变频技术原理与应用（第2版）演示文稿.ppt

变频技术原理与应用(第二版) 李永涛 目 录 第一章 概 述 变频技术的概念 变频技术的主要类型 变频技术的发展 1.1 变频技术 变频技术是一门能够将电信号的频率,按照具体电路的要求，而进行变换的应用型技术。其主要类型有以下几种： 变频技术的类型表 1.2变频技术的发展 随着电力电子技术的发展，变频技术的发展方向是： 第2章 电力电子器件 晶闸管的特性参数及保护 门极关断晶闸管的特性参数 功率晶体管的特性参数及驱动电路 MOS器件的特性参数及保护 绝缘栅双极型晶体管IGBT的特性参数、驱动电路及其保护 集成门极换流晶闸管和功率集成电路简介 电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，也是变频技术技术发展的“龙头”。 可以说，电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。新型电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用等加以介绍。 2.1 半控型电力电子器件 2.1.1晶闸管（SCR）的特性及参数 晶闸管的特性 （1）晶闸管的阳极伏安特性 2．晶闸管的参数 晶闸管不能自关断，属半控型，在电路中起开关用。由于其开通与关断的时间很短，为正常使用，必须认真研究其动态特性，定量地掌握其主要参数。 2.1.2晶闸管的串并联与保护 1．晶闸管的串联与并联 ③采用直流电抗器的均流电路 2．晶闸管的保护 （1）晶闸管的过电流保护 1）快速熔断器保护 3）限流与脉冲移相保护 工作原理：与电子过电流跳闸电路相似，当主电路出现过电流时，电流反馈信号电压Ufi增大，稳压管V1被击穿，V2晶体管注入基极电流，使晶体管V2输出电压U0降低，于是触发电路的触发脉冲迅速右移(即移相角α增大)，使主电路输出整流电压迅速减小，负载电流也迅速减小，达到限流目的。 4）利用反馈控制作过电流保护 这种保护的特点是控制系统本身的动作速度快，在一些容易发生短路的设备如逆变器中，常采用这种保护方法，但内部发生短路时还得靠快速熔断器来保护。 5）直流快速开关电流保护 （2）电压与电流上升率的限制 限制电压变化率的措施有： （3）晶闸管的过电压保护 晶闸管从导通到阻断和开关电路一样，因为有电感释放能量，所以会产生过电压。这可能会导致管子的反向击穿，所以必须采取保护措施。 对于尖峰状的瞬时过电压，常用的保护方法是在晶闸管两端并接RC吸收元件，如图2-16所示。 （4）交流侧过电压及其保护 1）交流侧操作过电压 压敏电阻的主要特性参数有：① 漏电流为1mA时的额定电压U1mA；② 放电电流达到规定值IY时的电压UY，其数值由残电压比UY/U1mA所决定；③ 允许的通流容量，即在规定波形下（冲击电流前沿8ms，波长20ms），允 许通过的浪涌峰值电流（kA）。 （5）直流侧过电压及其保护 对这种过电压抑制的有效方法是：在直流负载两端并接压敏电阻或硒堆等来保护。 2.2.1门极关断晶闸管的特性及参数 1．GTO的特性 2．GTO的参数 2.3 大功率晶体管 大功率晶体管GTR（Giant Transistor）也称为电力晶体管PTR（Power Transistor），是一种具有发射极（e）、基极（b）、集电极(c)区的三层器件，有npn和pnp两种结构，故又称双结型晶体管BJT（Bi Junction Tansistor）。它既有晶体管的固有特性，又扩大了功率容量。在大功率电力变换电路中,10kHz以下的应用较多。GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿而损坏，所以使用时必须考虑以下参数：击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度，这四个参数是相互制约的。 2．GTR的特性 晶体管通常连接成共发射极电路 开通过程： 下图所示为共发射极电路基极加正脉冲信号，GTR由截止状态转为饱和导通状态的波形。 关断过程 下图所示为共发射极电路在饱和导通状态时加负信号，GTR由导通到关断的变化过程。 2.3.2 GTR的驱动电路 1.对基极驱动电路的要求 (2) 光耦式比例驱动电路 3．集成模块化驱动电路 (1) 驱动模块 (2) 驱动芯片 2.3.3 GTR的保护电路 为了使GTO在厂家规定的安全工作区内可靠的工作，必须对其采取必要的保护措施。 一般采用缓冲电路。主要有RC缓冲电路、充放电型R-C-VD缓冲电路和R-C-VD缓冲电路三种形式，如图2-41所示。 RC缓冲电路较简单，它对关断时