§1 Power Devices-2010-9.pptVIP

通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损耗的主要 因素。 1.6 其他新型电力电子器件（复合） 1.6.1 MOS控制晶闸管MCT 1.6.2 静电感应晶体管SIT 1.6.3 静电感应晶闸管SITH 1.6.4 集成门极换流晶闸管IGCT 1.6.5 功率模块与功率集成电路 MCT为MOSFET与晶闸管的复合： 承受极高di/dt和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。 高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。 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。 优点: 工作频率与电力MOSFET相当，甚至更高，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、脉冲功率放大和高频感 应加热等领域获得应用。 缺点： 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。 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。 1.6.3 静电感应晶闸管SITH 1.6.4 集成门极换流晶闸管IGCT 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（Power Integrated Circuit——PIC）。 1.7 电力电子器件器件的驱动 电气隔离: ?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 驱动信号:电流驱动型和电压驱动型。 驱动电路器件:分立元件、专用集成驱动电路。 1.7.1 晶闸管的触发电路 1.7.2 典型全控型器件的驱动电路 1.8 电力电子器件器件的保护 1.8.1 过电压的产生及过电压保护 1.8.2 过电流保护 1.8.3 缓冲电路 1.8.1 过电压的产生及过电压保护 过电压保护措施:吸收原理抑制过电压 1.8.2 过电流保护 1.8.3 缓冲电路：du/dt（关断）,di/dt（开通）抑制 1.9 电力电子器件器件的串联和并联使用 1.9.1 晶闸管的串联 1.9.2 晶闸管的并联 1.9.3 电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 1.9.1 晶闸管的串联 串联提高耐压，但需要处理好均压问题。 均压：静态均压，动态均压。 静态均压：漏电流相同，V-A不一致；动态均压：动态参数不一致 1.9.2 晶闸管的并联 并联提高载流能力，但需要处理好均流问题。 IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV / 1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTO。 GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV / 6kA。 光控晶闸管：功率更大场合，8kV / 3.5kA，装置最高达300MVA，容量最大。 电力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固。 功率模块和功率集成电路是现在电力电子发展的一个共同趋势。 * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University SOA of Infineon IPW60R099 * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University Gate charge characteristic of Infineon IPW60R099 * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University ugs uDS * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University P * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University IGBT的转移特性和输出特性 * Dr. Mao Department of Electrical Eng. Automation of Fuzhou University IGBT的开关过程 主要损耗 通态损耗 断态损耗 开关损耗 关断损耗 开