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行业应用

ABB变领器中的半导体开关器件介绍

2016-11-18

变领器中的半导体开关器件
    在变频器主电路的整流电路和逆变电路中都要用到半导体开关器件。从某种意义上说,变频器的发展过程正是半导体开关器件发展过程的反映。变频器市场的发展唤起了对半导体Jr关器件的需要.而半导体外关器件的发展则进一步推动了变频器巾场的发展。H6IJ,用于变频器的半导体开关器件主要有晶闸管、门极可关断晶闸管(r710)、双极型功率晶体管、隔离门极双极型晶体管(比BT)、功率场效应管(功率MosFFT),以及最近几年发展起来的集成模块和智能功率模块[rM(NeLl5pe毗rlmer ModuIe)等。下而我们将分别对这几种半导体升关器什进行简单介绍。

1.晶闸管
    晶闸管是一种不具有自我关断能力的电力半导体器件:对于晶lN管来说,为丁使其进人大断状态,只有从外部切断电流,或者在阳极利阴极之间加—亡反向电压。而这个在阳极利阴极上加上反向电压,促使品闸管关断的电路称为强迫换流电路。
    在品间管变频器中,由于需要卜述强迫换流电路,使得电路变得比较复杂,并提高了变频器的成本。但是,由于从牛产工艺和制造技术上来说,大容量(高电乐,大电流)的晶间管器件更容易制造,而且和其他电力半导体器件相比,品闸管具有更好的耐过电流行件,在1删kvA到数干千伏安的大存量变频器中,晶闸管仍然得到了广泛的应用。

2. 门极可关断晶闸管
    门极可关断晶闸管来自英语的(Ga,e Tum—off几y6s,or),通常简称删。顾名思义,门松dJ关断晶闸管((7To)是一种uJ以通过门极信号进行开通和关断的晶间管。与使用普通品闸管的装置相比,使用cTo的装置具有以下优点:
    (1)主电路元件少,结构简单,体积变小.
    (2)不需安强迫换流装置,损耗减少;
    (3)奴流足脉冲换流,噪声小;
    (4)容易实现脉宽调制控制,应用范围☆‘由于上述原因,帅变频器正在逐渐代替普通品闸管变频


3. 双极型功宰晶体管
    双极型功率晶体管是一种内部采用了达林顿结构的电力半导体器件。它既保留州自体管的固有特性,义扩大了容量。利用双极列功率晶体管组成的换流电路具有开关速度快、功耗小等特点,特别适合于需要较高开关速度的变频器的应用。随着半导体制造技求的发展,双极型功率品休管的容量有了很大提高,而且为丁满足变频器装置的需要,近年来还出现了将两个以上的双极型功率晶体管及其他换流电路所需要的元器件集成在一起的功率模块,为功率晶体管在变额器中的应用进一步提供了有利条件。
    内于功率晶体管具有切断基极屯流即可切断集电极电流的特性(自关断能力)和开关频率高(可以达到数千赫兹)的特点,泛应用于中小容量的叩M变频36。

4.功率场效应管
    功率场效应管是20世纪7()年代中期发展起来的一种新型半导体器件。它既具有传统的NosyET的特点,又吸收了功率晶体管的特点c向双极型功率晶体管相比,功率场效应管具右开关速度快(快一个数量级),损耗小,驱动电流小,耐过电流和抗干扰能力强,安全工作区域(soA)宽,无二次击穿现象等优点,近年来很受重视,广泛应用于小容量变频器中。

5. 隔寓门极双极型晶体留
    隔离门极双极型晶体管(ICBT,Is01Med Cde RiPo[叮‘ryan·s以m)是日前/泛应用于中小容量变频器小的一种半导体开关器件。由于它集功率M05FxT和功率晶体管的优点于’身、具有输入阻抗高,开关速度快,驱动电路简单和通态电压低,耐压高等特点,因此备受欢迎,发展很快。此外,因为采用了IGBT的PwM变频器的载频可以达到10。15kHz,从而达到降低电动机运行噪声的阴t,所以/泛应用于低噪声变频器中。
    门前变频器的主要厂家推出的小小容量的新产品中大都采用了IcBT作为换流器件,隔离门极双权则晶体管有取代双极型功率晶体管和功率M05rFT的趋势。