门极关断(GTO)晶闸管 SCR在一段时间内,几乎是能够承受高电压和大电流的半导体器件。因此,针对SCR的缺点,人们很自然地把努力方向引向了如何使晶闸管具有关断能力这一点上,并因此而开发出了门极关断晶闸管。
GTO晶闸管的基本结构和SCR类似,它的三个极也是:阳极(A)、阴极(K)和门极(G)。其图行符号也和SCR相似,只是在门极上加一短线,以示区别。
GTO晶闸管的基本电路和工作特点是:
①在门极G上加正电压或正脉冲(开关S和至位置1)GTO晶闸管即导通。其后,即使撤消控制信号(开关回到位置0),GTO晶闸管仍保持导通。可见,GTO晶闸管的导通过程和SCR的导通过程完全相同。
②如在G、K间加入反向电压或较强的反向脉冲(开关和至位置2),可使GTO晶闸管关断。用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果,但其关断控制较易失败,故仍较复杂,工作频率也不够高。而几乎是与此同时,大功率管(GTR)迅速发展了起来,使GTO晶闸管相形见绌。因此,在大量的中小容量变频器中,GTO晶闸管已基本不用。但其工作电流大,故在大容量变频器中,仍居主要地位。
主要参数
⑴在截止状态时
①击穿电压Uceo和Ucex:能使集电极C和发射极E之间击穿的小电压。基极B开路是用Uceo表示,B、E间接入反向偏压时用Ucex 表示。在大多数情况下,这两个数据是相等的。
②漏电流Iceo 和 Icex:截止状态下,从C极流向E极的电流。B极开路时为 Iceo,B、E间反偏时为 Icex。
⑵在饱和状态时
① 集电极电流Icm:GTR饱和导通是的允许电流。
② 饱和压降Uces:当GTR饱和导通时,C、E间的电压降。
⑶在开关过程中
① 开通时间Ton:从B极通入正向信号电流时起,到集电极电流上升到0.9 Ics 所需要的时间。
② 关断时间Toff:从基极电流撤消时起,至Ic下降至0.1 Ics 所需的时间
开通时间和关断时间将直接影响到SPWM调制是的载波频率。通常,使用GTR做逆变管时的载波频率底于2KHz。
功率场效应晶体管(POWER MOSFET) 它的3个极分别是源极S、漏极D和栅极G
其工作特点是,G、S间的控制信号是电压信号Ugs。改变Ugs的大小,主电路的漏极电流Id也跟着改变。由于G、S间的输入阻抗很大,故控制电流几乎为0,所需驱动功率很小。和GTR相比,其驱动系统比较简单,工作频率也比较高。此外,MOSFET还具有热稳定性好、工作区大 等优点。
但是,功率场效应晶体管在提高击穿电压和增大电流方面进展较慢,故在变频器中的应用尚不能居主导地位。
怎样才能降低控制柜内的发热量呢?
当变频器安装在控制机柜中时,要考虑变频器发热值的问题。
根据机柜内产生热量值的增加,要适当地增加机柜的尺寸。因此,要使控制机柜的尺寸尽量减小,就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。
如果在变频器安装时,把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面,将会使变频器有70%的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量,所以对大容量变频器更加有效。
还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。注意:变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的,横着放散热会变差的!