發布日期：2022-04-17 點擊率：240
從1958年美國通用電氣(GE)公司研制出世界上第一個產業用普通晶閘管開始，電能的變換和控制從旋轉的變流機組和靜止的離子變流器進進由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子技術的誕生。到了70年代，晶閘管開始形成由低壓小電流到高壓大電流的系列產品。同時，非對稱晶閘管、逆導晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管等晶閘管派生器件相繼問世，廣泛應用于各種變流裝置。由于它們具有體積小、重量輕、功耗小、效率高、響應快等優點，其研制及應用得到了飛速發展。 電力電子器件種類 由于普通晶閘管不能自關斷，屬于半控型器件，因而被稱作第一代電力電子器件。在實際需要的推動下，隨著理論研究和工藝水平的不斷進步，電力電子器件在容量和類型等方面得到了很大發展，先后出現了GTR、GTO、功率MOSET等自關斷、全控型器件，被稱為第二代電力電子器件。近年來，電力電子器件正朝著復合化、模塊化及功率集成的方向發展，如IGPT、MCT、HVIC等就是這種發展的產物。 1，電力整流管 整流管產生于本世紀40年代，是電力電子器件中結構最簡單、使用最廣泛的一種器件。目前已形成普通整流管、快恢復整流管和肖特基整流管等三種主要類型。其中普通整流管的特點是：漏電流小、通態壓降較高(10～18V)、反向恢復時間較長(幾十微秒)、可獲得很高的電壓和電流定額。多用于牽引、充電、電鍍等對轉換速度要求不高的裝置中。較快的反向恢復時間(幾百納秒至幾微秒)是快恢復整流管的明顯特點，但是它的通態壓降卻很高(16～40V)。它主要用于斬波、逆變等電路中充當旁路二極管或阻塞二極管。肖特基整流管兼有快的反向恢復時間(幾乎為零)和低的通態壓降(0.3～0.6V)的優點，不過其漏電流較大、耐壓能力低，常用于高頻低壓儀表和開關電源。目前的研制水平為:普通整流管(8000V/5000A/400Hz);快恢復整流管(6000V/1200A/1000Hz);肖特基整流管(1000V/100A/200kHz)。 電力整流管對改善各種電力電子電路的性能、降低電路損耗和進步電源使用效率等方面都具有非常重要的作用。隨著各種高性能電力電子器件的出現，開發具有良好高頻性能的電力整流管顯得非常必要。目前，人們已通過新奇結構的設計和大規模集成電路制作工藝的運用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管的優點于一體的具有MPS、SPEED和SSD等結構的新型高壓快恢復整流管。它們的通態壓降為1V左右，反向恢復時間為PIN整流管的1/2，反向恢復峰值電流為PIN整流管的1/3。 2，晶閘管及其派生器件 晶閘管誕生后，其結構的改進和工藝的改革，為新器件的不斷出現提供了條件。1964年，雙向晶閘管在GE公司開發成功，應用于調光和馬達控制;1965年，小功率光觸發晶閘管出現，為其后出現的光耦合器打下了基礎;60年代后期，大功率逆變晶閘管問世，成為當時逆變電路的基本元件;1974年，逆導晶閘管和非對稱晶閘管研制完成。 普通晶閘管廣泛應用于交直流調速、調光、調溫等低頻(400Hz以下)領域，運用由它所構成的電路對電網進行控制和變換是一種簡便而經濟的辦法。不過，這種裝置的運行會產生波形畸變和降低功率因數、影響電網的質量。目前水平為12kV/1kA和6500V/4000A。 雙向晶閘管可視為一對反并聯的普通晶閘管的集成，常用于交流調壓和調功電路中。正、負脈沖都可觸發導通，因而其控制電路比較簡單。其缺點是換向能力差、觸發靈敏度低、關斷時間較長，其水平已超過2000V/500A。 光控晶閘管是通過光信號控制晶閘管觸發導通的器件，它具有很強的抗干擾能力、良好的高壓盡緣性能和較高的瞬時過電壓承受能力，因而被應用于高壓直流輸電(HVDC)、靜止無功功率補償(SVC)等領域。其研制水平大約為8000V/3600A。
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