第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅動1.7電力電子器件的保護1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結1電子技術的基礎

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電子器件：晶體管和集成電路電力電子電路的基礎

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電力電子器件本章主要內容：概述電力電子器件的概念、特點和分類等問題。介紹常用電力電子器件的工作原理、基本特性、主要參數以及選擇和使用中應注意問題。第1章電力電子器件·引言21.1電力電子器件概述1.1.1電力電子器件的概念和特征1.1.2應用電力電子器件的系統(tǒng)組成1.1.3電力電子器件的分類1.1.4本張內容和學習要點31.1.1電力電子器件的概念和特征1.概念主電路（PowerCircuit）

在電氣設備或電力系統(tǒng)中，直接承擔電能的變化或控制任務的電路。電力電子器件（PowerElectronicDevice)直接用于處理電能主電路中，實現電能的變換或控制的電子器件。2.分類電真空器件（汞弧整流器、閘流管等，已逐步被半導體器件取代）半導體器件（目前所指電力電子器件，采用材料任然是硅）

4電力電子器件是功率半導體器件1、電力電子器件所能處理電功率的大小遠大于處理信息的電子器件。2、電力電子器件因電功率較大，一般都工作在開關狀態(tài)。3、電力電子器件在實際應用中往往由信息電子電路來控制。信息電子電路是電力電子器件的驅動電路。4、電力電子器件盡管工作在開關狀態(tài)，但是自身的功率損耗通常仍遠大于信息電子器件，不僅在器件封裝上考慮散熱設計，而且在其工作時一般都還需,要設計安裝散熱器。3.特征5通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。器件開關頻率較高時，開關損耗可能成為器件功率損耗的主要因素。主要損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關損耗關斷損耗開通損耗電力電子器件特征電力電子器件的損耗6電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅動電路、保護電路和以電力電子器件為核心的主電路組成。圖1-1電力電子器件在實際應用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測電路驅動電路RL主電路V1V2保護電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個系統(tǒng)正常可靠運行1.1.2應用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路7PowerElectronics1.1.3電力電子器件的分類1、按照電力器件能夠被控制信號所控制程度分為三類半控型器件全控型器件可控制其導通而不能控制其關斷｛晶閘管及其派生器件關斷主電路電流電壓通過控制信號即可控制其導通又能控制其關斷｛絕緣柵雙極晶體管電力效應晶體管門極可關斷晶體管自關斷器件門極可關斷晶體管處理兆瓦級大功率電能（1）、半控器件（2）、全控器件8PowerElectronics不能用控制信號控制其通斷，不需要驅動電路電力二極管不控型器件主電路｛通

斷電流電壓只有兩個端子2.按驅動電路加在電力電子器件控制端和共端之間信號的性質分為兩類（1）、電流驅動型（2）、電壓驅動型（3）、不控器件9電流驅動型

——通過從控制端注入或者抽出電流來實現導通或者關斷的控制。電壓驅動型

——僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控制。2、按照驅動電路信號的性質，分為兩類：103、按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類：單極型器件由一種載流子參與導電的器件雙極型器件由電子和空穴兩種載流子參與導電的器件復合型器件單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件11本章內容:介紹各種器件的工作原理、基本特性、主要參數以及選擇和使用中應注意的一些問題。集中講述電力電子器件的驅動、保護和串、并聯(lián)使用這三個問題。學習要點:最重要的是掌握其基本特性。掌握電力電子器件的型號命名法，以及其參數和特性曲線的使用方法?？赡軙麟娐返钠渌娐吩刑厥獾囊?。1.1.4本章學習內容與學習要點12第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅動1.7電力電子器件的保護1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結131.2不可控器件——電力二極管1.2.1PN結與電力二極管的工作原理1.2.2電力二極管的基本特性1.2.3電力二極管的主要參數1.2.4電力二極管的主要類型14PowerDiode結構和原理簡單，工作可靠，自20世紀50年代初期就獲得應用?？旎謴投O管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的地位。1.2不可控器件—電力二極管·引言整流二極管及模塊151.2.1PN結與電力二極管的工作原理以半導體PN結為基礎，由一個面積較大的PN結和兩端引線以及封裝組成，外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝，基本結構和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣。圖1-2電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號a)外形b)結構c)電氣圖形符號16狀態(tài)參數正向導通反向截止反向擊穿電流正向大幾乎為零反向大電壓維持1V反向大反向大阻態(tài)低阻態(tài)高阻態(tài)——1.2.1PN結與電力二極管的工作原理

PN結的狀態(tài)17PowerElectronicsPN結的正向導通狀態(tài)

電導調制效應使得PN結在正向電流較大時壓降仍然很低，維持在1V左右，所以正向偏置的PN結表現為低阻態(tài)。二極管的基本原理就在于PN結的單向導電性這一主要特征。

PN結的反向擊穿（兩種形式)雪崩擊穿齊納擊穿均可能導致熱擊穿18PN結的電量隨外加電壓而變化，呈現電容效應，稱為結電容荷CJ，又稱為微分電容。結電容按其產生機制和作用的差別分為勢壘電容CB和擴散電容CD。電容影響PN結的工作頻率，尤其是高速的開關狀態(tài)。

PN結的電容效應：191.2不可控器件——電力二極管1.2.1PN結與電力二極管的工作原理1.2.2電力二極管的基本特性1.2.3電力二極管的主要參數1.2.4電力二極管的主要類型20主要指其伏安特性門檻電壓UTO，正向電流IF開始明顯增加所對應的電壓。與IF對應的電力二極管兩端的電壓即為其正向電壓降UF

。承受反向電壓時，只有微小而數值恒定的反向漏電流。圖1-4電力二極管的伏安特性1.2.2電力二極管的基本特性1、靜態(tài)特性IOIFUTOUFU212、動態(tài)特性——二極管的電壓-電流特性隨時間變化的——結電容的存在1.2.2電力二極管的基本特性b)UFPuiiFuFtfrt02Va)FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt圖1-5電力二極管的動態(tài)過程波形

a)正向偏置轉換為反向偏置b)零偏置轉換為正向偏置延遲時間：td=t1-t0,電流下降時間：tf=t2-t1反向恢復時間：trr=td+tf恢復特性的軟度：下降時間與延遲時間的比值tf/td，或稱恢復系數，用Sr表示。22圖1-5電力二極管的動態(tài)過程波形a)正向偏置轉換為反向偏置電力二極管的關斷經過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷，進入截止狀態(tài)。IRP——電流過沖最大值URP——電壓過沖最大值td=t1-t0——延遲時間tf=t2-t1——電流下降時間trr=td+tf——反向恢復時間tf/td——恢復特性的軟度，用Sr表示a)IFtdtrrtfIRPt1t2UFURttFt0

URP在關斷之前有較大的反向電流，伴隨明顯的反向電壓過沖。23圖1-5電力二極管的動態(tài)過程波形b)零偏置轉換為正向偏置電力二極管的開通2V0tb)正向恢復時間tfr

電力二極管的正向壓降出現過沖uFP，經過一段時間接近穩(wěn)態(tài)降壓的某個值，這一動態(tài)過程時間。電壓過沖原因1)電導調制效應起作用所需大量少子需要一定時間儲存達到穩(wěn)態(tài)導通前管壓降較大。2)正向電流的上升因器件自身的電感而產生較大壓降。電流上升率越大,

UFP越高。24PowerElectronics

注意：電流、電壓反向問題

正偏壓時，正向偏壓降約為1V左右；導通時，二極管看成是理想開關元件，因為它的過渡時間與電路的瞬時過程相比要小的得多；但在關斷時，它需要一個反向恢復的時間（reverser-recoverytime）以清除過剩載流子。25PowerElectronics1.2.3電力二極管的主要參數1、正向平均電流IF(AV)

在規(guī)定的管殼溫度和散熱條件下，所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。正向平均電流按照電流的發(fā)熱效應定義，使用時應按有效值相等的原則選取電力二極管的電流額定，應留有一定的裕量。當用在頻率較高的的場合，其開關損耗也不能忽略。當采用反向漏電流較大的電力二極管，其斷態(tài)損耗造成的發(fā)熱效應也不小。2、正向壓降UF

電力二極管在正向電流導通時二極管上的正向壓降。26PowerElectronics6、浪涌電流IFSM

電力二極管所能承受的最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。4、最高工作結溫TJM在PN結不受損壞的前提下，二極管所能承受的最高平均溫度。一般在125-175℃范圍內。5、反向恢復時間trr

二極管由導通到截止、并恢復到自然阻斷狀態(tài)所需的時間。3、反向重復峰值電壓URRM

對電力二極管所能重復施加的反向最高峰值電壓應當留有兩倍的裕量。

271、普通二極管（GeneralPurposeDiode）又稱整流二極管（RectifierDiode）多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路其反向恢復時間較長正向電流定額和反向電壓定額可以達到很高DATASHEET按照正向壓降、反向耐壓、反向漏電流等性能，特別是反向恢復特性的不同介紹。1.2.4電力二極管的主要類型28PowerElectronics普通二極管(整流二極管）多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路中

反向恢復時間長一般在5μs以上正向電流定額和反向電壓定額很高，分別可達數千安和數千伏以上

29簡稱快速二極管快恢復外延二極管（FastRecoveryEpitaxialDiodes——FRED），其trr更短（可低于50ns），UF也很低（0.9V左右），但其反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快速恢復和超快速恢復兩個等級。前者trr為數百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達到20~30ns。DATASHEET

1

2

31.2.4電力二極管的主要類型2、快恢復二極管（FastRecoveryDiode——FRD）30PowerElectronics2、快恢復二極管恢復過程很短，特別是反向恢復過程很短（5μs以下）的二極管，簡稱快速二極管。其反向恢復時間更短（可低于50ns），正向壓降也很低（0.9V左右），反向耐壓多在1200V以下?？焖倩謴投O管超快速恢復二極管反向恢復時間數百納秒或更長100ns以下，甚至達20～30ns快恢復二極管從性能上分為兩種31肖特基二極管的弱點反向耐壓提高時正向壓降會提高，多用于200V以下。反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴格地限制其工作溫度。肖特基二極管的優(yōu)點反向恢復時間很短（10~40ns）。正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖。反向耐壓較低時其正向壓降明顯低于快恢復二極管。效率高，其開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還小。1.2.4電力二極管的主要類型3.肖特基二極管(DATASHEET)以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管稱為肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode——SBD）。321.3半控器件—晶閘管1.3.1晶閘管的結構與工作原理1.3.2晶閘管的基本特性（靜態(tài)、動態(tài)、）

1.3.3晶閘管的主要參數1.3.4晶閘管的派生器件331.3半控器件—晶閘管·引言1956年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管。1957年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產品。1958年商業(yè)化。開辟了電力電子技術迅速發(fā)展和廣泛應用的嶄新時代。20世紀80年代以來，開始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位。晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）341.3.1

晶閘管的結構與工作原理常用晶閘管的結構螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結構351.3.1晶閘管的結構與工作原理P1N1P2N2J1J2J3AGKAKG圖1-6晶閘管外形、結構和電氣圖形符號a)外形b)結構

c)電氣圖形符號

a)c)b)AGKGKA36PowerElectronics圖1-7晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a)雙晶體管模型b工作原理)產生注入門極的觸發(fā)電流IG的電路觸發(fā)門極觸發(fā)電路對晶體管的驅動37晶體管工作原理如以下方程所示Ic1=a1IA+ICBO1

(1-1)Ic2=a2IK+ICBO2(1-2)IK=IA+IG

(1-3)

IA=IC1+IC2

(1-4)a1和a2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由式（1-1）~式（1-4）得：(1-5)38在低發(fā)射極電流下是很小的，而當發(fā)射極電流建立起來之后，迅速增大。

阻斷狀態(tài)：IG=0，1+2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。開通狀態(tài)：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA，將趨近于無窮大，實現飽和導通。IA實際由外電路決定。39陽極電壓升高至相當高的數值造成雪崩效應陽極電壓上升率du/dt過高結溫較高光觸發(fā)光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用于高壓電力設備中，稱為光控晶閘管（LightTriggeredThyristor——LTT）。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。其他幾種可能導通的情況：401.3.2晶閘管的基本特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數值以下。晶閘管正常工作時的特性總結如下：411.3.2晶閘管的基本特性

（靜態(tài)、動態(tài)、）1.靜態(tài)特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數值以下。42PowerElectronics圖1-8晶閘管的伏安特性IG=0-UA0IAUbo正向導通雪崩擊穿IH-IA+UAUDSMUDRMIG1IG2UPRMURSM第Ⅰ象限是正向特性第Ⅲ象限是反向特性IG2>IG1>IG

IG=0時，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。導通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。導通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。(1)正向特性431.3.2晶閘管的基本特性反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當反向電壓達到反向擊穿電壓后，可能導致晶閘管發(fā)熱損壞。圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性441.3.2晶閘管的基本特性1)

開通過程延遲時間td(0.5~1.5s)上升時間tr

(0.5~3s)開通時間tgt以上兩者之和，tgt=td+tr

（1-6）100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA2)

關斷過程反向阻斷恢復時間trr正向阻斷恢復時間tgr關斷時間tq以上兩者之和tq=trr+tgr

（1-7)普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒2、

動態(tài)特性圖1-9晶閘管的開通和關斷過程波形451.3.3

晶閘管的主要參數斷態(tài)重復峰值電壓UDRM

——在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。反向重復峰值電壓URRM

——在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓UT——晶閘管通以某一規(guī)定倍數的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標值作為該器件的額定電壓。選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。使用注意：1）電壓定額461.3.3

晶閘管的主要參數通態(tài)平均電流

IT(AV）——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標稱其額定電流的參數?！褂脮r應按有效值相等的原則來選取晶閘管。維持電流IH

——使晶閘管維持導通所必需的最小電流。擎住電流

IL

——晶閘管剛從斷態(tài)轉入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，能維持導通所需的最小電流。對同一晶閘管來說，通常IL約為IH的2~4倍。浪涌電流ITSM——指由于電路異常情況引起的并使結溫超過額定結溫的不重復性最大正向過載電流。2）電流定額471.3.3

晶閘管的主要參數

除開通時間tgt和關斷時間tq外，還有：斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

——指在額定結溫和門極開路的情況下，不導致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉換的外加電壓最大上升率。

——電壓上升率過大，使充電電流足夠大，就會使晶閘管誤導通。

通態(tài)電流臨界上升率di/dt

——指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。

——如果電流上升太快，可能造成局部過熱而使晶閘管損壞。3）動態(tài)參數481.3.4晶閘管的派生器件常規(guī)快速晶閘管高頻晶閘管包括所有為快速應用而設計的晶閘管與普通晶閘管相比快速晶閘管關斷時間為數十微秒高頻晶閘管關斷時間為10μs左右電壓和電流定額不易做高應用于400Hz和10kHz以上的斬波或逆變電路中開關時間以及du/dt、di/dt的耐量都有了明顯的改善1、快速晶閘管49GT1T2IG=0IU0a)b)圖1-10雙向晶閘管的電器圖形符號和伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性2、雙向晶閘管

是一對反并聯(lián)結的普通晶閘管的集成。

有兩個主電極T1和T2，一個門極G。

門極使器件在主電極的正反兩方向均可觸發(fā)導通。

不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。50IU0I=0GAKG3、逆導晶閘管是將晶閘管反并連一個二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。不具有承受反向電壓的能力，一旦承受反向電壓即開通。與普通晶閘管相比正向壓降小關斷時間短高溫特性好額定電流晶閘管電流反并聯(lián)的二極管的電流圖1-11雙向晶閘管a)電氣圖形符號

b)伏安特性a)b)51IAUAK0AKG光照強度弱強圖1-12光控晶閘管a)電氣圖形符號

b)伏安特性

4、光控晶閘管（光觸發(fā)晶閘管）

是利用一定波長的光照信號觸發(fā)導通的晶閘管。

小功率光控晶閘管只有陽極和陰極兩個端子。

大功率光控晶閘管帶有作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導體激光器的光纜。

光觸發(fā)保證主電路與控制電路之間的絕緣，避免電磁干擾的影響。a)b)52PowerElectronics第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件

1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅動1.7電力電子器件的保護1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結531.4典型全控型器件·引言門極可關斷晶閘管——在晶閘管問世后不久出現。20世紀80年代以來，電力電子技術進入了一個嶄新時代。典型代表——門極可關斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管。541.4典型全控型器件·引言常用的典型全控型器件電力MOSFETIGBT單管及模塊551.4.1門極可關斷晶閘管晶閘管的一種派生器件。可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關斷。GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合仍有較多的應用。門極可關斷晶閘管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）56PowerElectronics1.4.1門極可關斷晶閘管1.GTO的結構和工作原理結構GKGKGN2N1N2P2P1AGKAa)b)c)圖1-13GTO內部結構和電氣圖形符號a)各單元的陰極、門極間排列的圖形b)并聯(lián)單元結構斷面示意圖c)電氣圖形符號57與普通晶閘管的相同點PNPN四層半導體結構外部引出陽極、陰極和門極與普通晶閘管的不同點內部包含數十個甚至數百個共陽極的小GTO元的多元功率集成器件GTO元的陰極和門極在器件內部并聯(lián)在一起工作原理與普通晶閘管一樣可以用雙晶體管模型來分析58PowerElectronics圖1-7晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a)雙晶體管模型b工作原理)

GTO導通過程與普通晶閘管一樣，只是導通時飽和程度較淺。GTO關斷過程：強烈正反饋——門極加負脈沖即從門極抽出電流，則Ib2減小，使IK和Ic2減小，Ic2的減小又使IA和Ic1減小，又進一步減小V2的基極電流。當IA和IK的減小使1+2<1時，器件退出飽和而關斷。多元集成結構還使GTO比普通晶閘管開通過程快，承受di/dt能力強。591.4.1門極可關斷晶閘管GTO導通過程與普通晶閘管一樣，只是導通時飽和程度較淺。GTO關斷過程中有強烈正反饋使器件退出飽和而關斷。多元集成結構還使GTO比普通晶閘管開通過程快，承受di/dt能力強。由上述分析我們可以得到以下結論：602.GTO的動態(tài)特性SnubberAkG觸發(fā)關斷脈沖不用保持，關斷時間幾個微秒，但是需要很大的門電流（1/3陽極電流），關斷時，為了限制dv/dt，要用Snubber電路（切斷感性負載）。開關時間幾個微秒到25微秒，導通壓降2-3V、比晶閘管稍微高一點。最大優(yōu)點是能處理高電壓和大電流，現在最大容量6KV/4KA，開關頻率幾百HZ—10KHZ。圖1-14GTO的開關和關斷過程電流波形tstdtrtfttiGt0t1t2t3t4t5t6t0IAiA90%IA10%IAt061（4）關斷時間toff

儲存時間和下降時間之和3.GTO的主要參數（1）最大可關斷陽極電流IATO

GTO額定電流（2）電流關斷增益off最大可關斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值IGM之比。boff=ATOIGM___________I(1-8)（3）開通時間ton

延遲時間與上升時間之和621.4.2電力晶體管電力晶體管（GiantTransistor——GTR，直譯為巨型晶體管）。耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管（BipolarJunctionTransistor——BJT），英文有時候也稱為PowerBJT。

應用20世紀80年代以來，在中、小功率范圍內取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和電力MOSFET取代。術語用法：63PowerElectronics1.4.2電力晶體管耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管1.GRT的結構和工作原理P基區(qū)N漂移區(qū)襯底集電極c基極b發(fā)射極e基極bcbe圖1-15GTR的結構、電氣圖形符號和內部載流子的流動a)內部結構斷面圖b)電氣圖形符號c)內部載流子的流動a)b)

與普通的雙極結型晶體管基本原理是一樣的。

主要特性是耐壓高、電流大、開關特性好。

通常采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結構。

采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成。64PowerElectronics電子流空穴流EcEbic=βibibie=(1+β)ibc)圖1-15GTR的內部載流子的流動c)內部載流子的流動GRT共發(fā)射極接法時內部主要載流子的流動，集電極電流ic與基電流ib之比為β=(1-9)β為GRT的電流放大系數，當考慮到集電極和發(fā)射極間的電流Iceo時，ic與ib關系為

ic=

βib+Iceo

(1-10)單管GRT的β值比處理信息用的小功率的晶體管小采，用達林頓接法可以有效增大電流增益65PowerElectronics2.GRT的基本特性圖1-16共發(fā)射極接法時GTR的輸出特性ib2ib1ib3ib1<ib2<ib3截止區(qū)Ic0Uce飽和區(qū)放大區(qū)開關狀態(tài)工作在截止區(qū)或飽和區(qū)開關過程在截止區(qū)或飽和區(qū)過渡時，要經過放大區(qū)靜態(tài)特征66PowerElectronicsGTR用基極電流控制電極電流動態(tài)特征trtdtstontftoff90%Icsic10%IcsIb2t0t1t2t3t4t5t90%Ib110%Ib1Ib1t00ib圖1-17GTR的開關和關斷過程電流波形開通延遲時間td上升時間tr關斷儲存時間ts下降時間tf減小導通時的飽和深度或增大基極抽取負電流Ib2的幅值和負偏壓，可以縮短儲存時間，加快關斷速度。增大基極驅動電流ib的幅值并增大dib/dt，可以縮短延遲時間和上升時間，加快開通過程。67PowerElectronics3.GRT的主要參數（1）最高工作電壓發(fā)射極開路時集電極和基極間的反向擊穿電壓BUcbo

基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUceo發(fā)射極與基極間用電阻連接或短路連接時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUcer和BUces發(fā)射結反向偏置時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓BUcex

BUcbo

>BUcex>BUces

>BUcer>BUceo

（2）集電流最大允許電流IcM

直流電流放大系數hFE下降到規(guī)定值得1/2~1/3時，所對應的Ic為集電流最大允許電流（3）集電流最大耗散功率PcM

最高工作溫度允許的耗散功率68PowerElectronics一次擊穿集電極電壓升高到擊穿電壓時，集電極電流迅速增大，首先出現的雪崩擊穿的現象一次擊穿后只要Ic不要超過最大允許耗散功率相對應的限度，GTR一般不會損壞二次擊穿一次擊穿發(fā)生時未有效限制電流，Ic增大到某個臨界點突然急劇上升，電壓突然下降的現象二次擊穿常常立即導致器件的永久損壞，對GTR危害極大4.GRT的二次擊穿現象與安全工作區(qū)69PowerElectronicsSOAIcIcMPSBPcMUceMUce0圖1-18GTR的安全工作區(qū)GTR的安全工作區(qū)二次擊穿臨界線GTR工作時不能超過最高電壓集電極最大電流最大耗散功率701.4.3電力場效應晶體管分為結型和絕緣柵型通常主要指絕緣柵型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）簡稱電力MOSFET（PowerMOSFET）結型電力場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管（StaticInductionTransistor——SIT）

特點——用柵極電壓來控制漏極電流驅動電路簡單，需要的驅動功率小。開關速度快，工作頻率高。熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。電力場效應晶體管71PowerElectronics1.電力MOSFET的結構和工作原理耗盡型

柵極電壓為零時漏源極之間存在導電溝道增強型

柵極電壓大于（小于）零時才存在導電溝道單極型晶體管電力MOSFET導通是時只有一種極性的載流子參與導電電力MOSFET垂直導電利用V型槽實現垂直導電具有垂直導電雙擴散MOS結構小功率MOS橫向導電P溝道N溝道電力MOSFET種類1.4.3電力場效應晶體管72PowerElectronicsDGSN溝道DSGP溝道PN+N+N-N+N+N+P溝道SGDa)b)圖1-19電力MOSFET的結構和電氣圖形符號a)內部結構斷面示意圖b)電氣圖形符號73PowerElectronics2.電力MOSFET的基本特征(1)靜態(tài)特征圖1-20電力MOSFET電氣符號和轉移特性a)電氣圖形符號b)轉移特性

a)b)GSDVGS+-VDS+-n-channel504030201002468UGS/VID/A(1-11)74PowerElectronicsc)504030201001020304050UGS/VID/AUGS=UT=3VUGS=8VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7V飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)圖1-20c)電力MOSFET輸出特性

漏源電壓增加時漏極電流不再增加飽和非飽和漏源電壓增加時漏極電流相應增加MOSFET在漏極和源極之間形成一個反向并聯(lián)的寄生二極管，與MOSFET構成整體，使得在漏、源極間加反向電壓時器件導通。需要保持Vgs的值，以使電流通過，門電流為零，除了開關作用期間的充放電過程。開關時間短（幾個ns-幾百ns）。源漏極之間的導通電阻為阻斷電壓的函數。BVDSS（BlockingVoltage）缺點是導通電阻較大。Rds（on）=kBVss2.5-2.7，k取決于器件的幾何尺寸，正的溫度特性。75開通過程開通延遲時間td(on)

上升時間tr開通時間ton——開通延遲時間與上升時間之和關斷過程關斷延遲時間td(off)下降時間tf關斷時間toff——關斷延遲時間和下降時間之和a）b)RsRGRFRLiDuGSupiD信號+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf圖1-21電力MOSFET的開關過程a)測試電路b)開關過程波形up—脈沖信號源，Rs—信號源內阻，RG—柵極電阻，RL—負載電阻，RF—檢測漏極電流(2)

動態(tài)特性76

MOSFET的開關速度和Cin充放電有很大關系?？山档万寗与娐穬茸鑂s減小時間常數，加快開關速度。不存在少子儲存效應，關斷過程非常迅速。開關時間在10~100ns之間，工作頻率可達100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。場控器件，靜態(tài)時幾乎不需輸入電流。但在開關過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅動功率。開關頻率越高，所需要的驅動功率越大。MOSFET的開關速度773電力MOSFET的主要參數

——電力MOSFET電壓定額(1)

漏極電壓UDS

(2)

漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額(3)柵源電壓UGS——UGS>20V將導致絕緣層擊穿。

除跨導Gfs、開啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和

tf之外還有：

(4)

極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS781.4.4絕緣柵雙極晶體管兩類器件取長補短結合而成的復合器件—Bi-MOS器件絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）GTR和MOSFET復合，結合二者的優(yōu)點。1986年投入市場，是中小功率電力電子設備的主導器件。繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位。GTR和GTO的特點——雙極型，電流驅動，有電導調制效應，通流能力很強，開關速度較低，所需驅動功率大，驅動電路復雜。MOSFET的優(yōu)點——單極型，電壓驅動，開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小而且驅動電路簡單。79絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）—

GTR和MOSFET復合，結合二者的優(yōu)點，具有良好的特性。1.IGBT的結構和工作原理PN+N+N-N+N+N+P緩沖區(qū)J2GEJ3J1P+漂移區(qū)注入區(qū)C集電極發(fā)射極柵極GEIDRon+－ICIDRNVJI+－C－+ECG圖1-22IGBT的結構、簡化等效電路和電氣圖形符號a)內部結構斷面示意圖b)簡化等效電路c)電氣圖形符號a)b)c)80

驅動原理與電力MOSFET基本相同，場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。導通：uGE大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。通態(tài)壓降：電導調制效應使電阻RN減小，使通態(tài)壓降減小。關斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET內的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。

IGBT的原理81a)b)O有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加2IGBT的基本特性(1)

IGBT的靜態(tài)特性圖1-23IGBT的轉移特性和輸出特性a)轉移特性b)輸出特性轉移特性——IC與UGE間的關系(開啟電壓UGE(th))輸出特性分為三個區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。82ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM圖1-24IGBT的開關過程IGBT的開通過程

與MOSFET的相似開通延遲時間td(on)

電流上升時間tr

開通時間tonuCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。

tfv1——IGBT中MOSFET單獨工作的電壓下降過程；

tfv2——MOSFET和PNP晶體管同時工作的電壓下降過程。(2)

IGBT的動態(tài)特性83圖1-24IGBT的開關過程關斷延遲時間td(off）電流下降時間

關斷時間toff電流下降時間又可分為tfi1和tfi2兩段。tfi1——IGBT器件內部的MOSFET的關斷過程，iC下降較快。tfi2——IGBT內部的PNP晶體管的關斷過程，iC下降較慢。

IGBT的關斷過程ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM843.IGBT的主要參數最大集射極間電壓UCES

由器件內部的PNP晶體管所能承受的擊穿電壓決定

最大集電極電流額定直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP最大集電極功耗PCM

正常工作溫度下允許的最大耗散

IGBT的特性和參數特點

開關速度高，開關損耗小。在電壓1000V以上時，開關損耗只有GTR的1/10，與電力MOSFET相當。

相同電壓和電流定額時，安全工作區(qū)比GTR大，且具有耐脈沖電流沖擊能力。通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似。與MOSFET和GTR相比，耐壓和通流能力還可以進一步提高，同時保持開關頻率高的特點。85IGBT的特性和參數特點可以總結如下：開關速度高，開關損耗小。相同電壓和電流定額時，安全工作區(qū)比GTR大，且具有耐脈沖電流沖擊能力。通態(tài)壓降比VDMOSFET低。輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似。與MOSFET和GTR相比，耐壓和通流能力還可以進一步提高，同時保持開關頻率高的特點。864.IGBT的擎住效應和安全區(qū)擎住效應（自鎖效應）

NPN晶體管基極與發(fā)射極之間存在體區(qū)短路電阻，P形體區(qū)的橫向空穴電流會在該電阻上產生壓降，相當于對J3結施加正偏壓，一旦J3開通，柵極就會失去對集電極電流的控制作用，電流失控。動態(tài)擎住效應比靜態(tài)擎住效應所允許的集電極電流小。87安全區(qū)PN+N+N-N+N+N+P緩沖區(qū)J2GEJ3J1P+漂移區(qū)注入區(qū)C集電極發(fā)射極柵極圖1-22IGBT的結構a)內部結構斷面示意圖反向偏置安全工作區(qū)最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大最大允許電壓上升率確定IGBT在阻斷工作狀態(tài)的參數極限范圍。

IGBT與反并聯(lián)快速二極管封裝在一起制成模塊，成為逆導器件。正向偏置安全工作區(qū)最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大集電極功耗確定IGBT在導通工作狀態(tài)的參數極限范圍。88第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件

1.6電力電子器件的驅動1.7電力電子器件的保護1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結891.5其他新型電力電子器件1.5.1MOS控制晶閘管MCT1.5.2靜電感應晶體管SIT1.5.3靜電感應晶閘管SITH1.5.4集成門極換流晶閘管IGCT1.5.5功率模塊與集成電路901.5.1MOS控制晶閘管MCT高輸入阻抗低驅動功率快速開關過程高電壓大電流低導通壓降

MOSFET晶閘管

MCT具有高電壓、大電流、高載流密度、低通態(tài)壓降的特點。

關鍵技術問題沒有突破，電壓、電流容量未達到預期效果。MOS控制晶閘管911.5.2靜電感應晶體管SIT多子導電的器件，工作頻率與電力MOSFET相當，甚至更高，功率容量更大，因而適用于高頻大功率場合。在雷達通信設備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應加熱等領域獲得應用。缺點：柵極不加信號時導通，加負偏壓時關斷，稱為正常導通型器件，使用不太方便。通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗也大，因而還未在大多數電力電子設備中得到廣泛應用。SIT（StaticInductionTransistor）——結型場效應晶體管921.5.3靜電感應晶閘管SITHSITH是兩種載流子導電的雙極型器件，具有電導調制效應，通態(tài)壓降低、通流能力強。其很多特性與GTO類似，但開關速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。

SITH一般也是正常導通型，但也有正常關斷型。此外，電流關斷增益較小，因而其應用范圍還有待拓展。SITH（StaticInductionThyristor）——場控晶閘管（FieldControlledThyristor—FCT）931.5.4集成門極換流晶閘管IGCT20世紀90年代后期出現，結合了IGBT與GTO的優(yōu)點，容量與GTO相當，開關速度快10倍?？墒∪TO復雜的緩沖電路，但驅動功率仍很大。目前正在與IGBT等新型器件激烈競爭，試圖最終取代GTO在大功率場合的位置。IGCT（IntegratedGate-CommutatedThyristor）

——GCT（Gate-CommutatedThyristor）941.5.5

功率模塊與功率集成電路20世紀80年代中后期開始，模塊化趨勢，將多個器件封裝在一個模塊中，稱為功率模塊?？煽s小裝置體積，降低成本，提高可靠性。對工作頻率高的電路，可大大減小線路電感，從而簡化對保護和緩沖電路的要求。將器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，稱為功率集成電路（PowerIntegratedCircuit——PIC）?；靖拍?51.5.5

功率模塊與功率集成電路高壓集成電路（HighVoltageIC——HVIC）一般指橫向高壓器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成。智能功率集成電路（SmartPowerIC——SPIC）一般指縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成。智能功率模塊（IntelligentPowerModule——IPM）則專指IGBT及其輔助器件與其保護和驅動電路的單片集成，也稱智能IGBT（IntelligentIGBT）。實際應用電路961.5.5

功率模塊與功率集成電路功率集成電路的主要技術難點：高低壓電路之間的絕緣問題以及溫升和散熱的處理。以前功率集成電路的開發(fā)和研究主要在中小功率應用場合。智能功率模塊在一定程度上回避了上述兩個難點,最近幾年獲得了迅速發(fā)展。功率集成電路實現了電能和信息的集成，成為機電一體化的理想接口。發(fā)展現狀97第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅動

1.7電力電子器件的保護1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結981.6電力電子器件器件的驅動1.6.1電力電子器件驅動電路概述1.6.2晶閘管的觸發(fā)電路1.6.3典型全控型器件的驅動電路991.6.1電力電子器件驅動電路概述使電力電子器件工作在較理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，減小開關損耗。對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。一些保護措施也往往設在驅動電路中，或通過驅動電路實現。驅動電路的基本任務：按控制目標的要求施加開通或關斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號。對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關斷控制信號。驅動電路——主電路與控制電路之間的接口1001.6.1電力電子器件驅動電路概述驅動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。

光隔離一般采用光耦合器

磁隔離的元件通常是脈沖變壓器圖1-25光耦合器的類型及接法a)普通型b)高速型c)高傳輸比型1011.6.1電力電子器件驅動電路概述按照驅動信號的性質分，可分為電流驅動型和電壓驅動型。驅動電路具體形式可為分立元件的，但目前的趨勢是采用專用集成驅動電路。雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內的混合集成電路。為達到參數最佳配合，首選所用器件生產廠家專門開發(fā)的集成驅動電路。分類1021.6.2晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路作用

產生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時刻由阻斷轉為導通。廣義上講，還包括對其觸發(fā)時刻進行控制的相位控制電路。晶閘管觸發(fā)電路應滿足下列要求觸發(fā)脈沖的寬度應保證晶閘管可靠導通。觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度。不超過門極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內。應有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。

典型的觸發(fā)電路有KJ004,TCA785103理想觸發(fā)脈沖電流波形IMIt3t2t1t4t圖1-22理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波t1~t2—脈沖前沿上升時間(<1μs)t1~t3

—強脈沖寬度IM—強脈沖幅值(3IGT~5IGT

)t1~t4—脈沖寬度I—脈沖平頂幅值(1.5IGT~2IGT

)V2R3R2R1R4+E1+E2V1VD2VD1VD3TM圖1-27常見的晶體管觸發(fā)電路1041.電流驅動型器件的驅動電路

1)GTO

ttuGti00圖1-28推薦的GTO門及電壓電流波形需施加負門極電流，對幅值和陡度要求更高開通觸發(fā)脈沖前沿的幅值和陡度要求高，需在整個導通極期間施加正門極電流。關斷驅動電路開通驅動電路關斷驅動電路門極反偏電路脈沖變壓器耦合式直接耦合式105直接耦合式驅動電路可避免電路內部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿。目前應用較廣，但其功耗大，效率較低。圖1-29典型的直接耦合式GTO驅動電路106ttb0圖1-30理想的GTR基極驅動電流波形開通GTR的基極驅動電流應使其處于準飽和狀態(tài)，使之不進入放大區(qū)和深飽和區(qū)。關斷GTR時，施加一定的負基極電流有利于減小關斷時間和管段損耗，關斷后同樣應在基射極之間施加一定幅值的負偏壓。2)GTRGTR的一種驅動電路，包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分107

二極管VD2和電位補償二極管VD3構成貝克箝位電路，也即一種抗飽和電路，負載較輕時，如V5發(fā)射極電流全注入V，會使V過飽和。有了貝克箝位電路，當V過飽和使得集電極電位低于基極電位時，VD2會自動導通，使多余的驅動電流流入集電極，維持Ubc≈0。C2為加速開通過程的電容。開通時，R5被C2短路?？蓪崿F驅動電流的過沖，并增加前沿的陡度，加快開通。圖1-31GTR的一種驅動電路1082.電壓驅動型器件的驅動電路電力MOSFET和IGBT是電壓驅動型器件無輸入信號時高速放大器A輸出負電平,V3導通輸出負驅動電壓。當有輸入信號時A輸出正電平，V2導通輸出正驅動電壓

。專為驅動電力MOSFET而設計的混合集成電路有三菱公司的M57918L，其輸入信號電流幅值為16mA，輸出最大脈沖電流為+2A和-3A，輸出驅動電壓+15V和-10V。圖1-32電力MOSFET的一種驅動電路(1)MOSFET電壓驅動109(2)IGBT的驅動圖1-33M57962L型IGBT驅動器的原理和接線圖常用的有三菱公司的M579系列（如M57962L和M57959L）和富士公司的EXB系列（如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851）。

多采用專用的混合集成驅動器。110第1章電力電子器件1.1電力電子器件概述1.2不可控器件——電力二極管1.3半控型器件——晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅動1.7電力電子器件的保護

1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用

本章小結1111.7電力電子器件器件的保護1.7.1過電壓的產生及過電壓保護1.7.2過電流保護1.7.3緩沖電路（SnubberCircuit）1121.7.1過電壓的產生及過電壓保護外因過電壓：主要來自雷擊和系統(tǒng)操作過程等外因操作過電壓：由分閘、合閘等開關操作引起雷擊過電壓：由雷擊引起內因過電壓：主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結束后，反向電流急劇減小，會由線路電感在器件兩端感應出過電壓。關斷過電壓：全控型器件關斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。電力電子裝置可能的過電壓——外因過電壓和內因過電壓113

圖1-34過電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應過電壓抑制電容RC1閥側浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流側RC抑制電路RCD閥器件關斷過電壓抑制用RCD電路過電壓保護措施114直流側閥側網側CdcRdcRaRaCaCa~+-CdcRdcRaRaCaCa+-~圖1-35RC過電壓抑制電路聯(lián)結方式a)單相b)三相

a)b)RC過電壓抑制電路網側

閥側

電力電子電路的直流側供電變壓器接于或接于R2R1C1C2電力電子裝置過電壓抑制電路圖1-36反向阻斷式過電壓抑制用RC電路1151.7.2過電流保護過電流——過載和短路兩種情況保護措施負載觸發(fā)電路開關電路過電流繼電器交流斷路器動作電流整定值短路器電流檢測電子保護電路快速熔斷器變流器直流快速斷路器電流互感器變壓器同時采用幾種過電流保護措施，提高可靠性和合理性。電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的部分區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現保護，過電流繼電器整定在過載時動作。圖1-37過電流保護措施及配置位置1161.7.2過電流保護全保護：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。短路保護：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護作用。對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設備，或全控型器件，需采用電子電路進行過電流保護。常在全控型器件的驅動電路中設置過電流保護環(huán)節(jié)，響應最快?？烊蹖ζ骷谋Ｗo方式：全保護和短路保護兩種1171.7.3緩沖電路緩沖電路（吸收電路）作用抑制器件的內因過電壓、du/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關損耗。關斷緩沖電路（du/dt抑制電路）用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關斷損耗開通緩沖電路（di/dt抑制電路）用于抑制器件開通的電流過沖和di/dt，減小開通損耗緩沖電路復合緩沖電路

將關斷緩沖電路和開通緩沖電路結合在一起耗能式緩沖電路

緩沖電路中儲能元件的能量消耗在其吸收電阻上饋能式緩沖電路（無損吸收電路）

緩沖電路中儲能元件的能量回饋給負載或電流118圖1-38di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形a)電路b)波形通常緩沖電路專指關斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做di/dt抑制電路119無緩沖電路V開通

電流迅速上升，