電力電子技術 王兆安 第二章

第2章電力電子器件使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流(脈沖)或：％＞0且％＞°。維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的晶閘管關斷。圖1-43中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，晶閘管導電波形Im，晶閘管導電波形圖1-43解：a)b)1 ” I,3 解：a)b)1 ” I,3 11=J(Isinot)2d(ot)=m+一2兀廠m 2 4 2k4 _Id2=—J"Isinotd(ot)=^~m(—2+1)?0.54341n"m n24 R21 '3"(Isinot)2d(ot)= + m 2 4 2k4?0.47671m?0.6741ZI 2Isinotd(ot)=~m( +1)?0.2717Im2n 2 mc)I1托 1XJ：Im2d(Ot)=2Im上題中如果不考慮安全裕量，問100A的晶閘管能送出的平均電流Id1、1血、Id3各為多少？這時，相應的電流最大值Im1、篇、Im3各為多少？解a)額定電流It(av)=100A解a)額定電流It(av)=100A的晶閘管，允許的電流有效值I=157A，由上題計算結果知?329.35,0.4767Id1?0.271711?89?48d1 m1b)I0.6741?232.90,0-°?b)I0.6741?232.90,0-°?5434爲-126?56c)Im3=2I=314,皤4"m3=78?5GTO和普通晶閘管同為PNPN結構,為什么GTO能夠自關斷,而普通晶閘管不能？答：GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，由P1N1P2和N]P2N2構成兩個晶體管V]、V2，分別具有共基極電流增益a和a，由普通晶閘管的分析可得，a+a=1是器件臨界導通的1212條件。a+a>1,兩個等效晶體管過飽和而導通；a+a<1,不能維持飽和導通而關斷。1212GTO之所以能夠自行關斷，而普通晶閘管不能，是因為GTO與普通晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同：GTO在設計時a較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關斷；22GTO導通時的a+a更接近于1,普通晶閘管a+a>1?15,而GTO則為1212a+a.1.05,GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關斷提供了有利12條件；多元集成結構使每個GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。如何防止電力MOSFET因靜電感應應起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過 土20的擊穿電壓，所以為防止MOSFET因靜電感應而引起的損壞，應注意以下幾點：一般在不用時將其三個電極短接；裝配時人體、工作臺、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地；電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。7.IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點？答:IGBT驅動電路的特點是：驅動電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅動型器件，IGBT的驅動多采用專用的混合集成驅動器。GTR驅動電路的特點是:驅動電路提供的驅動電流有足夠陡的前沿，并有一定的過沖,這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關斷時，驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流，并加反偏截止電壓，以加速關斷速度。GTO驅動電路的特點是：GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅動電路通常包括開通驅動電路，關斷驅動電路和門極反偏電路三部分電力MOSFET驅動電路的特點：要求驅動電路具有較小的輸入電阻，驅動功率小且電路簡單。8.全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內因過電壓，曲池或過電流和d/d6減小器件的開關損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，C經(jīng)R放電，R起到限制放電電流的S S S作用；關斷時，負載電流經(jīng)VD從C分流，使du/dt減小，抑制過電壓。S S9.試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。解：對IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu),缺點的比較如下表：器件優(yōu)點缺點開關速度咼，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通開關速度低于電力IGBT態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小MOSFET,電壓，電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽和壓降低開關速度低，為電流驅動，所需驅動功率大，驅動電路復雜，存在一次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調制效應，其通流能力很強電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流