1、第1章第1页,1.6电力电子器件的散热,为什么需要散热？ 器件在处理电能的同时，本身也要消耗能量 消耗的能量使管芯发热、温度上升 任何器件的可靠性和寿命都和运行温度有关 怎么散热？ 加散热器 风冷,第1章第2页,第1章第3页,散热器示意图,第1章第4页,1.7 电力电子器件器件的保护,1.7 电力电子器件器件的保护1.7.1 过电压的产生及过电压保护1.7.2 过电流保护1.7.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,第1章第5页,1.7 电力电子器件的保护,1.7.1 过电压的产生及过电压保护电力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外
2、因(1) 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起(2) 雷击过电压：由雷击引起内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程(1) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压(2) 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压,第1章第6页,过压保护（RC保护）,第1章第7页,缓冲与保护电路示意图,第1章第8页,1.7.1 晶闸管的串联 目 的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性
3、差异，使器件电压分配不均匀 静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等 承受电压高的器件首先达到转折电压而导通，使另一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用 反向时，可能使其中一个器件先反向击穿，另一个随之击穿,1.7 电力电子器件器件的串联和并联使用,第1章第9页,1.7.1 晶闸管的串联,静态均压措施 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多图1-41 晶闸管的串联 a) 伏安特性差异 b) 串联均压措施,第1章第10页,1.8.1 晶闸管的串联,动态均压措施 动态不均压由于器件动态参数和特性的差异造成的
4、不均压 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件 用RC并联支路作动态均压 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间 上的差异,第1章第11页,第1章第12页,1.8.2 晶闸管的并联,目的：多个器件并联来承担较大的电流 问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀均流措施 挑选特性参数尽量一致的器件 采用均流电抗器 用门极强脉冲触发也有助于动态均流 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接,第1章第13页,1.8.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,缓冲电路（吸收电路）：抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗
5、关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗 开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗 将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起复合缓冲电路 其他分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路（无损吸收电路） 通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路,第1章第14页,1.8.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,缓冲电路作用分析 无缓冲电路： V开通时电流迅速上升，di/dt很大 关断时du/dt很大，并出现很高的过电压 有缓冲电路 V开通时：Cs通过Rs向V放电，
6、使iC先上一个台阶，以后因有Li，iC上升速度减慢 V关断时：负载电流通过VDs向Cs分流，减轻了V的负担，抑制了du/dt和过电压,图1-38 di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形 a) 电路 b) 波形,第1章第15页,1.8.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,关断时的负载曲线 无缓冲电路时：uCE迅速升，L感应电压使VD通，负载线从A移到B，之后iC才下降到漏电流的大小，负载线随之移到C 有缓冲电路时：Cs分流使iC在uCE开始上升时就下降，负载线经过D到达C 负载线ADC安全，且经过的都是小电流或小电压区域，关断损耗大大降低图1-39 关断时的负载线,第1章第
7、16页,1.8.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,充放电型RCD缓冲电路（图1-38），适用于中等容量的场合图1-40示出另两种，其中RC缓冲电路主要用于小容量器件，而放电阻止型RCD缓冲电路用于中或大容量器件图1-40 另外两种常用的缓冲电路 a) RC吸收电路 b) 放电阻止型RCD吸收电路,第1章第17页,1.8.3 缓冲电路（Snubber Circuit）,缓冲电路中的元件选取及其他注意事项 Cs和Rs的取值可实验确定或参考工程手册 VDs必须选用快恢复二极管，额定电流不小于主电路器件的1/10 尽量减小线路电感，且选用内部电感小的吸收电容 中小容量场合，若线路电感较小
8、，可只在直流侧设一个du/dt抑制电路对IGBT甚至可以仅并联一个吸收电容 晶闸管在实用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压，关断时也没有较大的du/dt，一般采用RC吸收电路即可,第1章第18页,本章小结,主要内容全面介绍各种主要电力电子器件的基本结构、工作原理、基本特性和主要参数等集中讨论电力电子器件的驱动、保护和串、并联使用电力电子器件类型归纳 单极型：电力MOSFET和SIT,图1-42 电力电子器件分类“树”,第1章第19页,本章小结,双极型：电力二极管、晶闸管、GTO、GTR和SITH 复合型：IGBT和MCT 电压驱动型：单极型器件和复合型器件，双极型器件中的SITH特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高 电流驱动型：双极型器件中除SITH外特点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导 通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功 率大,驱动电路较复杂,
