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MATLAB窄轨矿用牵引电机车控制系统的仿真研究(3)

时间:2016-11-22 20:11来源:毕业论文
2) 晶闸管 自1957年美国通用电气公司GE研制出第一个晶闸管开始,其结构的改进和工艺的改革,为新器件开发研制奠定了基础,其后派生出各种系列产品。


2) 晶闸管
自1957年美国通用电气公司GE研制出第一个晶闸管开始,其结构的改进和工艺的改革,为新器件开发研制奠定了基础,其后派生出各种系列产品。1964年,GE公司成功开发双向晶闸管,将其应用于调光和马达控制;1965年,小功率光触发晶闸管问世,为其后出现的光耦合器打下了基础;60年代后期,出现了大功率逆变晶闸管,成为当时逆变电路的基本元件;逆导晶闸管和非对称晶闸管于1974年研制完成。
晶闸管只能由门极控制导通,导通后门极便失去控制作用,因此称之为半控型器件,普通晶闸管(Thysister)是目前阻断电压最高、流过电流最大、承受 、 能力最强的电力电子器件,现在已能生产8kV/4kA和6kV/6kA的晶闸管。但由于PN结的载流子积蓄效应,开关频率只能在500Hz以下。
3) 门极可关断晶闸管(GTO)
GTO可达到晶闸管相同水平的电压、电流等级,工作频率也可扩展到1kHz。1964年,美国第一次试制成功了0.5kV/10A的GTO。自70年代中期开始,GTO的研制取得突破,相继出世了1300V/600A、25OOV/I000A、4500V/2400A的产品,目前已达到9kV/25kA/0.8kHz及6 kV/6kA/1kHz的水平。GTO包括对称、非对称和逆导三种类型。非对称GTO相对于对称GTO,具有通态压降小、抗浪涌电流能力强、易于提高耐压能力(3000v以上)的特点。逆导型GTO,由于是在同一芯片上将GTO与整流二极管反并联制成的集成器件,因此不能承受反向电压,主要用于中等容量的牵引驱动中。
在当前各种自关断器件中,GTO容量最大,工作频率最低, 通态压降大、 及 耐量低,需要庞大的吸收电路。但其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势,因此它在中高压领域中必将占有一席之地。
4)  大功率晶体管(GTR)
GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件,20世纪70年代中期,双极性晶体管(BJT)扩展到高功率领域,产生大功率晶体管(GTR),它由基极(B)电流 的正、负控制集电极(C)和发射极(E)的通、断,也属全控型器件。由于能承受上千伏电压,具有大的电流密度和低的通态压降,曾经风靡一时,在20世纪七八十年代成为逆交器、变频器等电力电子装置的主导功率开关器件,开关频率可达5kHz。但是GTR存在许多不足:①对驱动电流波形有一定要求,驱动电路较复杂;②存在局部热点引起的二次击穿现象,安全工作区(SOA)小;③通态损耗和关断时存储时间( )存在矛盾,要前者小必须工作于深饱和,而如深饱和, 便长,既影响开关频率,又增加关断损耗大;④承受 及 能力低;⑤单管电流放大倍数小,为增加放大倍数,联成达林顿电路又使管压降增加等等,而为改善性能(抑制 及 ,改变感性负载时的动态负载线使在SOA内,减小动态损耗),运用时必须加缓冲电路。目前的器件水平约为:1800V/800 ,2kHz;1400V/600 ,2kHz;600V/3 ,100kHz。
5)  功率MOSFET
功率MOSFET是一种电压控制型单极晶体管,它是通过栅极电压来控制漏极电流的,因而它的一个显著特点是驱动电路简单、驱动功率小;仅由多数载流子导电,无少子存储效应,高频特性好,工作频率高达100kHz以上,为所有电力电子器件中频率之最,因而最适合应用于开关电源、高频感应加热等高频场合;没有二次击穿问题,安全工作区广,耐破坏性强。功率MOSFET的缺点是电流容量小、耐压低、通态压降大,不适宜运用于大功率装置。顺便强调一下,由于MOSFET管内阻与电压成比例,它在要求低压(3.3~1V)电源的电脑和通信等领域则可大显身手,目前MOSFET的导通电阻可减小至6~10 ,主要用于高频开关电源的同步电流。
6)  绝缘栅双极晶体管(IGBT)
20世纪80年代绝缘栅双极晶体管是一种复合型器件,综合了少子器件(GTO、GTR)和多子器件(MOSFET)各自的优良特性,既有输入阻抗高,开关速度快,驱动电路简单的优点,又有输出电流密度大,通态压降下,电压耐量高的长处。 MATLAB窄轨矿用牵引电机车控制系统的仿真研究(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_165.html
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