2021年度哈工大变频器变频器讲义.ppt

§ 电力电子器件简介
本节主要内容：
常用电力电子器件的基本特性。
电力电子器件是变频技术发展的基础。
在定性分析变频电路时，可将电力电子器件作为理想开关来对待。
理想伏安特性
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哈工大变频器变频器
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（DIODE）
电气符号
伏安特性
I
O
I
F
U
TO
U
F
U
特性 单向导电性
正向导通
反向截至
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哈工大变频器变频器
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（SCR）
电气符号
伏安特性
内部结构
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哈工大变频器变频器
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开通条件
阳极和阴极间承受正向电压时，在门极和阴极间也加正向电压。
当阳极电流上升到擎住电流后，门极电压信号即失去作用，若撤去门极信号，晶闸管可继续导通；（擎住电流是使晶闸管由关断到导通的最小电流）
关断条件
使晶闸管阳极电流IA小于维持电流IH（维持电流IH是保持晶闸管导通的最小电流）
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哈工大变频器变频器
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电气符号
内部结构：GTO是一种多元功率集成器件，它是由十几个甚至数百个共阳极的小GTO元组成。
伏安特性：与SCR的特性相似。
导通与关断条件：导通条件与SCR相同，但关断时门极需要负脉冲。
缺点
驱动功率大，驱动电路复杂；
工作频率不够高，一般在10KHz以下。
优点
电压、电流容量较大，可达到6000V、6000A。
多应用于大功率高压变频器。
（GTO）
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哈工大变频器变频器
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电气符号
工作状态：GTR作为开关器件，应在截止（关）和饱和（开）两种状态之间交替。
缺点
GTR耐冲击能力差，易受二次击穿损坏。
目前GTR的应用一般被IGBT所替代。
内部结构：与普通的双极结型晶体管类似。
（GTR）
伏安特性
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哈工大变频器变频器
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电气符号
伏安特性
转移特性
导通条件：
uDS加正压，且
uGS﹥UGS(th) )(开启电压)
优点：驱动功率小，开关速度快
缺点：电流容量小，耐压低
（MOSFET）
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哈工大变频器变频器
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电气符号
等效电路
输出特性
导通条件：
uCE加正压，且
uGE﹥UGE(th) )(开启电压)
优点：
驱动功率小
开关速度快
电流容量大，耐压高
（IGBT）
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哈工大变频器变频器
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IGCT是GTO的派生器件，其基本结构在GTO的基础进行了改进，如特殊的环状门极、与管芯集成在一起的门极驱动电路等等。
使IGCT不仅具有与GTO相当的容量，而且具有优良的开通和关断能力。
目前，4000A、4500V及5500V的IGCT已研制成功。在大容量变频电路中，IGCT被广泛应用。
（IGCT）
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哈工大变频器变频器
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IPM是将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内，是电力集成电路的一种。
优点：高度集成化、结构紧凑，避免了由于分布参数、保护延迟所带来的一系列技术难题。适合逆变器高频化发展方向的需要。
目前，IPM一般以IGBT为基本功率开关元件，构成单相或三相逆变器的专用功能模块，在中小容量变频器中广泛应用。
（IPM）
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哈工大变频器变频器
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