尽管电力电子设备的开发过程比我们现在描述的要复杂得多,但是MOSFET和IGBT(尤其是IGBT)已成为现代电力电子设备的主流。
1.电力电子设备及其应用要求电力电子设备广泛用于电源,伺服驱动器,变频器,电动机保护器等电力电子设备。
这些设备在自动化系统中是必不可少的,因此,我们知道它们是必需的。
近年来,随着应用的迅速发展,电力电子设备的制造工艺的研究与开发得到了促进,电力电子设备也取得了飞速的进步。
设备的类型正在向多元化发展,其性能也在不断提高。
一般来说,功率器件的发展体现在以下几个方面:1.功率器件可以迅速恢复以满足越来越高的速度要求。
以开关电源为例,使用双极型晶体管时,速度可以达到几十千赫兹;当使用MOSFET和IGBT时,可以达到几百赫兹;谐振技术的开关电源可以达到兆赫兹以上。
2.接通状态的压降(正向压降)减小。
这样可以减少设备的损耗,有利于提高速度,减小设备的体积。
3.增加了电流控制能力。
电流能力的增加和速度的增加是矛盾的。
当前,在电流最大电流控制能力方面,还没有能够完全替代晶闸管的器件,特别是在电力设备中。
4.额定电压:高耐压。
耐电压和电流都是反映驱动能力的重要参数,特别是对于电力系统而言,这一点非常重要。
5.温度和功耗。
这是一个综合参数,它限制了电流能力,开关速度和其他能力的提高。
当前,有两个方向解决这个问题。
一种是继续提高功率器件的质量,另一种是改进控制技术以降低器件功耗,例如谐振开关电源。
一般而言,就耐电压和电流能力而言,晶闸管仍是目前最高的。
在某些特定情况下,仍然使用大电流和高压晶闸管。
但是在一般的工业自动化场合,电力电子设备越来越多地使用MOSFET和IGBT,尤其是IGBT已获得更多使用,并且它们已开始取代SCR作为新的功率控制设备。
2.电力电子设备概述(1)。
整流二极管:二极管是电力电子系统中必不可少的器件,用于整流,续流等。
目前,以下三种选择被广泛使用:1.高效快速恢复二极管。
压降为0.8-1.2V,适用于低功率,约12V的电源。
2.高效超快二极管。
0.8-1.2V,适用于低功率,约12V的电源。
3.肖特基势垒整流二极管SBD。
0.4V,适用于5V等低压电源。
缺点是其电阻与耐压的平方成正比,因此耐压低(低于200V),反向漏电流大,并且容易击穿。
但是速度更快,通态压力降低了。
目前,SBD的研究前沿已超过10,000伏。
(2)。
大功率晶体管GTR分为:单管形式。
电流系数:10-30。
双管形式-达灵顿管。
当前倍数:100-1000。
饱和压降大,速度慢。
下图中的虚线部分是达林顿管。
达林顿管应用实际上是更常用的达林顿模块,它将GTR,续流二极管和辅助电路组合到一个模块中。
在较早的电力电子设备中,使用了更多此类设备。
图1-2是该设备的典型内部结构。
达灵顿模块电路的典型结构。
这两个二极管在加速二极管的左侧,在右边是续流二极管。
二极管加速的原理是引入电流串联正反馈来达到加速的目的。
该设备的制造水平约为1800V / 800A / 2KHz,600V / 3A / 100KHz(参考)。
(3)。
在大电流和高耐压场合,晶闸管SCR仍然是必需的,但在传统工业控制的低电压,中电流和小电流控制中,它已被新器件逐渐取代。
目前的研发水平约为12KV / 8000A(参考)。
由于锡尔的复杂性