电力电子器件应用指南
目录
电力电子器件应用指南 (1)
晶闸管、二极管主要参数及其含义 (8)
晶闸管、二极管简易测试方法 (11)
中频感应加热电源常见故障与维修 (13)
水冷散热器的安装与使用 (20)
晶闸管水冷散热器重复使用中应注意的问题 (23)
电焊机用晶闸管模块的选择与应用 (25)
电力半导体器件用散热器选择及使用原则 (32)
风冷散热器的选配 (34)
高频晶闸管新特性 (36)
改进的晶闸管高di/dt性能 (39)
门极触发强度对晶闸管开通特性的影响 (42)
晶闸管串、并联配对选择及使用要求 (47)
晶闸管在低温条件下的使用 (52)
功率器件技术与电源技术的现状和发展 (53)
晶闸管保护电路 (60)
电力电子器件应用指南
一、参数说明
1本手册参数表中所给出的数据，I TSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值，Q r、V TM、V TO、r T指元件可满足(不超过)的最大值。
2通态平均电流额定值I TAV（I FAV）
I TAV（I FAV）指在双面冷却条件下，在规定的散热器温度时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。I TAV（I FAV）对应元件额定有效值I RMS=1.57 I TAV。实际使用中，若不能保证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值，则元件应降额使用。
3晶闸管通态电流上升率di/dt
参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值。其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。
4晶闸管使用频率
晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度t p，关断时间t q以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间t V决定。f max=1/（t q+t p+t V）。根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔t H>t q，并留有一定的裕量。随着工作频率的升高，元件正向损耗E pf和反向恢复损耗E pr随之升高，元件通态电流须降额使用。
二、元件的选择
正确地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对保证整机设备的可靠性及降低设备成本具有重要意义。元件的选择要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等因素，在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性。由于电力电子器件的应用领域十分广泛，具体应用形式多种多样，下面仅就晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路中的选择加以说明。
1．整流电路器件选择
工频整流是晶闸管元件最常用的领域之一。元件选用主要考虑其额定电压和额定电流。（1）晶闸管器件的正反向峰值电压V DRM和V RRM：应为元件实际承受最大峰值电压U M的2-3倍，即V DRM/RRM=（2-3）U M。各种整流线路对应的U M值见表1。
（2）晶闸管器件的额定通态电流I T（AV）：晶闸管的I T（AV）值指的是工频正弦半波平均值，其对应的有效值I TRMS=1.57I T（AV）。依照发热相等的原则，按实际流经器件的电流所产生的功耗小于器件允许最大功耗的原则选取器件，在简单计算中，可近似按实际电流有效值≤1.57I T（AV）来选择。为使元件在工作过程中不因过热损坏，流经元件的实际有效值应在乘以安全系数1.5-2后才能等于1.57I T（AV）。假设整流电路负载平均电流为I d，流经每个器件的电流有效值为KI d，则所选器件的额定通态电流应为：
I T（AV）=（1.5-2）KI d/ 1.57=K fb I d
K fb为计算系数。对于控制角α=0O时，各种整流电路下的K fb值见表1。选择元件I T
值还应考虑元件散热方式。一般情况下风冷比水冷相同元件的额定电流值要低；（AV）
自然冷却情况下，元件的额定电流要降为标准冷却条件下的三分之一。
表1：整流器件的最大峰值电压U M及通态平均电流计算系数K fb
注：U2为主回路变压器二次相电压有效值，单项半波电感负载电路带续流二极管。2．中频逆变元件的选择
一般400Hz以上的工作条件下，应考虑使用KK器件；频率在4KHz以上时，可考虑使用KA器件。这里主要介绍一下并联逆变电路中元件的选择（见图一）。
（1）元件正向和反向峰值电压V DRM、V RRM
元件正向和反向峰值电压应取其实际承受最大正、反向峰值电压的1.5-2倍。假设逆变器直流输入电压为U d，功率因数为cosψ则：
V DRM/RRM=（1.5-2）πU d /（2cosψ）
（2）元件的额定通态电流I T（AV）
考虑到元件在较高频率下工作时，其开关损耗非常显著，元件的额定通态电流应按实际流过其有效值I的2-3倍来考虑，即
I T（AV）=（2-3）I/1.57
假设逆变器直流输入电流为I d，则所选器件I T（AV）为
I T（AV）=（2-3）×I d/(1.57 )=(0.9-1.5) ×I d
（3）关断时间t q
并联逆变线路中，KK元件的关断时间选择要根据触发引前时间t f和换流时间t r来决定。一般取：
t q=(t f-t r)×
(当功率因数为0.8时t f约为周期的十分之一，t r按元件di/dt小于或等于100A/μS 来确定)
在频率较高时，可通过减小换流时间t r，并适当牺牲功率因数增加t f的方法来选择具有合适t q值的元件
以上简略介绍了整流和逆变工作条件下元件的选择。在许多情况下，除了元件的额定电压、电流外，还要根据具体条件选择元件的门极参数、通态压降以及断态电压临界上升率dv/dt和通态电流临界上升率di/dt。
三、元件的保护
晶闸管元件的电压和电流过载能力极差，尤其是耐压能力，瞬时的过压就会造成元件永久性的损坏。为了使元件能长期可靠地运行，必须针对过压和过电流发生的原因采取保护措施。
1．过压保护
晶闸管工作过程中可能承受的过压主要有以下几种：一种是由于装置拉、合闸、负载打火等引起的过压；一种是由于元件关断时产生的关断电压；还有因雷击等原因从电网侵入的浪涌电压。为限制过电压的幅值低于元件的正反向峰值电压，可采取以下保护措施（见图二）。
（1）在变压器一次侧接上避雷器，在二次侧加装阻容保护、硒堆、压敏电阻等非线性电阻元件进行保护。在整流直流侧采取压敏电阻和泄能保护装置，以防止元件承受过电压。
（2）在晶闸管阴阳极两端直接进行保护。晶闸管关断过程中主电流过零反向后迅速由反向峰值恢复至零电流，此过程可在元件两端产生达正常工作峰值电压5-6倍的尖峰电压。一般建议在尽可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路。电阻R选无感电阻，通常取5-30Ω；电容C通常在0.1-1μF，耐压选元件耐压的1.1-1.5倍。具体R、C取值可根据元件型号及工作情况调试决定。注意保证电阻R的功率，尤其在中频逆变电路中，使之不会因发热而损坏。
2．过流保护
晶闸管元件在短时间内具有一定的过流能力，但在过流严重时，不采取保护措施，就会造成元件损坏。在线路设计和元件选择时应考虑负载短路和过载情况，确保在异常情况下设备能自动保护。一般有以下几种措施（见图三）。
（1）在进线中串接电抗器限制短路电流，使其他保护方式切断电流前元件短时间内不致损坏；
（2）线路采用过流检测装置，由过流信号控制触发器抑制过流，或接入过流继电器。
（3）安装快速熔断器。快速熔断器的动作时间要求在10ms以内，熔断体的额定电流I KR可按以下原则选取：
1.57I T(AV)≥I KR≥I T
I T(AV)为元件额定电流，I T为元件实际工作电流有效值
四、晶闸管门极触发
参数表中所给晶闸管I GT、V GT为能触发元件至通态的最小值，实际使用中，晶闸管门极触发I GT、V GT应远大于此值。
应用中门极触发电流波形对晶闸管开通时间、开通损耗以及di/dt承受能力，都有较大影响。为保证元件工作在最佳状态，并增强抗干扰性能，对台基公司所有晶闸管，建议门极触发脉冲电流幅值：I GM=2～5A（<10A），上升率：di G/dt≥2A/μs，上升时间：t r≤1μs。即采用极陡前沿的强触发脉冲（见图四）。
五、元件串并联使用
元件串并联使用时，线路上应采取门极强触发脉冲、均流、均压措施，还须挑选开通、恢复特性一致的元件。特别是元件串联工作于较高di/dt的逆变线路中时，其反向恢复特性对动态均压起主要作用。
六、散热器与元件的安装
元件的冷却方式有加装散热器自然冷却，风冷和水冷等方式，为了使元件充分地发挥其额定性能并加强使用中的可靠性，除必须科学地选择散热器外还需正确地安装。只
有正确地安装散热器才能保证其与元件芯片间的热阻R j-hs满足数据表中的要求。
在元件与散热器的安装时，应注意以下事项：
1．散热器的台面必须与元件台面尺寸相匹配，防止压扁、压歪损坏器件。2．散热器台面必须具有较高的平整、光洁度。建议散热器台面粗糙度小于或等于1.6μm，平整度小于或等于30μm。安装时元件台面与散热器台面应保持清洁干净无油污等脏物。
3．安装时要保证元件台面与散热器的台面完全平行、同心。安装过程中，要求通过元件中心线施加压力以使压力均匀分布在整个接触区域。用户手工安装时，建议使用扭矩扳手，对所有紧固螺母交替均匀用力，压力的大小要达到数据表中的要求。4．在重复使用水冷散热器时，应特别注意检查其台面是否光洁、平整，水腔内是否有水垢和堵塞，尤其注意台面是否出现下陷情况，若出现了上述情况应予以更换。
水冷散热器安装图见下图(图五):
在使用中需注意，风冷方式加装散热器后，一般要求风速不低于6m/s；水冷方式要求水冷散热器水流量不小于4×103 ml/min，进水温度5℃-35℃,水质ρ≤2.5KΩc m。
台基公司可提供SS水冷系列和SF风冷系列以及各类非标及组件散热器，为元件配套使用。
根据元件通态额定平均电流推荐配置的标准型散热器型号见下表。
其中SF系列风冷散热器是指在强迫风冷(风速≥6m/s)条件下的推荐配置，用户在使用时应根据实际散热条件并考虑可靠性要求进行选择。对于1000A以上元件一般不推荐使用风冷散热器，若使用风冷散热器，则元件额定电流需降额使用。
用户未作特别要求时，台基公司所提供的成套元件都按标准配置安装散热器。
晶闸管、二极管主要参数及其含义
IEC标准中用来表征晶闸管、二极管性能、特点的参数有数十项，但用户经常用到的有十项左右，本文就晶闸管、二极管的主要参数做一简单介绍。
1．正向平均电流I F(AV)( 整流管)
通态平均电流I T(AV)( 晶闸管)
是指在规定的散热器温度T HS或管壳温度T C时,允许流过器件的最大正弦半波电流平均值。此时，器件的结温已达到其最高允许温度T jm。台基公司产品手册中均给出了相应通态电流对应的散热器温度T HS或管壳温度T C值，用户使用中应根据实际通态电流和散热条件来选择合适型号的器件。
2．正向方均根电流I F（RMS）( 整流管)
通态方均根电流I T（RMS）( 晶闸管)
是指在规定的散热器温度T HS或管壳温度T C时,允许流过器件的最大有效电流值。用户在使用中，须保证在任何条件下，流过器件的电流有效值不超过对应壳温下的方均根电流值。
3．浪涌电流I FSM(整流管)、I TSM(晶闸管)
表示工作在异常情况下，器件能承受的瞬时最大过载电流值。用10ms底宽正弦半波峰值表示，台基公司在产品手册中给出的浪涌电流值是在器件处于最高允许结温下，施加80% V RRM条件下的测试值。器件在寿命期内能承受浪涌电流的次数是有限的，用户在使用中应尽量避免出现过载现象。
4．断态不重复峰值电压V DSM
反向不重复峰值电压V RSM
指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压，一般用单脉冲测试防止器件损坏。用户在测试或使用中，应禁止给器件施加该电压值，以免损坏器件。5．断态重复峰值电压V DRM
反向重复峰值电压V RRM
是指器件处于阻断状态时，断态和反向所能承受的最大重复峰值电压。一般取器
件不重复电压的90%标注（高压器件取不重复电压减100V标注）。用户在使用中须保证在任何情况下，均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压。6．断态重复峰值（漏）电流I DRM
反向重复峰值（漏）电流I RRM
为晶闸管在阻断状态下，承受断态重复峰值电压V DRM和反向重复峰值电压V RRM 时，流过元件的正反向峰值漏电流。该参数在器件允许工作的最高结温Tjm下测出。7．通态峰值电压V TM(晶闸管)
正向峰值电压V FM(整流管)
指器件通过规定正向峰值电流I FM(整流管)或通态峰值电流I TM(晶闸管)时的峰值电压，也称峰值压降。该参数直接反映了器件的通态损耗特性，影响着器件的通态电流额定能力。
器件在不同电流值下的的通态（正向）峰值电压可近似用门槛电压和斜率电阻来表示：V TM=V TO+r T*I TM V FM=V FO+r F*I FM
台基公司在产品手册中给出了各型号器件的最大通态（正向）峰值电压及门槛电压和斜率电阻，用户需要时，可以提供该器件的实测门槛电压和斜率电阻值。
8．电路换向关断时间t q（晶闸管）
在规定条件下，在晶闸管正向主电流下降过零后，从过零点到元件能承受规定的重加电压而不至导通的最小时间间隔。晶闸管的关断时间值决定于测试条件，台基公司对所制造的快速、高频晶闸管均提供了每只器件的关断时间实测值，在未作特别说明时，其对应的测试条件如下：
l 通态峰值电流I TM等于器件I TAV；
l 通态电流下降率di/dt=-20A/μs；
l 重加电压上升率dv/dt=30A/μs；
l 反向电压V R=50V；
l 结温Tj=115°C。
如果用户需要在某一特定应用条件下的关断时间测试值，可以向我们提出要求。9．通态电流临界上升率di/dt（晶闸管）
是指晶闸管从阻断状态转换到导通状态时，晶闸管所能承受的通态电流上升率最大值。器件所能承受的通态电流临界上升率di/dt受门极触发条件影响很大，因此我们建议用户应用中采用强触发方式，触发脉冲电流幅值：I G≥10I GT；脉冲上升时间：t r≤1μs。
10．断态电压临界上升率dv/dt
在规定条件下，不会导致晶闸管从断态转换到通态所允许的最大正向电压上升速度。台基公司产品手册中给出了所有品种晶闸管的最小dv/dt值，当用户对dv/dt有特殊要求时，可在订货时提出。
11．门极触发电压V GT
门极触发电流I GT
在规定条件下，能使晶闸管由断态转入通态所需的最小门极电压和门极电流。晶闸管开通过程中的开通时间、开通损耗等动态性能受施加在其门极上的触发信号强弱影响很大。如果在应用中采用较临界的I GT去触发晶闸管，将不能让晶闸管得到良好的开通特性，某些情况下甚至会引起器件提前失效或损坏。因此我们建议用户应用中采用强触发方式，触发脉冲电流幅值：I G≥10I GT；脉冲上升时间：t r≤1μs。为了保证器件可靠工作，I G必须远大于I GT。
12．结壳热阻R jc
指器件在规定条件下，器件由结至壳流过单位功耗所产生的温升。结壳热阻反映了器件的散热能力，该参数也直接影响着器件的通态额定性能。台基公司产品手册中对平板式器件给出了双面冷却下的稳态热阻值，对半导体功率模块，给出了单面散热时的热阻值。用户须注意，平板式器件的结壳热阻直接受安装条件的影响，只有按手册中推荐的安装力安装，才能保证器件的结壳热阻值满足要求。
晶闸管、二极管简易测试方法
晶闸管、二极管广泛应用于各类电力电子装置中，许多情况下，现场服务人员和维修人员需要对器件进行检测，判断其性能好坏。对器件制造企业而言，器件的检测要用到高压阻断测试仪、通态特性、动态特性测试仪等专业设备。一般来说，器件用户或使用现场是没有这些价格昂贵的测试设备的。本文就此向现场服务人员和维修人员推荐一种简易器件检测方法，用以粗略判断器件的好坏。
1．采用万用表的粗略判断法
通常用户现场最常用的检测工具是万用表，许多用户也习惯用万用表判断器件好坏。在某些情况下用万用表也确实能检测出损坏的器件。如晶闸管门极开路，用万用表可检测出门极至阴极电阻R GK无穷大；门极短路可检测出门极至阴极电阻R GK为零（或小于5W）。器件完全击穿时，用万用表检测A、K两极电阻值可以判断出来。但在器件阻断电压受损，尚未完全击穿时，万用表无法检测出来。另外，好的器件因参数分散性，用万用表检测出的A、K电阻值会有较大差别，这也会让使用者产生错误判断。因此，我们建议用户可以用万用表对器件进行一些粗略的检测，一般不建议用户采用万用表判断器件好坏。
2．推荐的简易检测方案
通常情况下，现场服务人员和维修人员最需要了解的是器件的阻断电压能力以及晶闸管的门极触发性能。根据设备现场具有的条件，我们推荐图一电路所示的简易检测方案。
图一简易检测电路
DUT为被测器件，在DUT阻断电压为1000V左右时（须大于800V），可采用交流380V电源进行测试；在一些具有660V交流电源的场合，DUT阻断电压为200 0V左右（须大于1200V）时，可采用交流660V电源进行测试。D1可采用1-5A，耐压1000V以上二极管3只串联。LAMP为检测指示灯，注意灯的额定电压要与进线交流电压配合，若用220V的灯泡，可根据进线电压高低采用多只串联。被测器件为二极管时，将两只器件如虚线所示接入电路，不需要接电阻R和开关SW2。
对晶闸管，测试时，先合上开关SW1，若指示灯亮，说明该器件已被击穿或阻断电压已不够。若指示灯不亮，说明器件阻断电压正常，此时若按下按钮SW2，指示灯亮，松开按钮，指示灯熄灭，说明该器件门极触发性能正常。若按下按钮SW2，指示灯不亮，说明该器件门极已被损坏。
对二极管，测试时，合上开关SW1，若指示灯不亮，说明两只器件反向电压正常。若指示灯亮，说明两只被测器件中，有一只或两只反向电压已损坏，可更换器件做进一步判断。
3．注意
a．本文推荐的检测方法基本思路是让器件在实际使用电压环境下考核，用户在检测时须确保被测器件阻断电压高于进线电压峰值，以免在测试中损坏器件。
b. 对台基公司的平板式器件，用户在检测时须采用适当夹具，对器件A、K两极施加一定压力。否则可能会因为器件内部未能良好接触而造成错误判断。
c.采用较高的进线电压检测器件时，操作人员须采取安全措施，防止出现触电事故，保证人身安全。
中频感应加热电源常见故障与维修
中频电源广范应用于熔炼、透热、淬火、焊接等领域，不同的应用领域对中频电源有不同的要求，因此，中频电源的控制电路和主电路有不同的结构形式。只有在熟练掌握这些电路的基本工作原理和功率器件的基本特性的基础上，才能快速、准确地分析、判断故障原因，采取有效的措施排除故障。在此仅对典型电路和常见故障进行探讨。
1 开机，设备不能正常起动：
1.1
故障现象：起动时直流电流大，直流电压和中频电压低，设备声音沉闷，过流保护。
分析处理：逆变桥有一桥臂的晶闸管可能短路或开路，造成逆变桥三臂桥运行。用示波器分别观察逆变桥的四个桥臂上的晶闸管管压降波形，若有一桥臂上的晶闸管的管压降波形为一线，该晶闸管已穿通；若为正弦波，该晶闸管未导通。更换已穿晶闸管；查找晶闸管未导通的原因
1.2
故障现象：起动时直流电流大，直流电压低，中频电压不能正常建立。
分析处理：补偿电容短路。断开电容，用万用表查找短路电容。更换短路电容。
1.3
故障现象：重载冷炉起动时，各电参数和声音都正常，但功率升不上去，过流保护。分析处理：（1）逆变换流角太小。用示波器观看逆变晶闸管的换流角，把换流角调到合适值。（2）炉体绝缘阻值低或短路。用兆欧表检测炉体阻值，排除炉体的短路点。（3）炉料（钢铁）相对感应圈阻值低。用兆欧表检测炉料相对感应圈的阻值，若阻值低，重新筑炉。
1.4
故障现象：零电压它激（无专用信号源）起动电路不好起动。
分析处理：（1）电流负反馈量调整得不合适；（2）与电流互感器串联的反并二极管是否击穿；（3）信号线是否过长过细；（4）信号合成相位是否接错；（5）中频变
压器和隔离变压器是否损坏，特别要注意变压器匝间短路。重新调整电流负反馈量；更换已损坏的部件。
1.5
故障现象：零电压它激扫频起动电路不好起动。
分析处理：（1）扫频起始频率选择不合适，重新选择起始频率。（2）扫频电路有故障。用示波器观察扫频电路的波形和频率。排除扫频电路故障。
1.6
故障现象：起动时，各电参数和声音都正常，升功率时电流突然没有，电压到额定值，过压过流保护。
分析处理：负载开路，检查负载铜排接头和水冷电缆。
2. 设备能起动，但工作状态不对。
2.1
故障现象：设备空载能起动，但直流电压达不到额定值，直流平波电抗器有冲击声并伴随抖动。
分析处理：关掉逆变控制电源，在整流桥输出端上接上假负载，用示波器观察整流桥的输出波形，可看到整流桥输出缺相波形。缺相的原因可能是：（1）整流触发脉冲丢失。（2）触发脉冲的幅值不够、宽度太窄导致触发功率不够，造成晶闸管时通、时不通。（3）双脉冲触发电路的脉冲时序不对或补脉冲丢失。（4）晶闸管的控制极开路、短路或接触不良。
2.2
故障现象：设备能正常顺利起动，当功率升到某一值时，过压或过流保护。
分析处理：分两步查找故障原因：（1）先将设备空载运行，观察电压能否升到额定值。若电压不能升到额定值，并且多次在电压某一值附近过流保护。这可能是补偿电容或晶闸管的耐压不够造成的，但也不排除是电路某部分打火造成的。（2）若电压能升到额定值，可将设备转入重载运行，观察电流值是否能达到额定值，若电流不能
升到额定值，并且多次在电流某一值附近过流保护，这可能是大电流干扰。要特别注意中频大电流的电磁场对控制部分和信号线的干扰。
3. 设备正常运行时，易出现的故障。
3.1
故障现象：设备运行正常，但在正常过流保护动作时，烧毁多支KP晶闸管和快熔。分析处理：过流保护时，为了向电网释放平波电抗器的能量，整流桥由整流状态转到逆变状态，这时如果а＞1500就有可能造成有源逆变颠覆，烧毁多支晶闸管和快熔,开关跳闸，并伴随有巨大的电流短路爆炸声。对变压器产生较大的电流和电磁力冲击，严重时会损坏变压器。
3.2
故障现象：设备运行正常，但在高电压区内某点附近，设备工作不稳定，直流电压表晃动，设备伴随有吱吱的声音。这种情况极容易造成逆变桥颠覆，烧毁晶闸管。
分析处理：这种故障较难排除，多发生于设备的某部件高压打火：（1）连接铜排接头螺丝松动造成打火。（2）断路器主接头氧化导致打火。（3）补偿电容接线桩螺丝松动引起打火，补偿电容内部放电。阻容吸收电容打火。(4)水冷散热器绝缘部分太脏或炭化对地打火。(5)炉体感应线圈对炉壳、炉底板打火。炉体感应线圈匝间距太近，匝间打火或起弧。固定炉体感应线圈的绝缘柱因高温炭化放电、打火。（6）晶闸管内部打火。
3.3
故障现象：设备运行正常，但不时地可听到尖锐的嘀—嘀声，同时直流电压表有轻微地摆动。
分析处理：用示波器观察逆变桥直流两端的电压波形，可看到逆变周期性短暂（一个周波）失败或不定周期短暂失败，并联谐振逆变电路短暂失败可自恢复。周期性短暂失败一般是逆变控制部分受到整流脉冲地干扰。非周期性短暂失败一般是由中频变压器匝间绝缘不良产生。
3.4
故障现象：设备正常运行一段时间后，设备出现异常声音，电表读数晃动，设备工作
不稳定。
分析处理：设备工作一段时间后出现异常声、工作不稳定。主要是设备的电气元器件的热特性不好。可把设备的电气部分分为弱电和强电两部分，分别检测。先检测控制部分，可预防损坏主电路功率器件。在不合主电源开关的情况下，只接通控制部分的电源，待控制部分工作一段时间后，用示波器检测控制板的触发脉冲，看触发脉冲是否正常。
在确认控制部分没有问题的前提下，把设备开起来，待不正常现象出现后，用示波器观察每支晶闸管的管压降波形，找出热特性不好的晶闸管。若晶闸管的管压降波形都正常，这时就要注意其它电气部件是否有问题，要特别注意断路器、电容器、电抗器、铜排接点和主变压器。
3.5
故障现象：设备工作正常，但功率上不去。
分析处理：设备工作正常，只能说明设备各部件完好。功率上不去说明设备各参数调整不合适。影响设备功率上不去的主要原因有：（1）整流部分没调好，整流管未完全导通，直流电压没达到额定值，影响功率输出。（2）中频电压值调得过高过低，影响功率输出。（3）截流、截压值调节得不当，使得功率输出低。（4）炉体与电源不配套，严重影响功率输出。（5）补偿电容器配置得过多或过少，都得不到电效率和热效率最佳的功率输出，即得不到最佳的经济功率输出。（6）中频输出回路的分布电感和谐振回路的附加电感过大，也影响最大功率输出。
3.6
故障现象：设备运行正常，但在某功率段升降功率时，设备出现异常声音、抖动，电气仪表指示摆动。
分析处理：这种故障一般发生在功率给定电位器上，功率给定电位器某段不平滑，跳动，造成设备工作不稳定。严重时造成逆变颠覆，烧毁晶闸管。
3.7
故障现象：设备运行正常，但旁路电抗器发热、烧毁。
分析处理：造成旁路电抗器发热、烧毁的主要原因有：（1）旁路电抗器自身质量不
好。（2）逆变电路存在不对称运行，造成逆变电路不对称运行的主要原因来源于信号回路。
3.8
故障现象：设备运行正常，经常击穿补偿电容。
分析处理：故障原因：（1）中频电压和工作频率过高。（2）电容配置不够。（3）在电容升压电路中，串联电容与并联电容的容量相差太大，造成电压不均，击穿电容。（4）冷却不好，击穿电容。
3.9
故障现象：设备运行正常，但频繁过流。
分析处理：设备运行时各电参数、波形、声音都正常，就是频繁过流。当出现这样的故障时，要注意是否是由于布线不当产生电磁干扰和线间寄生参数耦合干扰。如：强电线与弱电线布在一起；工频线与中频线布在一起；信号线与强电线、中频线、汇流排交织在一起等。
4. 直流平波电抗器
故障现象：设备工作不稳定，电参数波动，设备有异常声音。频繁出现过流保护和烧毁快速晶闸管。
分析处理：在中频电源维修中，直流平波电抗器故障属较难判断和处理的故障。直流平波电抗器易出现的故障有：（1）用户随意调整电抗器的气隙和线圈匝数,改变了电抗器的电感量，影响了电抗器的滤波功能，使输出的直流电流出现断续现象，导致逆变桥工作不稳定，逆变失败，烧毁逆变晶闸管。随便调小电抗器的气隙和减少线圈匝数，在逆变桥直通短路时会降低电抗器阻挡电流上升的能力，烧毁晶闸管。随意改变电抗器的电感量，还会影响设备的起动性能。（2）电抗器线圈松动：电抗器的线圈若有松动，在设备工作时，电磁力使线圈抖动，线圈抖动时电感量突变，在轻载起动和小电流运行时易造成逆变失败。（3）电抗器线圈绝缘不好对地短路或匝间短路，打火放电，造成电抗器的电感量突跳和强电磁干扰，使设备工作不稳定，产生异常声音，频繁过流，烧毁晶闸管。造成线圈绝缘层绝缘不好短路的原因有：a. 冷却不好，温度过高导致绝缘层绝缘变差，打火、炭化。b. 电抗器线圈松动，线圈绝缘层与线圈
绝缘层之间、线圈绝缘层与铁心之间相对运动摩擦，造成绝缘层损坏。c. 在处理电抗器线圈水垢时，把酸液渗透到线圈内。酸液腐蚀铜管并生成铜盐，破坏绝缘层。
5. 晶闸管：
5.1
故障现象：更换晶闸管后，一开机就烧毁晶闸管。
分析处理：设备出故障，烧毁晶闸管。在更换新晶闸管后，不要马上开机，首先应对设备进行系统检查，排除故障。在确认设备无故障的情况下，再开机。否则，就会出现一开机就烧毁晶闸管的现象。在压装新晶闸管时，一定要注意压力均衡，否则，就会造成晶闸管内部芯片机械损伤，导致晶闸管的耐压值大幅下降，出现一开机就烧毁晶闸管的现象。
5.2
故障现象：更换新晶闸管后，开机正常，但工作一段时间又烧毁晶闸管。
分析处理：发生此类故障的原因有：（1）控制部分的电气元器件热特性不好。（2）晶闸管与散热器安装错位。（3）散热器经多次使用或压装过小台面晶闸管，造成散热器台面中心下凹，导致散热器台面与晶闸管台面接触不良，而烧毁晶闸管。（4）散热器水腔内水垢太厚，导热不好，造成元件过热烧掉。（5）快速晶闸管因散热不好，温度升高。同时晶闸管的关断时间随着温度地升高而增大，最终导致元件不能关断，造成逆变颠覆，烧掉晶闸管。（6）晶闸管工作温度过高，门极参数降低，抗干扰能力下降，易产生误触发，损坏晶闸管和设备。（7）检查阻容吸收电路是否完好。
5.3
故障现象：更换新晶闸管后，设备仍不能正常工作，烧晶闸管。
分析处理：设备出现故障后烧掉晶闸管，换上新晶闸管后，经静态检测设备一切正常，但仍不能正常稳定工作，易烧晶闸管。这时要特别注意脉冲变压器、电源变压器、中频变压器、中频隔离变压器是否出现初级线圈与次级线圈之间、线圈与铁心之间、匝与匝之间是否绝缘不好。
6. 结束语
中频电源的故障现象是多种多样、千奇百怪的，对具体故障要做具体分析。随着中频
电源技术的发展和功率的增大，中频电源维修人员必须要具备相当的电路理论基础知识和丰富的实践经验。
最后我们一定要切记：在更换晶闸管后，一定要仔细检测设备；即使在故障排除后，也要对设备进行系统检查！
常用电力电子器件特性测试
实验二：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的 （1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 （二）实验原理 图1.MATLAB电力电子器件模型 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。 模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。 在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，
但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。 含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 （1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 （2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 Matlab平台 2．仿真参数 （1）Thyristor参数设置： 直流源和电阻参数：
电力电子器件应用指南
目录 电力电子器件应用指南 (1) 晶闸管、二极管主要参数及其含义 (8) 晶闸管、二极管简易测试方法 (11) 中频感应加热电源常见故障与维修 (13) 水冷散热器的安装与使用 (20) 晶闸管水冷散热器重复使用中应注意的问题 (23) 电焊机用晶闸管模块的选择与应用 (25) 电力半导体器件用散热器选择及使用原则 (32) 风冷散热器的选配 (34) 高频晶闸管新特性 (36) 改进的晶闸管高di/dt性能 (39) 门极触发强度对晶闸管开通特性的影响 (42) 晶闸管串、并联配对选择及使用要求 (47) 晶闸管在低温条件下的使用 (52) 功率器件技术与电源技术的现状和发展 (53) 晶闸管保护电路 (60)
电力电子器件应用指南 一、参数说明 1本手册参数表中所给出的数据，I TSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值，Q r、V TM、V TO、r T指元件可满足(不超过)的最大值。 2通态平均电流额定值I TAV（I FAV） I TAV（I FAV）指在双面冷却条件下，在规定的散热器温度时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。I TAV（I FAV）对应元件额定有效值I RMS=1.57 I TAV。实际使用中，若不能保证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值，则元件应降额使用。 3晶闸管通态电流上升率di/dt 参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值。其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。 4晶闸管使用频率 晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度t p，关断时间t q以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间t V决定。f max=1/（t q+t p+t V）。根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔t H>t q，并留有一定的裕量。随着工作频率的升高，元件正向损耗E pf和反向恢复损耗E pr随之升高，元件通态电流须降额使用。 二、元件的选择 正确地选择晶闸管、整流管等电力电子器件对保证整机设备的可靠性及降低设备成本具有重要意义。元件的选择要综合考虑其使用环境、冷却方式、线路型式、负载性质等因素，在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性。由于电力电子器件的应用领域十分广泛，具体应用形式多种多样，下面仅就晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路中的选择加以说明。
电力电子器件大全及使用方法详解(DOC 42页)
第1章电力电子器件 主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。 重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。 难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。 基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。 1 电力电子器件概述 (1)电力电子器件的概念和特征 主电路（main power circuit）--电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路； 电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件； 广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；
电力电子器件的发展及应用
电力电子器件的发展及应用 研1506 苏智清 摘要：本文简单介绍了电力技术的分类, 回顾了电力电子技术及其器件的发展过程, 说明了现在主流的电力电子器件的工作原理、应用范围及其优缺点, 探讨了在本世纪中新型电力电子器件的应用。 关键词：复合型电力电子器件；新型材料的电力电子器件；电力电子器件的应用 1引言 电力电子学是电工学的一个分支，是由电力系统、控制理论与电子学等学科共同发展起来的一个新型边缘性学科。电力电子学的主要特点是具有很强的应用性，同时与其他学科有着很好的交叉融合性，这也是电力电子学的基础理论与应用技术能够在短短几十年间飞速发展的一个相当重要的因素。目前，电力电子技术的应用已经从机械、石化、纺织、冶金、电力、铁路、航空、航海等一系列领域，进一步扩展到汽车、现代通信、家用电器、医疗设备、灯光照明等各个领域。进入 21 世纪，伴随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，尤其是与微电子技术的日益融合，电力电子技术作为信息产业和传统产业之间的桥梁，在国民经济中必将占有越来越重要的地位，在各领域中的应用也必将不断得到拓展。 2电力电子器件的发展 2.1半控型器件 上世纪50年代，美国通用电气公司发明世界上第个晶闸管，标志电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生大量派生器件，如快速晶闸管逆导晶闸管等等。
但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极导通，不能控制关断。要关断必须通过强迫换相电路，从而装置体积增大，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子效应，所以工作频率低，由于这些原因，使得晶闸管的应用受到限制。 虽然晶闸管有以上缺点，但由于它的大电压大电流特性，使在高压直流输电静止无功补偿，大功率和高压变频调速等方面仍占有重要位置。2.2全控型器件 2.2.1门极可关断晶闸管（GTO） GTO有对称，非对称和逆导三种类型。对称GTO通态压降小，抗浪涌能力强，易于提高耐压能力。逆导型GTO是在同一芯片上将GTO与整流二极管反并联制成的集成器件，不能承受反向电压，主要用于中等容量的牵引驱动中。 在当前各种自关断器件中，GTO容量做大，工作最低。GTO是电流控制型器件，因而关断需要很大的反向驱动电流。目前，GTO在低于2000V某些领域被GTR和IGBTDE所替代，但在大功率电力牵引有明显优势。 2.2.2大功率晶体管（GTR） GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件，它既具备晶体管的固有特性，又增加功率容量，因此，由它组成的电路灵活，成熟，开关损耗小，开关时间短，在电源电机控制，通用逆变器等中等容量，中等频率的电路中广泛应用。GTR的缺点驱动电流较大，耐浪涌电流能力差，易受二次击穿损坏。在开关电源GTR渐渐被功率MOSFET和IGBT代替。 2.2.3功率MOSFET
电力电子技术的发展趋势及应用
电力电子的现代运用 半导体的出现成为20世纪现代物理学的一项最重大的突破，标志着电子技术的诞生。而由于不同领域的实际需要，促使半导体器件自此分别向两个分支快速发展，其中一个分支即是以集成电路为代表的微电子器件，而另一类就是电力电子器件，特点是功率大、快速化。自20世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。 电子电力技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路3部分，是以电力为处理对象并集电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的综合性学科。电力技术涉及发电、输电、配电及电力应用，电子技术涉及电子器件和由各种电子电路所组成的电子设备和系统，控制技术是指利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数按照预定的规律运行。电力电子器件是电力电子技术的基础，电力电子器件对电能进行控制和转换就是电子电力技术的利用。在21世纪已经成为一种高新技术，影响着人们生活的各种领域，因此对对电子电力技术的研究具有时代意义。 传统电力电子技术是以低频技术处理的，现代电力电子的发展向着高频技术处理发展。其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不断的发展中促进了现代电力电子技术的广泛应用。电力电子技术在1947年晶体管诞生开始形成，接着1956的晶闸管的出现标志电力电子技术逐渐形成一门学科开始发展，以功率MOS-FET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。 1.整流器时代 在60年代到70年代被称为电力电子技术的整流时代。该期间主要是大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用。1948年的晶体管的出现引发了电子工业革命，半导体器件开始应用与通信领域，1957年，晶闸管的诞生扩展了半导体器件功率控制范围，属于第一代电力电子器件。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，当地办硅整流器厂逐渐增多，大功率的工业用电由工频50Hz）交流发电机提供，其中电解、牵引、和直流传动是以直流形式消费。 2.逆变器时代 20世纪70年到80年代期间成为逆变器时代，该期间的电力电子技术已经能够实现逆变，但是仅局限在中低频范围内。当时变频调速装置因为能节能大量普及，巨型功率晶体管（GTR）、门极可关断晶闸管（GTO）和大功率逆变用的晶闸管成为当时电力电子器件的主流。它们属于第二代电力电子器件。 3.变频器时代 进入80年代，功率MOSFET和绝缘栅极双极晶体管（IGBT）的问世，电力电子技术开始向高频化发展，高压、高频和大电流的功率半导体复合器件为第三代电器元件的大规模集成电路技术迅速发展，他们的性能更进一步得到了完善，具有小、轻和高效节能的特点。 4.现代电力时代 20世纪以来，电力电子作为自动化、节材、节能、机电一体化、智能化的基础，正朝着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化的现代化方向发展。在1995年，功率MOSFET和GTR在功率半导体器件出现并广泛被人们应用，功率器件和电源单元的模块
各种电力电子器件技术特点的比较及应用
《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——各种电力电子器件技术特点的比较及其应用
电力电子器件及其应用装置已日益广泛，这与近30 多年来电力电子器件与电力电子技术的飞速发展和电力电子的重要作用密切相关。20 世纪80 年代以后，电力电子技术等)的飞速发展，给世界科学技术、经济、文化、军事等各方面带来了革命性的影响。电子技术包含两大部分：信息电子技术(包括：微电子、计算机、通信等)是实施信息传输、处理、存储和产生控制指令；电力电子技术是实施电能的传输、处理、存储和控制，保障电能安全、可靠、高效和经济地运行，将能源与信息高度地集成在一起。 事实表明，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油、能源、化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高技术产业，都迫切需要高质量、高效率的电能。而电力电子正是将各种一次能源高效率地变为人们所需的电能，实现节能环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间、信息技术与先进制造技术之间、传统产业实现自动化、智能化改造和兴建高科技产业之间不可缺少的重要桥梁。而新型电力电子器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命。电力电子器件就好像现代电力电子装置的心脏，它对装置的总价值，尺寸、重量、动态性能，过载能力，耐用性及可靠性等，起着十分重要的作用。因此，新型电力电子器件及其相关新型半导体材料的研究，一直是电力电子领域极为活跃的主要课题之一。 一个理想的功率半导体器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在阻断状态，能承受高电压；在导通状态，能导通高的电流密度并具有低的导通压降；在开关状态和转换时，具有短的开、关时间，能承受高的d i/d t 和d u/d t，具有低的开关损耗；运行时具有全控功能和良好的温度特性。自20 世纪50 年代硅晶闸管问世以后，功率半导体器件的研究工作者为达到上述理想目标做出了不懈努力，并已取得了世人瞩目的成就。早期的大功率变流器，如牵引变流器，几乎都是基于晶闸管的。到了20 世纪80 年代中期，4.5kV 的可关断晶闸管得到广泛应用，并成为在接下来的10 年内大功率变流器的首选器件，一直到绝缘栅双极型晶体管的阻断电压达到 3.3kV 之后，这个局面才得到改变。与此同时，对GTO 技术的进一步改进导致了集成门极换流晶闸管的问世，它显示出比传统GTO 更加显著的优点。目前的GTO 开关频率大概为500Hz，由于开关性能的提高，IGCT 和功率IGBT 的开通和关断损耗都相对较低，因此可以工作在1~3kHz 的开关频率下。至2005 年，以晶闸管为代表的半控型器件已达到70MW/9000V 的水平，全控器件也发展到了非常高的水平。当前，硅基电力电子器件的水平基本上稳定在109~1010WHz 左右，已逼近了由于寄生二极管制约而能达到的硅材料极限，不难理解，更高电压、更好开关性能的电力电子器件的出现，使在大功率应用场合不必要采用很复杂的电路拓扑，这样就有效地降低了装置的故障率和成本。 1电力电子器件 电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上）。 电力电子器件目前的制约因素有耐压，电流容量，开关的速度。电力电子器件的分类多种多样。按照电力电子器件的开关控制能力，电力电子器件可分为三类：不可控器件、半控型器件、全控型器件。按照驱动电路加在电力电子器件控
论电力电子器件及其应用的现状和发展
论电力电子器件及其应用的现状和发展 发表时间：2019-03-12T16:14:19.577Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：宗思邈 [导读] 摘要：电力电子器件我们也称之为功率半导体器件，以下简称为电子器件，主要作为电力设备中的大功率电子器件的功率转换和控制。 （东文高压电源（天津）股份有限公司 300220） 摘要：电力电子器件我们也称之为功率半导体器件，以下简称为电子器件，主要作为电力设备中的大功率电子器件的功率转换和控制。目前，电力电子器件已广泛应用于机械行业、冶金业、电力系统等一系列领域中去。并扩展到汽车、家用电器、医疗设备和照明等各个生活领域中。二十一世纪，随着技术的不断更新，它作为信息产业与传统产业之间的桥梁，一定会迎来一个新的发展趋势。并且在国民经济中占有非常重要的地位。 关键词：电力；电子器件；应用 1电力电子技术的产生和发展 1.1电力电子技术的产生 电力电子技术产生于二十世纪，美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生标志，电子电力技术设备在不同领域中的广泛应用，为社会发展带来了传动技术，其中晶闸管是电力电子技术的主要运用表现，开启了电力电子技术的新纪元。因为晶闸管的出现，可控型的整流装置被研制出来，从此电力系统逐渐进入了变流器时代，加速了电力电子技术的发展。 1.2电力电子技术的发展 电力电子技术的产生促进了电力系统的发展，产生多代电力电子器件，其中第一代电力电子器件主要以晶体管和晶闸管为典型代表。晶闸管出现后，因为它比较良好的电气性能和控制性能，使之很快取代了对人体有害的且电压落差极大的水银整流器，并且其使用范围迅速扩大。二十世纪七十年代，以门极可关断晶闸管、电力双极型晶体管为主导地位的全控型器件高速发展，这些全控型器件具有既可让门极开通也可让门极关断的功能，且它的开关速度比晶闸管快很多，所以全控型器件通常用于开关频率较高的场所。它又将电力电子技术推向了一个新的发展阶段。在二十世纪八十年代，以绝缘栅极双极型晶体管为代表的复合型器件的出现，因为具有驱动功率小、开关速度快、通态压降小、载流能力大、可承受电压高等优点，使其迅速成为现代电力电子技术的主导器件，这些复合型器件常常综合了多个器件的优点，在大量电力系统场合中得到了大量运用。 2电力电子器件的应用发展 自上世纪50年代以来，世界上诞生了第一台晶闸管，它标志着电力电子器件在现代电气传动的历史舞台上的到来。基于可控硅的可控硅整流器成为电力传动行业的一个变革。 到了上世纪70年代，晶闸管已经发展成能够承受高电压和高电流的产品。这一代的半控装置被称为第一代电子电气设备。然而，晶闸管的缺点是不能关闭。随着电力电子器件的不断进步，研制了一种全控型的GTR、GTO和MOSFET。这种类型的产品被称为第二代电力电子设备。 之后便出现了第三代电子器件，主要为绝缘栅双极晶体管。第三代电子器件具有频率快、反射速度快、能耗低等特点。近年来，微电子技术与电力电子器件开始相结合，创造出一种多功能、更智能、更高效的全控性能集成器件。电流整流器可以改善电性能、降低电路能量损耗和提高电流效率方面起着重要作用。 上世纪70年代，GTR产品推出时便大获成功。它的额定值达到当时非常高的标准，同时拥有非常强大的灵活性，而且还具备开关能耗低、时间短等多个优点。它在中等容量和频率电路中起着很重要的作用。第三代绝缘栅双极晶体管可以控制电压，具有输入电阻大、驱动功率小的优点，有非常大的发展潜力。 3电力电子器件的具体应用 首先太阳能光伏发电对于电力电子器件的发展来说是比较重要的，光伏建筑一体化应用对于电力电子器件的完善也发挥了独特的作用。光伏电池发电和建筑物外电池存在很多问题，虽然这类电池原件的成本比较低，但是总的来说这类电池和电子元件适合低日照水平，电池转换效率高，原材料比较易得。但是某些电力电子器件的转换效率一般，淘汰的产品还会污染环境。电力电子器件的开发和利用促进了光伏建筑一体化的进程，土地成本过高和二氧化碳的排放量过高等问题都可以得到有效解决，而且我国最新研发出的电力电子器件可以节省光伏电池支撑结构，节省光伏电池的具体安装成本，帮助相关建筑工作人员实现土地资源的合理利用。与此同时，电力电子器件可以将太阳能和建筑物进行有效结合，帮助相关工作人员解决电能供给的难题，而且也丰富了电力电子器件的原材料。首先我们可以发现，在进行电力电子器件的研究与开发时候，运用碳化硅制造的电子器件已经成为主要的研究方向。这主要是因为碳化硅电力电子器件的高压和高温的特性与我国传统的电力电子器件相比，具有很大优越性，完全可以保障新型电力电子器件的成本和质量。尤其是碳化硅的耐高压和高温，足以帮助相关工作人员展开对于新型电力电子器件的研究。 4浅析电力电子器件发展趋势 4.1对破化硅的应用 碳化硅作为一种创新性较高的宽带半导体材料，得到人们的广泛关注。它本身带有一定的电性能，并且物理材质稳定，属于上等的电力电子器件原材料。与原始型的制作材料相比，具有耐高压和耐高温的优势。将碳化硅合理应用于电力电子器件的原材料中.能够推动电力电子器件的整体发展。但是现阶段，由于生产成本相对较高、产难以保证等原因，导致碳化硅难以被广泛生产使用。因此，应加强对电力电子器件材料的深人探究，及时改进、解决存在的问题，使碳化硅的良好性能得到充分开发与利用。 4.2对氮化稼的应用 氮化稼是电力电子器件生产过程中较为常见的原材料，它与碳化硅存在很多不同点。虽然氮化稼是一种较为优良的电力 电子器件原材料，但是在实际制作过程中，应以碳化硅的晶片或者蓝宝石作为生产底料，因此这一因素限制了氮化稼的发展速度。近几年，这一问题得到了有效缓解，随着氮化稼在LED照明装置中的广泛运用，也促使氮化稼的异质结外延技术得到了进一步的强化。除此之外，因为氮化稼的实用性较强，其应用范围不断拓展，基于氮化稼的半导体材料具备优异的物理性能和化学性能，所以其不仅在LED市场中被广泛应用，更是逐步拓展到了更多的应用领域。但是由于氮化稼电子器件的耐高温性能较差，一旦温度超过1000摄氏度，就会产生
电力电子器件分类与应用思考
电力电子器件分类与应用思考 电力电子技术是以电力电子器件为基础对电能进行控制、转换和传输的一门技术，是现代电子学的一个重要分支，包括电力电子器件、变流电路和控制电路三大部分，其中以电力电子器件的制造、应用技术为最基本的技术。 电力电子技术是以电力电子器件为基础对电能进行控制、转换和传输的一门技术，是现代电子学的一个重要分支，包括电力电子器件、变流电路和控制电路三大部分，其中以电力电子器件的制造、应用技术为最基本的技术。因此，了解电力电子器件的基本工作原理、结构和电气参数，正确安全使用电力电子器件是完成一部电力电子装置最关键的一步。电力电子器件种类繁多，各种器件具有自身的特点并对驱动、保护和缓冲电路有一定的要求。一个完善的驱动、保护和缓冲电路是器件安全、成功使用的关键，也是本讲座重点讲述的部分。电力电子变换电路常用的半导体电力器件有快速功率二极管、大功率双极型晶体管(GTR)、晶闸管(Thyristor或SCR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路PIC等。在这些器件中，二极管属于不控型器件，晶闸管属于半控型器件，其他均属于全控型器件。SCR、GTO及GTR属电流驱动型器件，功率MOSFET、 IGBT及PIC为电压驱动型器件。在直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换和控制的电子器件称为电力电子器件。电力电子器件之所以和“电力”二字相连，是因为它主要应用于电气工程和电力系统，其作用是根据负载的特殊要求，对市电、强电进行各种形式的变换，使电气设备得到最佳的电能供给，从而使电气设备和电力系统实现高效、安全、经济的运行。目前的电力电子器件主要指的是电力半导体器件，与普通半导体器件一样，电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 1电力电子器件的一般特征 (1)处理电功率的能力大 (2)工作在开关状态 (3)需要由信息电子电路来控制 (4)需要安装散热器 2电力电子器件的分类 2.1按器件被控程度分类 按照器件控制信号的控制程度，电力电子器件可分为以下三类： (1)不可控器件。这类器件一般为两端器件，一端是阳极，另一端是阴极。与电子电路中的二极管一样，具有单向导电性。其开关操作仅取决于其在主电路中施加在阳、阴极间的电压和流过它的电流，正向电压使其导通，负向电压使其关断，流过它的电流是单方向的。不可控器件不能用控制信号来控制电流的通断，因此不需要驱动电路。这类器件就是功率二极管(PowerDiode)。 (2)半控型器件。这类器件是三端器件，除阳极和阴极外，还增加了一个控制门极。半控型器件也具有单向导电性，但开通不仅需在其阳、阴极间施加正向电压，而且还必须在门极和阴极间施加正向控制电压。门极和阴极间的控制电压仅控制其开通而不能控制其关断，器件的关断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。这类半控型器件是指晶闸管(Thyris-tor)及其大部分派生器件。
变频器常用电力电子器件
无锡市技工院校 教案首页 课题：变频器常用电力电子器件 教学目的要求：1. 了解变频器中常用电力电子器件的外形和符号2.了解相关电力电子器件的特性 教学重点、难点： 重点：1. 认识变频器中常用电力电子器件 2. 常用电力电气器件的符号及特性 难点：常用电力电气器件的特性 授课方法：讲授、分析、图示 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 《变频器原理及应用》机械工业出版社王延才主编 授课执行情况及分析： 在授课中，主要从外形结构、符号、特性等几方面对变频器中常用的电力电子器件进行介绍。通过本次课的学习，大部分学生已对常用电力电子器件有了一定的认识，达到了预定的教学目标。
板书设计或授课提纲
电力二极管的内部也是一个PN 结，其面积较大，电力二极管引出了两个极，分别称为阳和阴极K 。电力二极管的功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。2.伏安特性：电力二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性。 如果对反向电压不加限制的话，二极管将被击穿而损坏。（1）正向特性：电压时，开始阳极电流很小，这一段特性 曲线很靠近横坐标。当正向电压大于时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导 通。如果电路中不接限流元件，二极管将 被烧毁。
晶闸管的种类很多，从外形上看主要由螺栓形和平板形两种，螺栓式晶闸管容量一般为10~200A；平板式晶闸管用于200A3个引出端分别叫做阳极A、阴极 控制极。 结构 晶闸管是四层（（Ｐ1Ｎ1Ｐ2Ｎ2）三端（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件。 晶闸管的导通和阻断控制 导通控制：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极 正向触发电压，且有足够的门极电流。 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。 管从阻断变为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安， 管导通后，从阳极到阴极可以通过几百、几千安的电流。要使导通的晶闸管阻断，必须将阳极电流降低到一个称为维持电流的临界极限值以下。 三、门极可关断晶闸管（GTO） 门极可关断晶闸管，具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高、电流大、控制功率大、使用方便和价格低；但它具有自关断能力，属于全控器件。在质量、效率及可靠性方面有着明显的优势，成为被广泛应用的自关断器件之一。 结构：与普通晶闸管相似，也为PNPN四层半导体结构、三端（阳极 ）器件。 门极控制 GTO的触发导通过程与普通晶闸管相似，关断则完全不同，GTO 动电路从门极抽出Ｐ2基区的存储电荷，门极负电压越大，关断的越快。 四、电力晶体管（GTR） 电力晶体管通常又称双极型晶体管（BJT），是一种大功率高反压晶体管，具有自关断能力，并有开关时间短、饱和压降低和安全工作区宽等优点。它被广泛用于交直流电机调速、中频电源等电力变流装置中，属于全控型器件。 工作原理与普通中、小功率晶体管相似，但主要工作在开关状态， 承受的电压和电流数值较大。 五、电力MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 电力MOS场效应晶体管是对功率小的电力MOSFET的工艺结构进行改进，在功率上有
电力电子器件的发展
电力电子器件的发展浅析 引言 电子技术被认为是现代科技发展的主力军，电力电子就是电力电子学，又称功率电子学，是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科，主要研究电力的处理和变换，服务于电能的产生、输送、变换和控制。（电力电子的发展动向）电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。 电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控创电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。广义上电力电子器件可分为电真空器件(Electron Device)和半导体器件(Semiconductor Device)两类。 1 电力电子器件 1.1概述 1957年可控硅(晶闸管)的问世，为半导体器件应用于强电领域的自动控制迈出了重要的一步，电力电子开始登上现代电气传动技术舞台，这标志着电力电子技术的诞生。20世纪60年代初已开始使用电力电子这个名词，进入70年代晶闸管开始派生各种系列产品，普通晶闸管由于其不能自关断的特点，属于半控型器件，被称作第一代电力电子器件。随着理论研究和工艺水平的不断提高，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极性晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，被称作第二代电力电子器件。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型第三代电力电子器件异军突起，而进入90年代电力电子器件开始朝着智能化、功率集成化发展，这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。 1.2发展 1.2.1 整流管 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管
电力电子器件的应用及发展现状
电力电子器件的应用及发展现状 发表时间：2019-01-04T10:37:38.900Z 来源：《基层建设》2018年第34期作者：万洪宇[导读] 摘要：随着国内外电力电子技术的快速发展，如今已步入电子科技时代，电力电子器件在社会中的各个行业都得到广泛的应用，并且渗透到各个领域，在各个领域中都发挥着重要的作用。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000摘要：随着国内外电力电子技术的快速发展，如今已步入电子科技时代，电力电子器件在社会中的各个行业都得到广泛的应用，并且渗透到各个领域，在各个领域中都发挥着重要的作用。电力电子器件是电力电子技术的基础部分，同时也是电力电子技术发展的重要条件，电力电子器件的发展是推动和促进电力电子技术发展的重要动力，因此研究电力电子器件的应用和发展状况具有十分重要的意义，本 文简要论述电力电子器件的发展过程，探讨普及使用电力电子器件具备的工作原理、应用领域、优势缺点，探究电力电子器件的应用前景并针对其发展方向探讨有效的建议。 关键词：电力电子器件，工作原理，应用 0简介 国内外科学技术发展的加快，间接促进了电力电子器件的发展，如今国内外各行各业中都已经普及应用电力电子器件，特别是在上世纪80年代以后，电力电子技术发展速度加快更是对全球经济、文化、军事发展形成了极大的影响。一般而言，电力电子技术和信息电子技术构成了电子技术，其中计算机技术和通信技术等构成信息电子技术，信息电子技术主要进行信息存储、处理、传输、控制等等；电力电子技术主要是进行电能方面的处理，在实施的过程中要确保电能安全、稳定、可靠地运行，还要保证信息和能源能够集中运用。此外，随着国内电能需求的增加，应用电力电子技术可以将一次能源转变为电能，是现下解决电力方面问题的有效途径和手段，在应用电力电子技术中需要利用较多的电力电子器件，因此实际应用中要对电力电子器件的应用和发展进行相应的探究。 1 电力电子器件的应用现状 1.1电力整流管的应用 整流管起步于上世纪40年代，是一种结构最简单和使用最普及的电力电子器件，随着相关技术的发展，整流管已经发展为肖特基整流管、普通整流管、快恢复整流管等类别。其中普通整流管具备的特点为：漏电流小、较高的通态压降、反向恢复时间较长、具备很高的电流和电压定额，主要在需要不高转速的装置中应用。快恢复整流管主要具备较快的方向恢复时间和较高的通态压降，主要在逆变、斩波等电力中应用。肖特基整流管具备的特性融合了上述提及两种整流管的特点，但是存在漏电电流较大、缺乏一定的耐压能力等缺点，主要在开关电源和高频低压仪表中应用。电力整流管可以有效地改善电力电子电路的性能，提高电源使用效率，以及降低电路损耗，随着具备高性能电力电子器件的研发成功，现下人们通过运用新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺，研发出综合了肖特基整流管、PIN整流管特性为一体的新型高压快恢复整流管，这种类型的整流管具备很低的通态压降以及极短的反向恢复时间，并且具备较低的反向恢复峰值电流。 1.2晶闸管的应用 作为国内应用最为广泛的电力电子器件，晶闸管由以往的水银整流器和电动发电机构成逐渐演变为新型的晶闸管，传统的晶闸管具备很大的体积，并且具备的功率相对较小。而新型的晶闸管具有功率大，体积小，效率高的诸多优点，因此在众多变流技术中占据着重要的地位。但是由于晶闸管在运行中不能处于低频率工作状态，在实际使用过程中不能采用关断处理，造成了很大的不便和麻烦。在这种背景下，可关断式晶闸管被研发出来，主要被应用于交通电车，在促进交通发展方面发挥着重要的作用。 1.3绝缘栅双极晶体管的应用 在绝缘栅双极晶体管研发应用之前，应用的电力电子器件主要是以可关断晶闸管，但是在发展过程中，可关断晶闸管逐渐不再符合电力系统实际需求。与此同时，在实际应用中，可关断晶闸管在关断处理中需要消耗巨大的能量，这种状况与世界上的环保节能理念有着很大的偏差，同时也造成了不必要的经济损失。随着技术的发展和进步，绝缘栅双极晶体管应运而生，与可关断晶闸管相比，绝缘栅双极集体管具备更高的效益，逐渐在电车研发中代替晶闸管电子器件。 1.4智能功率模块的应用 随着国内外电力电子技术的进一步发展，，绝缘栅双极晶体管在一些场合已经渐渐不能满足电力电子的应用需求，在此基础上，研究人员研发出了具备故障检测并且能对电路进行保护的智能功率模块。和传统功率器件相比，智能功率模块具备电流传感功能、温度传感功能，其中电流传感功能可以对功率器电流情况实施不间断检测，从而确保功率器件的正常稳定运行。 2电力电子器件应用存在的问题 电力电子器件在给我们生活带来极大方便的同时，还存在以下应用问题，这些问题阻碍着电力电子器件的发展和应用。 2.1 缺乏创新力度，更新速度迟缓 随着经济的高速发展，电力电子技术发展的速度也是越来越快，但是现阶段电力电子技术面临着更新速度迟缓、创新力度不足等缺点，电力电子器件的发展已经无法达到人们对高科技的需求。针对这些问题，科研人员一定要具备高度的创新意识，全力研究探索电力电子技术。 2.2 电力电子器件原材料寻找困难 阻碍电力电子技术和电力电子器件发展的主要原因是缺乏高性能的电力电子器件原材料，如今原材料具备的性能不再适合电力电子器件的深度发展，若要促进电力电子器件快速发展，需要进行电力电子器件原材料的研究和制造，在原有的基础上提升电力电子器件的性能。在研究和制造过程中，需要进行缜密的分析和精密的规划，另外，还要判断原材料是否和电力电子器件相吻合，判断原材料是否存在缺陷，然后在不断的探究和完善中逐渐对原材料进行优化。 3电力电子器件发展展望 硅晶闸管类型的半控型器件在诸多传统晶闸管应用、无功补偿、高压直流输电等领域中已经普及应用，尽管全控器件的研发和应用对其造成了一定程度的冲击，但是硅晶闸管在技术成熟性和价格方面具备良好的优势，在未来的市场中必定还会占据很大的份额，尤其会在大电流和高电压应用场合中广泛普及应用。
解析电力电子器件及其应用的现状和发展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/0d8621232.html, 解析电力电子器件及其应用的现状和发展 作者：陶悦玥陈聪谭丹 来源：《名城绘》2019年第08期 摘要：近年来，随着经济与科技的不断进步，电力电子技术的发展也在不断深入，电力 电子器件被广泛运用于社会各个领域，特别是在一些高精尖领域，如航空航天、国防武器制造等领域。电力电子器件技术含量较高，能够有效保证生产制造产品的质量，为各个领域的生产制造提供技术支持，已经成为现代工业、国防和科技的重要支撑。 关键词：电力电子器件;应用;现状;发展 一、电力电子器件的应用现状 1.1电力系统 电力系统是电力电子器件应用中最重要和最有潜力的领域。在电能的产生和传输以及分 配使用的整个过程中，电力电子设备得到了广泛的应用。从用电的角度看，要利用电力电子技术改造节能技术，提高能效;从发电、输电、配电的角度看，利用电子器件来提高发电效率，提高电力传输和配电质量是十分必要的。 1.2轨道交通 地轨交通的牵引系统中，电力电子器件的应用按市场管理可以分为以下三个方面：主传动、辅助传动和控制辅助电源这三个系统。电力电子设备的容量和性能的提高，包装形式的改进，减少了传动系统，促进了牵引电力传动系统的发展。其实在交流马达中的驱动应用，可以用于运输、牵引等设备中，与直流马达相比，交流马达有价格便宜、噪音小、效率高等优势，目前越来越多的领域中，都采用交流马达作为驱动来应用。 1.3电动车节能 电动汽车作为最大的电能消耗载体，在节能方面的要求非常高。在我国的重要规划中， 电机系统节能问题被列为重点工程。随着电力电子器件与计算机技术和自动控制技术等新兴技术的不断发展，电力的传输方面的技术也面临着重大改革，直流调速很快就会被交流调速所取代。众所都知，电动汽车主要用电池供电，依靠电动电子装置进行电力交换和行驶。因此，电池的充电与这项技术是密不可分的。 1.4航空与国防工业
第2章 电力电子器件应用技术
第2章电力电子开关器件应用技术 2.1 电力电子器件的性能与选择 2.2 电力电子器件的驱动 2.3 电力电子器件的保护 2.4 电力电子器件的串联和并联使用2.5 电力电子器件的散热
2.1 电力电子器件的性能与选择 电力电子器件往往主要指采用硅半导体材料的电力半导体器件； 电力电子器件一般工作在开关状态； 电力电子器件分为不可控性器件、半控型器件和全控型器件。 电力电子器件(电力二极管除外)分为电压驱动型和电流驱动型两类。
2.1 电力电子器件的性能与选择 ◆正确选择和使用电力电子器件是保证电能变换装置成功设计和可靠运行(工作)的关键； ◆正确理解电力电子器件的参数和性能是合理选择和使用元件的基础。
2.1 电力电子器件的性能与选择 器件在装置中的实际效能取决于以下因素： 1）制作工艺(参数设计、材料性质、工艺水平和散热能力)， 2）运行条件(电路特点、工作频率、环境温度和冷却条件)。 后一个因素与元件的选择和使用有关。
2.1.1 电力二极管 1.电力二极管的主要参数①通态平均电流 )(57 .1)2~5.1(2/)2~5.1()(A I I I AV F ==π②正向压降F U ③反向重复峰值电压 RRM U ④最高工作温度JM T ⑤反向恢复时间trr
2. 常用电力二极管 ①普通二极管,反向恢复时间较长，一般在5μs以 上，其正向额定电流和反向额定电压分别可达数千 安和数千伏以上。 ②快恢复二极管，其反向恢复过程很短，trr<5μs， 简称快速二极管。 ③肖特基二极管优点是反向恢复时间短(10ns～40ns)、正向压降小、且开关损耗小，效率高；其弱点是反向耐压较低。
典型全控型电力电子器件.docx
湖南省技工学校 理论教学教案 教师姓名： 注：教案首页，教案用纸由学校另行准备湖南省劳动厅编制
[复习导入] 门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。 全控型电力电子器件的典型代表——门极可关断晶闸管、电力 晶体管、电力场效应晶体 管、绝缘栅双极晶体管。 [讲授新课] 一、门极可关断晶闸管 晶闸管的一种派生器件。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。 GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因而在兆瓦级以上 的大功率场合仍 有较多的应用。 1）GTO的结构和工作原理 与普通晶闸管的相同点： PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极 和门极。和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件。 工作原理：与普通晶闸管一样，可以用图所示的双晶体管模型来分析。 由P1N1P2和N1P2N2构成的两个晶体管V1、V2分别具有共基极电流 增益α1和α2 。 α1+α2=1是器件临界导通的条件。 GTO的关断过程与普通晶闸管不同。关断时，给门极加负脉冲，产生门 极电流-I G，此电流使得V1管的集电极电流I Cl被分流，V2管的基极电流 I B2减小，从而使I C2和I K减小，I C2的减小进一步引起I A和I C1减小， 又进一步使V2的基极电流减小，形成内部强烈的正反馈，最终导致GTO阳 极电流减小到维持电流以下,GTO由通态转入断态。 结论： ?GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅。 ?GTO关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关断。 ?多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快，承受d i/d t能力 强。 2）GTO的动态特性 益阳高级技工学校
现代电力电子器件的发展与现状
现代电力电子器件的发展与现状 解放军信息工程大学李现兵师宇杰王广州黄娟 电力电子器件的回顾 电力电子器件又称作开关器件，相当于信号电路中的A/D采样，称之为功率采样，器件的工作过程就是能量过渡过程，其可靠性决定了系统的可靠性。根据可控程度可以把电力电子器件分成两类： 半控型器件——第一代电力电子器件 上个世纪50年代，美国通用电气公司发明的硅晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开端。此后，晶闸管(SCR)的派生器件越来越多，到了70年代，已经派生了快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等半控型器件，功率越来越大，性能日益完善。但是由于晶闸管本身工作频率较低（一般低于400Hz），大大限制了它的应用。此外，关断这些器件，需要强迫换相电路，使得整体重量和体积增大、效率和可靠性降低。目前，国内生产的电力电子器件仍以晶闸管为主。 全控型器件——第二代电力电子器件 随着关键技术的突破以及需求的发展，早期的小功率、低频、半控型器件发展到了现在的超大功率、高频、全控型器件。由于全控型器件可以控制开通和关断，大大提高了开关控制的灵活性。自70年代后期以来，可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)及其模块相继实用化。此后各种高频全控型器件不断问世，并得到迅速发展。这些器件主要有电力场控晶体管(即功率MOSFET)、绝缘栅极双极晶体管(IGT或IGBT)、静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等。 电力电子器件的最新发展 现代电力电子器件仍然在向大功率、易驱动和高频化方向发展。电力电子模块化是其向高功率密度发展的重要一步。当前电力电子器件的主要发展成果如下： IGBT：绝缘栅双极晶体管 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种N沟道增强型场控(电压)复合器件，如图1所示。它属于少子器件类，兼有功率MOSFET和双极性器件的优点：输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽、饱和压降低（甚至接近GTR的饱和压降）、耐压高、电流大。IGBT有望用于直流电压为1500V的高压变流系统中。