变频技术原理与应用(第二版)吕汀石红梅编著PPT课件
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3）通态（峰值）电压UTM：是晶闸管通以π倍或规定倍数额定通态平均电流 值时的瞬态峰值电压。
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（2）晶闸管的电流定额
1）通态额定平均电流IT（AV）：
IT（AV）=（1.5～2） I Tm 1 . 57
ITm—最大电流有效值
2）维持电流IH：
3）擎住电流IL
4）断态（正向）重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流IRRM
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。
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2.1 半控型电力电子器件 2.1.1晶闸管（SCR）的特性及参数
1. 晶闸管的特性
变频技术原理与应用
(第二版)
吕汀 石红梅编著
机械工业出版社
目录
第1章 概 述 第2章 电力电子器件 第3章 交-直-交变频技术 第4章 脉宽调制技术 第5章 交-交变频技术 第6章 变频器的选择和容量计算 第7章 变频器的安装接线、调试与维修 第8章 变频技术综合应用
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第一章 概 述
本章要点 变频技术的概念 变频技术的主要类型 变频技术的发展
1）开通时间
门极在原点处受到理想阶跃电流的触发，由于晶闸管内部的正反馈过程需要 时间，阳极电流的增长不可能瞬时完成。从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流 上升到稳态值的10%，这段时间称为延迟时间td。阳极电流从10%上升到稳态值的 90%所需的时间称为上升时间tr，开通时间tgt为二者之和，即 tgt=td+tr
5）浪涌电流ITSM
（3） 晶闸管的门极定额
1）门极触发电流IGT：是在室温下，通态电压直流6V时使晶闸管由断态转入 通态所必需的最小门极电流。
2）门极触发电压UGT：是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。
（4）动态参数
1）断态临界电压上升率du/dt：是在额定结温和门极开路的情况下，不使从断 态到通态转换的最大电压上升率。如果du/dt过大，会使充电电流足够大，使晶闸管 误导通，此时应采取措施，使其在临界值内。
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（1）晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管有三个引线端子：阳极（anode）A、阴极(cathode)K和门极(gate)G， 有三个PN结。
晶闸管的结构见图2-1
晶闸管阳极与阴极间的电压和它的阳极电流之间的关系，称为晶闸管的伏安特 性，如图2-2所示。位于第Ⅰ象限的是正向特性，第Ⅲ象限的是反向特性。
额定结温Tjm：器件在正常工作时所允许的最高结温。在此温度下，一切有关的 额定值和特性都能得到保证。
2.1.2晶闸管的串并联与保护
1．晶闸管的串联与并联
（1）晶闸管的串联 当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以采用两个或两个以上同型号器
件相串联。 图2-5a）是两个晶闸管串联的伏安特性图
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（2）晶闸管的并联
（1）晶闸管的电压定额
1）断态（正向）重复峰值电压UDRM：是门极断路，而晶闸管的结温为额定 值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压，重复频率为每秒50次，每次持续 时间不大于10ms。
2）反向重复峰值电压URRM：是门极断路，而结温为额定值时，允许重复加 在晶闸管上的反向峰值电压。重复频率为每秒50次，每次持续时间不大于10ms。
2）通态临界电流上升率di/dt：是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响 的最大通态电流上升率。如果通态电流上升太快，则晶闸管刚一开通，就会有很大 的电流集中在门极附近的很小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。因此要 采取措施限制其值在临界值内。限制电流上升率的有效办法是串接空心电感。
（5） 额定结温
（2）晶闸管的门极伏安特性
晶闸管的门极和阴极之间是一个PN结J3，它的伏安特性称为门极伏安特性。 实际产品的门极伏安特性分散性很大，为了应用方便，常以一条典型的极限高阻 门极伏安特性和一条极限低阻门极伏安特性之间的区域来代表，称之为门极伏安 特性区域。
（3）晶闸管的动态特性
晶闸管在电路中是起开关作用的。
1）主回路对并联晶闸管电流分配的影响
晶闸管的正向压降等于与正向电流无关的恒定压降与内阻压降之和。由于晶 闸管内阻很小，并联晶闸管各回路的阻抗又不相同，因此，各支路电流分配也不 均衡。当负载电流很大时，各并联支路的电阻和自感必须相等，互感也应尽量相 等。
2）正向压降对并联晶闸管电流分配的影响 常用的均流电路有：
交流
移相
逆变
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： ① 交流变频向直流变频方向转化 ② 控制技术由PWM（脉宽调制）向PAM（脉幅调制)方向发展 ③ 功率器件向高集成智能功率模块发展
总之，变频技术的发展趋势，是朝着高度集成化、高频化、模块化的方向发展
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返回目录
第2章 电力电子器件
本章要点 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
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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”。
2）关断时间 电源电压反向后，从正向电流降为零起到能重新施加正向电压为止的时间间
隔，称为晶闸管的电路换向关断时间tq，它由两部分组成： tq=trr+tgr trr为反向阻断恢复时间，是电流反向的持续期； tgr为正向阻断恢复时间。
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。
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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：
（1）交—直变频技术（即整流技术） （2）直—直变频技术（即斩波技术） （3）直—交变频技术 （4）交—交变频技术（即移相技术）
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变频技术的类型表
输入 输出
直流
交流 整流
直流 斩波
①串联电阻均流电路
②串联电抗器均流电路
③ 采 用 直 流 电 抗 器 的 均 流 电 路
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（2）晶闸管的电流定额
1）通态额定平均电流IT（AV）：
IT（AV）=（1.5～2） I Tm 1 . 57
ITm—最大电流有效值
2）维持电流IH：
3）擎住电流IL
4）断态（正向）重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流IRRM
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。
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2.1 半控型电力电子器件 2.1.1晶闸管（SCR）的特性及参数
1. 晶闸管的特性
变频技术原理与应用
(第二版)
吕汀 石红梅编著
机械工业出版社
目录
第1章 概 述 第2章 电力电子器件 第3章 交-直-交变频技术 第4章 脉宽调制技术 第5章 交-交变频技术 第6章 变频器的选择和容量计算 第7章 变频器的安装接线、调试与维修 第8章 变频技术综合应用
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第一章 概 述
本章要点 变频技术的概念 变频技术的主要类型 变频技术的发展
1）开通时间
门极在原点处受到理想阶跃电流的触发，由于晶闸管内部的正反馈过程需要 时间，阳极电流的增长不可能瞬时完成。从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流 上升到稳态值的10%，这段时间称为延迟时间td。阳极电流从10%上升到稳态值的 90%所需的时间称为上升时间tr，开通时间tgt为二者之和，即 tgt=td+tr
5）浪涌电流ITSM
（3） 晶闸管的门极定额
1）门极触发电流IGT：是在室温下，通态电压直流6V时使晶闸管由断态转入 通态所必需的最小门极电流。
2）门极触发电压UGT：是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。
（4）动态参数
1）断态临界电压上升率du/dt：是在额定结温和门极开路的情况下，不使从断 态到通态转换的最大电压上升率。如果du/dt过大，会使充电电流足够大，使晶闸管 误导通，此时应采取措施，使其在临界值内。
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（1）晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管有三个引线端子：阳极（anode）A、阴极(cathode)K和门极(gate)G， 有三个PN结。
晶闸管的结构见图2-1
晶闸管阳极与阴极间的电压和它的阳极电流之间的关系，称为晶闸管的伏安特 性，如图2-2所示。位于第Ⅰ象限的是正向特性，第Ⅲ象限的是反向特性。
额定结温Tjm：器件在正常工作时所允许的最高结温。在此温度下，一切有关的 额定值和特性都能得到保证。
2.1.2晶闸管的串并联与保护
1．晶闸管的串联与并联
（1）晶闸管的串联 当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以采用两个或两个以上同型号器
件相串联。 图2-5a）是两个晶闸管串联的伏安特性图
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（2）晶闸管的并联
（1）晶闸管的电压定额
1）断态（正向）重复峰值电压UDRM：是门极断路，而晶闸管的结温为额定 值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压，重复频率为每秒50次，每次持续 时间不大于10ms。
2）反向重复峰值电压URRM：是门极断路，而结温为额定值时，允许重复加 在晶闸管上的反向峰值电压。重复频率为每秒50次，每次持续时间不大于10ms。
2）通态临界电流上升率di/dt：是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响 的最大通态电流上升率。如果通态电流上升太快，则晶闸管刚一开通，就会有很大 的电流集中在门极附近的很小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。因此要 采取措施限制其值在临界值内。限制电流上升率的有效办法是串接空心电感。
（5） 额定结温
（2）晶闸管的门极伏安特性
晶闸管的门极和阴极之间是一个PN结J3，它的伏安特性称为门极伏安特性。 实际产品的门极伏安特性分散性很大，为了应用方便，常以一条典型的极限高阻 门极伏安特性和一条极限低阻门极伏安特性之间的区域来代表，称之为门极伏安 特性区域。
（3）晶闸管的动态特性
晶闸管在电路中是起开关作用的。
1）主回路对并联晶闸管电流分配的影响
晶闸管的正向压降等于与正向电流无关的恒定压降与内阻压降之和。由于晶 闸管内阻很小，并联晶闸管各回路的阻抗又不相同，因此，各支路电流分配也不 均衡。当负载电流很大时，各并联支路的电阻和自感必须相等，互感也应尽量相 等。
2）正向压降对并联晶闸管电流分配的影响 常用的均流电路有：
交流
移相
逆变
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： ① 交流变频向直流变频方向转化 ② 控制技术由PWM（脉宽调制）向PAM（脉幅调制)方向发展 ③ 功率器件向高集成智能功率模块发展
总之，变频技术的发展趋势，是朝着高度集成化、高频化、模块化的方向发展
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第2章 电力电子器件
本章要点 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
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7
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”。
2）关断时间 电源电压反向后，从正向电流降为零起到能重新施加正向电压为止的时间间
隔，称为晶闸管的电路换向关断时间tq，它由两部分组成： tq=trr+tgr trr为反向阻断恢复时间，是电流反向的持续期； tgr为正向阻断恢复时间。
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。
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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：
（1）交—直变频技术（即整流技术） （2）直—直变频技术（即斩波技术） （3）直—交变频技术 （4）交—交变频技术（即移相技术）
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变频技术的类型表
输入 输出
直流
交流 整流
直流 斩波
①串联电阻均流电路
②串联电抗器均流电路
③ 采 用 直 流 电 抗 器 的 均 流 电 路