负脉冲电压时，ON-FET导通，其漏极电流使NPN晶体管导通。NPN晶体管的导通又使PNP晶体管导通且形成正反馈触发过程，最后导致MCT导通；关断：当栅极相对于阳极施加正脉冲电压时，OFF-FET导通，PNP晶体管基极电流中断,PNP晶体管中电流的中断破坏了使MCT导通的正反馈过程，于是MCT被关断。其中：1）导通的MCT中晶闸管流过主电流，而触发通道只维持很小的触发电流。

2）使P-MCT触发导通的栅极相对阳极的负脉冲幅度一般为-5～-15V，使其关断的栅极相对于阳极的正脉冲电压幅度一般为+10V。

对于N-MCT管，其工作原理刚好相反。

1.8.3MOS控制晶闸管（MCT）

图1.8.6P-MCT的结构、等效电路和符号2）工作原理（P-MCT）第1章(1)阻断电压高(达3000V)、峰值电流大(达1000A)、最大可关断电流密度为6000A／cm2;(2)通态压降小(为IGBT的1／3，约2.1V);(3)开关速度快、损耗小，工作频率可达20kHz;(4)极高的du／dt和di／dt耐量(du/dt耐量达20kV/μs，di/dt耐量达2kA/μs);(5)工作允许温度高(达200℃以上);(6)驱动电路简单;1.8.3MOS控制晶闸管（MCT）

2、MCT的特性

（兼有MOS器件和双极型器件的优点）第1章

(7)安全工作区：MCT无正偏安全工作区，只有反偏安全工作区RBSOA；

RBSOA与结温有关，反映MCT关断时电压和电流的极限容量。（8）保护装置：MCT可用简单的熔断器进行短路保护。因为当工作电压超出RBSOA时器件会失效，但当峰值可控电流超出RBSOA时，MCT不会像GTO那样损坏，只是不能用栅极信号关断。1.8.3MOS控制晶闸管（MCT）

图1.8.7MCT的RBSOA2、MCT的特性第1章1.8.1静电感应晶体管1.8.2静电感应晶闸管1.8.3MOS控制晶闸管1.8.4集成门极换流晶闸管

1.8.5功率模块与功率集成电路1.8其它新型电力电子器件第1章1.8.4MOS控制晶闸管（IGCT/GCT）

IGCT：（IntegratedGate-CommutatedThyristor）

也称GCT（Gate-CommutatedThyristor）。

20世纪90年代后期出现。结合了IGBT与GTO的优点，容量与GTO相当，开关速度快10倍，且可省去GTO庞大而复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动功率仍很大；IGCT可望成为高功率高电压低频电力电子装置的优选功率器件之一。第1章1.8.1静电感应晶体管1.8.2静电感应晶闸管1.8.3MOS控制晶闸管1.8.4集成门极换流晶闸管1.8.5功率模块与功率集成电路1.8、其它新型电力电子器件第1章1.8.5功率模块与功率集成电路

20世纪80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。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，从而简化对保护和缓冲电路的要求。将器件与逻辑、控制、保护、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（PowerIntegratedCircuit——PIC）。

PIC

（PowerIntegratedCircuit）：第1章

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（HighVoltageIC，简称HVIC，一般指横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（SmartPowerIC，简称SPIC，一般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（IntelligentPowerModule，简称IPM，专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT）。1.8.5功率模块与功率集成电路

第1章1.1、电力电子器件的基本模型

1.2、电力二极管

1.3、晶闸管

1.4、可关断晶闸管

1.5、电力晶体管

1.6、电力场效应晶体管

1.7、绝缘栅双极型晶体管

1.8、其它新型电力电子器件

1.9、电力电子器件的驱动与保护第1章、电力电子器件

1.9、电力电子器件的驱动与保护电力电子电路的驱动、保护与控制包括如下内容：（1）电力电子开关管的驱动：驱动器接收控制系统输出的控制信号，经处理后发出驱动信号给开关管，控制开关器件的通、断状态。（2）过流、过压保护：包括器件保护和系统保护两个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故。（3）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过流，减小、减小开关损耗。第1章（4）滤波器：在输出直流的电力电子系统中输出滤波器用来滤除输出电压或电流中的交流分量以获得平稳的直流电能；在输出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用的谐波以获得期望的交流电能，提高由电源所获取的以及输出至负载的电力质量。

（5）散热系统：散发开关器件和其他部件的功耗发热，减小开关器件的热心力，降低开关器件的结温。

（6）控制系统：实现电力电子电路的实时、适式控制，综合给定和反馈信号，经处理后为开关器件提供开通、关断信号，开机、停机信号和保护信号。

1.9、电力电子器件的驱动与保护第1章

1.9、电力电子器件的驱动与保护1.9.1电力电子器件的换流方式

1.9.2

驱动电路

1.9.3

保护电路

1.9.4缓冲电路

1.9.5散热系统第1章1.9.1

电力电子器件的换流方式

在图1.9.1中，T1、T2表示由两个电力半导体器件组成的导电臂，当T1关断，T2导通时，电流流过T2；当T2关断，T1导通时，电流i从T2转移到T1。图1.9.1桥臂的换流

电力半导体器件可以用切断或接通电流的开关表示。

定义：电流从一个臂向另一个臂转移的过程称为换流（或换相）。第1章（1）器件换流：利用电力电子器件自身所有的关断能力进行换流称为器件换流。（2）电网换流：由电网提供换流电压使电力电子器件关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为电网换流。（3）负载换流：由负载提供换流电压，使电力电子器件关断，实现电流从一个臂向另一个臂转移称为负载换流。凡是负载电流的相位超前电压的场合，都可以实现负载换流。1.9.1

电力电子器件的换流方式一般来说，换流方式可分为以下四种：第1章

在晶闸管T处于导通状态时,预先给电容C按图中所示极性充电。如果合上开关S，就可以使晶闸管T被加反压而关断。

图1.9.2脉冲电压换流原理图

1.9.1

电力电子器件的换流方式

脉冲电压换流原理：（4）脉冲换流：

设置附加的换流电路，由换流电路内的电容提供换流电压，控制电力电子器件实现电流从一个臂向另一个臂转移称为脉冲换流，有时也称为强迫换流或电容换流。脉冲换流有脉冲电压换流和脉冲电流换流。第1章

晶闸管T处于导通状态时，预先给电容C按图中所示的极性充电。图(a)中，如果闭合开关S，LC振荡电流流过晶闸管，直到其正向电流为零后，再流过二极管D。图(b)中，接通开关S后，LC振荡电流先和负载电流叠加流过晶闸管T，经半个振荡周期t=π后，振荡电流反向流过T，直到T正向电流减至零以后再流过二极管D。图1.9.3脉冲电流换流原理图

1.9.1

电力电子器件的换流方式

脉冲电流换流原理:

这两种情况，都在晶闸管的正向电流为零和二极管开始流过电流时晶闸管关断，二极管上的管压降就是加在晶闸管上的反向电压。第1章

1.9.2驱动电路

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。在高压变换电路中，需要时控制系统和主电路之间进行电气隔离，这可以通过脉冲变压器或光耦来实现。驱动电路的基本任务：第1章作用：产生符合要求的门极触发脉冲，决定每个晶闸管的触发导通时刻。图1.9.4为基于脉冲变压器PT和三极管放大器的驱动电路。工作原理：当控制系统发出的高电平驱动信号加至三极管放大器后，变压器PT输出电压经D2输出脉冲电流触发SCR导通。当控制系统发出的驱动信号为零后，D1、DZ续流，PT的原边电压速降为零，防止变压器饱和。1.9.2驱动电路图1.9.4带隔离变压器的SCR驱动电路1．晶闸管SCR触发驱动电路第1章图1.9.5光耦隔离的SCR驱动电路。工作原理：当控制系统发出驱动信号致光耦输入端时，光耦输出电路中R上的电压产生脉冲电流触发SCR导通。图1.9.5光耦隔离的SCR驱动电路1．晶闸管SCR触发驱动电路

1.9.2驱动电路第1章开通：在门极加正驱动电流。2．GTO的驱动电路GTO的几种基本驱动电路：关断：在门极加很大的负电流第1章1）图1.9.6(a)晶体管Ｔ导通、关断过程：电源Ｅ经Ｔ使GTO触发导通，电容Ｃ充电，电压极性如图示。当Ｔ关断时，电容Ｃ放电，反向电流使GTO关断。Ｒ起开通限流作用，Ｌ在SCR阳极电流下降期间释放出储能，补偿GTO的门极关断电流，提高了关断能力。

该电路虽然简单可靠，但因无独立的关断电源，其关断能力有限且不易控制。另一方面，电容Ｃ上必须有一定的能量才能使GTO关断，故触发Ｔ的脉冲必须有一定的宽度。

1.9.2驱动电路图1.9.6(a)

2.GTO的几种基本驱动电路：（续）第1章导通和关断过程：图1.9.6(b)导通：Ｔ1、Ｔ2导通时GTO被触发；关断：Ｔ1、Ｔ2关断和SCR１、SCR２

导通时GTO门极与阴极间流过负电流而被关断；1.9.2驱动电路图1.9.6(b)2.GTO的几种基本驱动电路：（续）

由于GTO的开通和关断均依赖于一个独立的电源，故其关断能力强且可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲；第1章1.9.2驱动电路

图1.9.6(c)中，导通和关断用两个独立的电源，开关元件少，电路简单。

图1.9.6(d)，对于300A以上的GTO，用此驱动电路可以满足要求。2.GTO的几种基本驱动电路：（续）第1章

1.9.2驱动电路1)

作用:

将控制电路输出的控制信号放大到足以保证GTR可靠导通和关断的程度。

2)功能:①提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断(期望的基极驱动电流波形如图1.9.7所示)。②实现主电路与控制电路的隔离。③具有自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号，避免损坏GTR。④电路尽可能简单、工作稳定可靠、抗干扰能力强。图1.9.7理想的基极驱动电流波形

3．GTR的驱动电路

第1章

3．GTR的参考驱动电路（续）

图1.9.8双电源驱动电路

图1.9.10UAA4002组成的GTR驱动电路第1章

由于IGBT的输入特性几乎和VDMOS相同(阻抗高，呈容性)所以，要求的驱动功率小，电路简单，用于IGBT的驱动电路同样可以用于VDMOS。1.9.2驱动电路图1.9.11采用脉冲变压器隔离的栅极驱动电路

图1.9.12推挽输出的栅极驱动电路

4．MOSFET和IGBT的驱动电路第1章4．MOSFET和IGBT的驱动电路图1.9.13EXB8XX驱动模块框图

图1.9.14集成驱动器的应用电路

第1章1.9.1电力电子器件的换流方式

1.9.2

驱动电路

1.9.3

保护电路

1.9.4缓冲电路

1.9.5散热系统

1.9、电力电子器件的驱动与保护第1章1.9.3保护电路

电力电子系统在发生故障时可能会发生过电流、过压，造成开关器件的永久性损坏。过流、过压保护包括器件保护和系统保护两个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故。第1章措施：通常电力电子系统同时采用电子电路、快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器等几种过电流保护措施，提高保护的可靠性和合理性。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，过电流继电器整定在过载时动作。1.9.3保护电路图1.9.16电力电子系统中常用的过流保护方案

1.过电流保护（过流包括过载和短路）第1章过电压——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（由分闸、合闸等开关操作引起）等外因。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。1.9.3保护电路2．过电压保护

第1章电力电子系统中常用的过电压保护方案：图中交流电源经交流断路器QF送入降变压器T。当雷电过电压从电网窜入时，避雷器F将对地放电防止雷电进入变压器。C0为静电感应过电压抑制电容，当交流断路器合闸时，过电压经C12耦合到T的次极，C0将静电感应过电压对地短路，保护了后面的电力电子开关器件不受操作1.9.3保护电路图1.9.17电力电子系统中常用的过电压保护方案

过电压的冲击。C1R1是过电压抑制环节，当变压器T的次极出现过电压时，过电压对C1充电，由于电容上的电压不能突变，所以C1R1能抑制过电压。C2R2也是过电压抑制环节，电路上出现过电压时，二极管导通对C2充电，过电压消失后C2对R2放电，二极管不导通，放电电流不会送入电网，实现了系统的过压保护。2．过电压保护

第1章作用：防止器件串联使用时电压、并联使用时电流分配不均匀，使其电压、电流超过器件的极限损坏器件。方法：

器件串联时，除尽量选用参数和特性一致的器件外，常采用图2.9.18所示的均压电路，R11、R12是静态均压电阻（阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多），R13、C11、和R14、C12并联支路作动态均压。

器件并联时，除了尽量选用参数和特性一致的器件外，常使每个器件串均流电抗器后再并联，同时用门极强脉冲触发也有助于动态均流。并且，IGBT具有电流的自动均衡能力，易于并联。1.9.3保护电路图1.