電力電子器件與應用

（一） 電力二極管

結構

基本特性

靜態(tài)特性 伏安特性

動(dòng)態(tài)特性 零偏置、正向偏置、反向偏置三種形態(tài)轉換時(shí)，伏安特性隨時(shí)間變化。

主要參數與選型參考依據

正向平均電流 IF，其有效值為1.57IF。選擇二極管時(shí)，應按照有效值選取。

正向電壓降 UF，一般選取壓降小的二極管，以降低損耗。

反向重復峰值電壓 URRM 按2×URRM選擇電力二極管，URRM通常是不重復反向峰值電壓HRSM的2M3。

反向平均­­­­­漏電流IRR，也稱(chēng)反向重復平均電流，是URRM下的平均漏電流。

反向恢復時(shí)間trr。

主要類(lèi)型

普通二極管、整流二極管

快速恢復二極管trr5us 快速外延二極管trr50ns

肖特基二極管trr10～40ns 用于200V以下的電路中

晶閘管及派生器件

晶閘管（SCR）又稱(chēng)可控硅，在高電壓、大電流的應用場(chǎng)合，SCR是無(wú)可替代的器件。在大容量、低頻的電力電子裝置中仍占主導地位。性能優(yōu)良的晶閘管派生器件，如快速、雙向、逆導、門(mén)極可關(guān)斷及光控等晶閘管。

晶閘管的結構和工作原理

只有晶閘管陽(yáng)極和門(mén)極同時(shí)承受正向電壓時(shí)，晶閘管才能導通，兩者缺一不可。

晶閘管一旦導通后，門(mén)極將失去控制作用，門(mén)極電壓對管子以后的導通與關(guān)斷均不起作用，故門(mén)極控制電壓只要是有一定寬度的正向脈沖電壓即可，這個(gè)脈沖稱(chēng)為觸發(fā)脈沖。

要使已導通的晶閘管關(guān)斷，必須使陽(yáng)極電流降低到某一個(gè)數值以下。這可通過(guò)增加負載電阻降低陽(yáng)極電流，使其接近于0。另外，也可以施加反向陽(yáng)極電壓來(lái)實(shí)現。

2 晶閘管的基本特性

（1）靜態(tài)特性 伏安特性

①晶閘管的陽(yáng)極伏安特性

②門(mén)極伏安特性 門(mén)極伏安特性區的上限，分別用門(mén)極正向峰值電壓UFGM、門(mén)極正向峰值電流IFGM、門(mén)極峰值功率PGM來(lái)表征。門(mén)極觸發(fā)也有一個(gè)靈敏度問(wèn)題，正向門(mén)極電壓必須大于門(mén)極觸發(fā)電壓UGT，正向門(mén)極電流必須大于門(mén)極觸發(fā)電流IGT。

晶閘管的動(dòng)態(tài)特性

晶閘管的開(kāi)通特性 門(mén)極開(kāi)通，即在正向陽(yáng)極電壓的條件下，門(mén)極施加正向觸發(fā)信號使晶閘管導通，這種開(kāi)通為正常開(kāi)通。

3.晶閘管的主要參數

晶閘管的電壓參數

斷態(tài)不重復峰值電壓UDSM

斷態(tài)重復峰值電壓UDRM 規定UDRM為UDSM的90%。

反向不重復峰值電壓URSM

反向重復峰值電壓URRM 規定URRM為URSM的90%。

額定電壓 UR是指斷態(tài)重復峰值電壓UDRM和反向重復峰值電壓URRM兩者中，較小的一個(gè)電壓值。選用晶閘管時(shí)，應該使其額定電壓為正常工作電壓峰值UM的2～3倍，以作為安全裕量。 UR=（2～3）UM

通態(tài)峰值電壓UTM 是指額定電流時(shí)管子導通的管壓降峰值，一般為1.5～2.5V，且隨陽(yáng)極電流增加而略微增加。額定電流時(shí)的通態(tài)平均電壓降一般為1V左右。

晶閘管的電流參數

通態(tài)平均電流 IT（AV） 晶閘管的通態(tài)平均電流，定義為晶閘管的額定電流。 對于同一個(gè)有效值，不同的電流波形，它們的平均值也不同，因此選用一個(gè)晶閘管時(shí)，要根據所使用的具體電流波形來(lái)計算出允許使用的電流平均值。有效值與平均值的比，稱(chēng)為波形系數，即 I=KfId≈1.57IT(AV)

維持電流IH 是指晶閘管維持導通所必須的最小電流。

擎住電流IL 擎住電路比維持電流大2～4倍。

浪涌電流ITSM 是指在規定條件下，工頻正弦半周期內允許的最大過(guò)載峰值電流。

(3)其他參數

斷態(tài)電壓臨界上升率duMdt 為了限制duMdt上升率，一般在晶閘管陽(yáng)極與陰極之間并聯(lián)一個(gè)RC阻容緩沖電路，利用電容兩端電壓不能突跳的特點(diǎn)，來(lái)限制電壓的上升率。

斷態(tài)電流臨界上升率diMdt 為了限制電路電流上升率，可在陽(yáng)極主電路中串入一個(gè)小電路，用于限制diMdt過(guò)大。

門(mén)極觸發(fā)電流IGT和門(mén)極觸發(fā)電壓UGT 為了保證變流裝置的觸發(fā)電路對同類(lèi)晶閘管都能正常觸發(fā)，要求觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值，適當大于標準規定的IGT和UGT上限值，但不能超過(guò)門(mén)極所規定的各種參數的極限峰值。