《现代电力电子技术》林渭勋.ppt
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1.5.3 VC关断过程分析
1.基本假设和电路的初、终态 2.阴级-门极换流期(时区G) 3.阳极电压上升期(时区H)
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1.基本假设和电路的初、终态
分析假定与VC开通过程相同。 VC关断过程的电路初态相当于开通过 程的终态，即对应于图1-46c中时区F； VC关断过程的终态则相当于开通过程 的初态，对应于图1-46c中的时区A。 VC关断过程即电路由初态到终态的过 渡过程，对应于图1-46c中由G～I的三 个时区。
由应断反图于，偏时，1,iD-4区u06D=cF00可，,=u-见au电k0，=路=u-VU=中C0，开,有u负0通V=载Cu的导=从U电通d直,路V，流D终V0电D处态0源于关对 吸取电能。
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4. VC开通过程
(1)uak下降期(时区B) (2)零压期(时区C) (3)反向恢复期(时区D) 当t＞t3时，VD0开始恢复反向阻断能力，u0 线性上升(uD0负向增长)，当t=t4时，u0=Ud(uD0=-Ud)，iD0=-IRm，ia=I0+I Rm=ITm，由于VD0反向电流峰值IRm随下降率(即ia上升率)增大而增大， 以芯片直径为91mmVC(4.5kV/4kA)为例，采用软恢复特性的VD0(4.5 kV/1.5kA)，在反向恢复电流下降率为1kA/μs时，IRm=1.65kA，也即 反向电流峰值比器件正向电流(有效值)还大，为避免开通中过大的电 流过冲(即降低ITm值)，应控制ia上升率，合理选择LK值，目前对4.5k V电压等级器件，其(dia/dt)m≤0.5kA/μs。 (4)反向电流衰减期(时区E)：当t＞t3时，VD0的反向电流值迅速衰减， 为阻止这种电流变化，uL反向(uL=uLS+uLK)，LKS释放储能(阻尼电路 中VDK正偏导通，储能将转移到RK和CS中，但由于uL＜0，VD0端压 将超越Ud，造成电压过冲，(参阅图1-1c)uD0的峰值为
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2.阴级-门极换流期(时区G)
关断前VC处于通态，阳极电流i=ik≡I0， 当t=t+6时，S闭合，门控电压u突降为U，门极流过负向电流，在本时区电容 Cs中无电流。
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3.阳极电压上升期(时区H)
在 流 区图子，1被于-4抽是6cu走中开，，始V当上1退i=升0出，，饱随对和着于区基4.进5区k入V过/放3剩.5大k载A 器件，其上升率临界值为3kV/μs。
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
1.5 集成门极换流晶闸管(IGCT)
1.5.1 1.5.2 1.5.3
IGCT开关电路 VC开通过程分析 VC关断过程分析
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1.5.1 IGCT开关电路
1)使开通中阳极电流ia缓升以抑制其上升率。 2)为LK中储能提供释放回路以抑制VC关断时的电压 过冲。 3)抑制负载短路时的短路电流增长速度，提高过电 流保护的可靠性。 1)VC关断时转移LK中储能，抑制电压过冲。 2)当负载短路时防止CS中储能直接向VC释放以避免 过高的电流冲击。
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1.5.1 IGCT开关电路
图1-46 IGCT开关电路 a)电路结构 b)VC关断模型 c)电量波形 GMXD1B
1.5.2 VC开通过程分析
1.基本假定 2. VC开通过程的电路初态 3. VC开通过程的电路终态 4. VC开通过程
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1.基本假定
1)开通过程仅占整个工作周期的很小比例，故可认为在开通期中负载 电流i0≡I0。 2)直流电源为电压源，ud≡Ud。 3)缓流电感LK值较大，在经过VC电压下降期后，全部直流电压加到 LK上。
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2. VC开通过程的电路初态
由态0栅导图对压通应，1，-4于并6输c时处可出区 于见电稳A，压，定Vu电C关0开=路断0通,中u，a过有ku=程=VU-CU的,V关，C电加断U路是有，初反负VD 向控制电压，iD0=I0，负载经VD0续流， VC处于正向阻断状态。
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3. VC开通过程的电路终态
1.5.3 VC关断过程分析
1.基本假设和电路的初、终态 2.阴级-门极换流期(时区G) 3.阳极电压上升期(时区H)
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1.基本假设和电路的初、终态
分析假定与VC开通过程相同。 VC关断过程的电路初态相当于开通过 程的终态，即对应于图1-46c中时区F； VC关断过程的终态则相当于开通过程 的初态，对应于图1-46c中的时区A。 VC关断过程即电路由初态到终态的过 渡过程，对应于图1-46c中由G～I的三 个时区。
由应断反图于，偏时，1,iD-4区u06D=cF00可，,=u-见au电k0，=路=u-VU=中C0，开,有u负0通V=载Cu的导=从U电通d直,路V，流D终V0电D处态0源于关对 吸取电能。
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4. VC开通过程
(1)uak下降期(时区B) (2)零压期(时区C) (3)反向恢复期(时区D) 当t＞t3时，VD0开始恢复反向阻断能力，u0 线性上升(uD0负向增长)，当t=t4时，u0=Ud(uD0=-Ud)，iD0=-IRm，ia=I0+I Rm=ITm，由于VD0反向电流峰值IRm随下降率(即ia上升率)增大而增大， 以芯片直径为91mmVC(4.5kV/4kA)为例，采用软恢复特性的VD0(4.5 kV/1.5kA)，在反向恢复电流下降率为1kA/μs时，IRm=1.65kA，也即 反向电流峰值比器件正向电流(有效值)还大，为避免开通中过大的电 流过冲(即降低ITm值)，应控制ia上升率，合理选择LK值，目前对4.5k V电压等级器件，其(dia/dt)m≤0.5kA/μs。 (4)反向电流衰减期(时区E)：当t＞t3时，VD0的反向电流值迅速衰减， 为阻止这种电流变化，uL反向(uL=uLS+uLK)，LKS释放储能(阻尼电路 中VDK正偏导通，储能将转移到RK和CS中，但由于uL＜0，VD0端压 将超越Ud，造成电压过冲，(参阅图1-1c)uD0的峰值为
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2.阴级-门极换流期(时区G)
关断前VC处于通态，阳极电流i=ik≡I0， 当t=t+6时，S闭合，门控电压u突降为U，门极流过负向电流，在本时区电容 Cs中无电流。
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3.阳极电压上升期(时区H)
在 流 区图子，1被于-4抽是6cu走中开，，始V当上1退i=升0出，，饱随对和着于区基4.进5区k入V过/放3剩.5大k载A 器件，其上升率临界值为3kV/μs。
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
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表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
表1-17 非对称型IGCT(91mm)的特性参数
1.5 集成门极换流晶闸管(IGCT)
1.5.1 1.5.2 1.5.3
IGCT开关电路 VC开通过程分析 VC关断过程分析
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1.5.1 IGCT开关电路
1)使开通中阳极电流ia缓升以抑制其上升率。 2)为LK中储能提供释放回路以抑制VC关断时的电压 过冲。 3)抑制负载短路时的短路电流增长速度，提高过电 流保护的可靠性。 1)VC关断时转移LK中储能，抑制电压过冲。 2)当负载短路时防止CS中储能直接向VC释放以避免 过高的电流冲击。
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1.5.1 IGCT开关电路
图1-46 IGCT开关电路 a)电路结构 b)VC关断模型 c)电量波形 GMXD1B
1.5.2 VC开通过程分析
1.基本假定 2. VC开通过程的电路初态 3. VC开通过程的电路终态 4. VC开通过程
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1.基本假定
1)开通过程仅占整个工作周期的很小比例，故可认为在开通期中负载 电流i0≡I0。 2)直流电源为电压源，ud≡Ud。 3)缓流电感LK值较大，在经过VC电压下降期后，全部直流电压加到 LK上。
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2. VC开通过程的电路初态
由态0栅导图对压通应，1，-4于并6输c时处可出区 于见电稳A，压，定Vu电C关0开=路断0通,中u，a过有ku=程=VU-CU的,V关，C电加断U路是有，初反负VD 向控制电压，iD0=I0，负载经VD0续流， VC处于正向阻断状态。
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3. VC开通过程的电路终态