变频器中常用的电力电子器件

均电压较小时，晶闸管耗散功率也较小，该管子的质量较好。
2.1 晶闸管SCR——SCR的参数
4．门极主要参数 (1) 门 通 称 能极态为被不的门触触最极发发大不导电门触通压极发，U电电当G压流然D和， 干IG门D称 扰。极门 信显不极 号然触不 应小发触 限于电发 制该流电 在数I压 该G值D数U。时G值不D，，以能处相下使于应。晶断的闸态最管的大从晶门断闸极态管电转不流入可 (2) 门 的极正触向发阳电极压电U压G时T和，门使极器触件发由电断流态IG转T。入在通室态温所下必，需对的晶最闸小管门加极上电一流定称
晶闸管（Silicon Controlled Rectifier，SCR) 是硅晶 体闸流管的简称，俗称可控硅。常用SCR表示，国际通用 名称为Thyristor，简称T。包括普通晶闸管、双向晶闸管 、可关断晶闸管、逆导晶闸管和快速晶闸管等。
2.1 晶闸管SCR——SCR的外形、结构与图形符号
2.1.1 SCR的外形、结构与图形符号 晶闸管的种类很多，从外形上看主要有螺栓形和平板形，如图2-1(a)
2.1.3 SCR的参数
1．额定电压UTN
由图2-5所示晶闸管的阳极伏安特性曲线 可见，当门极开路，器件处于额定结温时 ，根据所测定的正向转折电压UB0和反向击 穿电压UR0，由制造厂家规定减去某一数值( 通常为100V)，分别得到正向不可重复峰值 电压UDSM和反向不可重复峰值电压URSM， 再各乘以0.9，即得正向断态重复峰值电压 UDRM和反向阻断重复峰值电压URRM。将 UDRM和URRM中较小的那个值取整后作为该 晶闸管的额定电压值。
所示。在电路中晶闸管的名称标识通常为“VT”，有3个电极，分别为 阳极（用A表示）、阴极（用K表示）和门极（用G表示），其中门极又 叫控制极。
(a) 实物外形
(b) 电路符号及文字标识
图2-1 晶闸管的实物外形及电路符号
2.1 晶闸管SCR——SCR的外形、结构与图形符号
晶闸管是四层（P1、N1、P2、N2）3端器件，有J1、J2、J3三 个PN结，如果把中间的N1和P2分为两部分，就构成了一个NPN型 晶体管和一个PNP型晶体管的复合管，如图2-2所示。
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
晶闸管为何具有上述导通与关断 特性呢？这就有从晶闸管的内部结 构来分析，如图2-4所示。每个晶 体管的集电极电流是另一个晶体管 的基极电流。两个晶体管相互复合 ，当有足够的门极电流Ig时，就会 形成强烈的正反馈，即
图2-4 晶闸管的工作原理说明图
2.1 晶闸管SCR——SCR的参数
Байду номын сангаас
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
由表2-1可见，晶闸管具有闸流特性，电流Ia只能从阳极流向阴极，具有单向 导电的性质。其导通和关断条件如下：
表2-1
晶闸管导通和关断实验
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
导通条件：A极电位高于K极电位；G极有足够的正向电 压和电流。二者缺一不可。 维持导通条件：A极电位高于K极电位；A极电流大于维 持电流IH。二者缺一不可。 关断条件：A极电位低于或等于K极电位；A极电流小于 维持电流IH。任一条件即可。
为门极触发电流IGT，相应的门极电压称为门极触发电压UGT。 I路G需T提的要供值说给不明门得的极超是的过，电标为压准了和规保电定证流的晶应数闸适值管当，触大但发于对的标用灵准户敏值而度，言，才，各能设生使计产晶的厂闸实家管用的可触U靠发GT触和电 发导通。 (3) 门 在极晶正闸向管峰触值发电过压程中UG，M、不门至极造正成向门峰极值损电坏流的I最GM大和门门极极电峰压值、功最率大PG门M极。 电 电流流I和GM最和大门瞬极时峰功值率功分率别P称GM为。门极正向峰值电压UGM、门极正向峰值
晶闸管阳、阴极间的电压称阳极电 压Ua。
门极电源Eg经双刀双掷开关S2连接 门极G与阴极K，组成晶闸管的控制电 路也称触发电路。
流过晶闸管门极的电流称为门极电 流Ig。
晶闸管门、阴极间的电压称门极电 压Ug。
图2-3 晶闸管导通与关断实验电路
通过此电路对晶闸管进行导通与关断 实验，其结果见表2-1。
第二章 变频器中常用的电力电子器件
01 2.1 晶闸管SCR 02 2.2 门极可关断晶闸管GTO 03 2.3 电力场效应晶体管
MOSFET
04 2.4 绝缘栅双极晶体管IGBT 05 2.5 新型电力电子器件 06 本章小结
第二章 变频器中常用的电力电子器件
知识目标： 1、掌握常用电力电子器件的结构和工作原理。 2、掌握常用电力电子器件的驱动方法。 3、掌握常用电力电子器件的测试方法。 4、掌握常用的电力电子器件的基本特性及在使用中应注意
(a) 内部结构
(b) 等效电路
图2-2 晶闸管的内部机构及等效电路
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
2.1.2 SCR的工作原理
如图2-3所示为晶闸管的导通与关断 实验电路。
阳极电源Ea经双刀双掷开关S1、白炽 灯、晶闸管的阳极、阴极组成晶闸管 的主电路。
流过晶闸管阳极的电流称为阳极电 流Ia。
由于晶闸管的过载能力差，在实际应用时额定电流一般取1.5～2倍的安 全裕量，即
IT(AV)=(1.5～2)IT/1.57
(2-2)
式中：IT为正弦半波电流的有效值。
3．通态平均电压UT(AV)
当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时，阳极与阴极之
间电压的平均值，称为通态平均电压。当额定电流大小相同而通态平
的问题。 5、掌握电力电子器件分类方法。
能力目标： 1、能够使用万用表判别常用电力电子器件的好坏。 2、能够使用万用表区分常用电力电子器件的极性。 3、能够对常用电力电子器件的触发能力进行检测。 4、能够使用常用的电力电子器件设计简单电路。
2.1 晶闸管SCR
电力电子器件是变频器主电路的核心元件，实现电能变 换与控制的半导体器件。电力电子器件的特点主要有：① 能承受的电压高，允许通过的电流大；②通常工作在开关 状态；③功耗大、温度高，一般需要安装散热片；④所处 理的电功率大，工作时需要驱动电路提供足够的控制信号 。
一般应按工作电路中可承受到的最大瞬 时值电压UTM的2～3倍来选择晶闸管的额定 电压 ，即
UTN=(2～3)UTM
(2-1)
图2-5晶闸管的阳极伏安特性曲线
2.1 晶闸管SCR——SCR的参数
2．额定电流IT(AV)
晶闸管的额定电流也称为额定通态平均电流，即在环境温度为40℃和 规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°的电阻性负载电路中 ，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平 均值。将该电流按晶闸管标准电流系列取值，称为该晶闸管的额定电 流。