電力電子器件與應(yīng)用

（一） 電力二極管

結(jié)構(gòu)

基本特性

靜態(tài)特性 伏安特性

動態(tài)特性 零偏置、正向偏置、反向偏置三種形態(tài)轉(zhuǎn)換時，伏安特性隨時間變化。

主要參數(shù)與選型參考依據(jù)

正向平均電流 IF，其有效值為1.57IF。選擇二極管時，應(yīng)按照有效值選取。

正向電壓降 UF，一般選取壓降小的二極管，以降低損耗。

反向重復(fù)峰值電壓 URRM 按2×URRM選擇電力二極管，URRM通常是不重復(fù)反向峰值電壓HRSM的2M3。

反向平均­­­­­漏電流IRR，也稱反向重復(fù)平均電流，是URRM下的平均漏電流。

反向恢復(fù)時間trr。

主要類型

普通二極管、整流二極管

快速恢復(fù)二極管trr5us 快速外延二極管trr50ns

肖特基二極管trr10～40ns 用于200V以下的電路中

晶閘管及派生器件

晶閘管（SCR）又稱可控硅，在高電壓、大電流的應(yīng)用場合，SCR是無可替代的器件。在大容量、低頻的電力電子裝置中仍占主導(dǎo)地位。性能優(yōu)良的晶閘管派生器件，如快速、雙向、逆導(dǎo)、門極可關(guān)斷及光控等晶閘管。

晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理

只有晶閘管陽極和門極同時承受正向電壓時，晶閘管才能導(dǎo)通，兩者缺一不可。

晶閘管一旦導(dǎo)通后，門極將失去控制作用，門極電壓對管子以后的導(dǎo)通與關(guān)斷均不起作用，故門極控制電壓只要是有一定寬度的正向脈沖電壓即可，這個脈沖稱為觸發(fā)脈沖。

要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，必須使陽極電流降低到某一個數(shù)值以下。這可通過增加負(fù)載電阻降低陽極電流，使其接近于0。另外，也可以施加反向陽極電壓來實現(xiàn)。

2 晶閘管的基本特性

（1）靜態(tài)特性 伏安特性

①晶閘管的陽極伏安特性

②門極伏安特性 門極伏安特性區(qū)的上限，分別用門極正向峰值電壓UFGM、門極正向峰值電流IFGM、門極峰值功率PGM來表征。門極觸發(fā)也有一個靈敏度問題，正向門極電壓必須大于門極觸發(fā)電壓UGT，正向門極電流必須大于門極觸發(fā)電流IGT。

晶閘管的動態(tài)特性

晶閘管的開通特性 門極開通，即在正向陽極電壓的條件下，門極施加正向觸發(fā)信號使晶閘管導(dǎo)通，這種開通為正常開通。

3.晶閘管的主要參數(shù)

晶閘管的電壓參數(shù)

斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓UDSM

斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 規(guī)定UDRM為UDSM的90%。

反向不重復(fù)峰值電壓URSM

反向重復(fù)峰值電壓URRM 規(guī)定URRM為URSM的90%。

額定電壓 UR是指斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM和反向重復(fù)峰值電壓URRM兩者中，較小的一個電壓值。選用晶閘管時，應(yīng)該使其額定電壓為正常工作電壓峰值UM的2～3倍，以作為安全裕量。 UR=（2～3）UM

通態(tài)峰值電壓UTM 是指額定電流時管子導(dǎo)通的管壓降峰值，一般為1.5～2.5V，且隨陽極電流增加而略微增加。額定電流時的通態(tài)平均電壓降一般為1V左右。

晶閘管的電流參數(shù)

通態(tài)平均電流 IT（AV） 晶閘管的通態(tài)平均電流，定義為晶閘管的額定電流。 對于同一個有效值，不同的電流波形，它們的平均值也不同，因此選用一個晶閘管時，要根據(jù)所使用的具體電流波形來計算出允許使用的電流平均值。有效值與平均值的比，稱為波形系數(shù)，即 I=KfId≈1.57IT(AV)

維持電流IH 是指晶閘管維持導(dǎo)通所必須的最小電流。

擎住電流IL 擎住電路比維持電流大2～4倍。

浪涌電流ITSM 是指在規(guī)定條件下，工頻正弦半周期內(nèi)允許的最大過載峰值電流。

(3)其他參數(shù)

斷態(tài)電壓臨界上升率duMdt 為了限制duMdt上升率，一般在晶閘管陽極與陰極之間并聯(lián)一個RC阻容緩沖電路，利用電容兩端電壓不能突跳的特點，來限制電壓的上升率。

斷態(tài)電流臨界上升率diMdt 為了限制電路電流上升率，可在陽極主電路中串入一個小電路，用于限制diMdt過大。

門極觸發(fā)電流IGT和門極觸發(fā)電壓UGT 為了保證變流裝置的觸發(fā)電路對同類晶閘管都能正常觸發(fā)，要求觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值，適當(dāng)大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IGT和UGT上限值，但不能超過門極所規(guī)定的各種參數(shù)的極限峰值。