電力電子器件與應用

（一） 電力二極管

結構

基本特性

靜態特性 伏安特性

動態特性 零偏置、正向偏置、反向偏置三種形態轉換時，伏安特性隨時間變化。

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，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，也稱反向重復平均電流，是URRM下的平均漏電流。

反向恢復時間trr。

主要類型

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

晶閘管的結構和工作原理

只有晶閘管陽極和門極同時承受正向電壓時，晶閘管才能導通，兩者缺一不可。

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

要使已導通的晶閘管關斷，必須使陽極電流降低到某一個數值以下。這可通過增加負載電阻降低陽極電流，使其接近于0。另外，也可以施加反向陽極電壓來實現。

2 晶閘管的基本特性

（1）靜態特性 伏安特性

①晶閘管的陽極伏安特性

②門極伏安特性 門極伏安特性區的上限，分別用門極正向峰值電壓UFGM、門極正向峰值電流IFGM、門極峰值功率PGM來表征。門極觸發也有一個靈敏度問題，正向門極電壓必須大于門極觸發電壓UGT，正向門極電流必須大于門極觸發電流IGT。

晶閘管的動態特性

晶閘管的開通特性 門極開通，即在正向陽極電壓的條件下，門極施加正向觸發信號使晶閘管導通，這種開通為正常開通。

3.晶閘管的主要參數

晶閘管的電壓參數

斷態不重復峰值電壓UDSM

斷態重復峰值電壓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，較小的一個電壓值。選用晶閘管時，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

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

晶閘管的電流參數

通態平均電流 IT（AV） 晶閘管的通態平均電流，定義為晶閘管的額定電流。 對于同一個有效值，不同的電流波形，它們的平均值也不同，因此選用一個晶閘管時，要根據所使用的具體電流波形來計算出允許使用的電流平均值。有效值與平均值的比，稱為波形系數，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載峰值電流。

(3)其他參數

斷態電壓臨界上升率duMdt 為了限制duMdt上升率，一般在晶閘管陽極與陰極之間并聯一個RC阻容緩沖電路，利用電容兩端電壓不能突跳的特點，來限制電壓的上升率。

斷態電流臨界上升率diMdt 為了限制電路電流上升率，可在陽極主電路中串入一個小電路，用于限制diMdt過大。

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