MOS-IGBT功率器件.ppt

* 4. 电力电子器件的发展趋势 早期功率集成电路的研究与开发主要面向中小功率应用场合，目前大容量的功率集成电路的研发已成为热点。 功率集成电路的主要技术难点是高低压电路之间的绝缘问题以及温升与散热的有效处理。 智能功率模块（IPM）在一定程度上回避了上述两个难点，只是将保护、驱动与IGBT器件封装在一起。 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，具有广阔的应用前景。 （3）发展现状 * 电力电子器件的保护 过电压的产生及其保护 过电流的产生及其保护 * 过电压的产生及其保护 外因过电压：主要指雷击和系统操作过程等外界因素。 雷击过电压：由雷电引起。 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起。 内因过电压：主要指电力电子装置内部器件的开关过程中，电流突变在线路电感上感应出的高电压。 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，反向电流急剧减小，会因线路电感的存在在器件两端感应出过电压。 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）电力电子装置可能遇到的过电压 * 过电压的产生及其保护 （2）过电压保护措施的配置 F?避雷器 D?变压器静电屏蔽层 C?静电感应过电压抑制电容 RC1?阀侧浪涌过电压抑制用RC电路 RC2?阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路 RV?压敏电阻过电压抑制器 RC3?阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4?直流侧RC抑制电路 RCD?阀器件关断过电压抑制用RCD电路 电力电子装置可视具体情况采用其中的几种保护措施。 其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，又属于缓冲电路范畴。 * 过电压的产生及其保护 附图　RC过电压抑制电路联结方式 在抑制外因过电压的措施中，采用RC过电压抑制电路（又称为阻容吸收电路）最为常见。 * 过电流的产生及其保护 （1）过电流的产生 分过载和短路两种情况，均为故障状态。 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 附图　过电流保护措施及配置位置 （2）过电流保护措施的配置 * 过电流的产生及其保护 电子保护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保护电路动作之后实现保护。 过电流继电器整定在过载时动作。 一般综合采用几种过电流保护措施，以提高其可靠性。 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 附图　过电流保护措施及配置位置 * 过电流的产生及其保护 快熔对器件的保护方式又分全保护和短路保护两种。 全保护：过载、短路均由快速熔断器进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。 短路保护：快速熔断器只在短路电流较大的区段起到保护作用。 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 附图　过电流保护措施及配置位置 * 过电流的产生及其保护 对于重要且易发生短路的晶闸管设备或全控型器件，往往需采用电子保护电路进行过电流保护。 常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，其响应速度最快。 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 附图　过电流保护措施及配置位置 * 参考书 * （3）双向晶闸管（ Bidirectional triode thyristor ） 晶闸管的派生器件 可认为是由两只普通晶闸管反并联集成。 也是三端元件，有两个主电极T1和T2，一个门极（控制极）G。 等效图 图形符号 在第Ｉ象限和第III象限具有对称的伏安特性。 因用于交流控制场合，故额定电流不用平均值而用有效值来标定。 伏安特性 * （4）光控晶闸管（ Light Triggered Thyristor ） 晶闸管的派生器件 又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光信号照射触发导通的晶闸管。 光触发保证了主电路与控制电路之间的电气绝缘，并且可有效地避免电磁干扰的影响。 应用于高压大功率的场合，如高压直流输电。 图形符号 伏安特性 AK 光强度 强 弱 O U I A * 功率场效应晶体管（ MOSFET ） 场效应管（ Field Effect Transistor）分为结型和绝缘栅型。 功率场效应管通常主要指绝缘栅型中的金属氧化物半导体型（Metal Oxide Semiconductor