電氣自動(dòng)化技術(shù)詳談

　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)溝迅猛發(fā)展，原有的電力傳動(dòng)（電子拖動(dòng)）控制的概念已經(jīng)不能充分概抓現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化系流中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。而且，電力拖動(dòng)控制已經(jīng)走出工廠，在交通、農(nóng)場(chǎng)、辦公室以及家用電器等領(lǐng)域獲得了廣泛運(yùn)用。它的研究對(duì)象已經(jīng)發(fā)展為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，下面僅對(duì)有關(guān)電氣自動(dòng)化技術(shù)的新發(fā)展作一些介紹。 1 全控型電力電子開(kāi)關(guān)逐步取代半控型晶閘管 50年代末出現(xiàn)的晶閘管標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)控制的新紀(jì)元。它是第一代電子電力器件，在我國(guó)至今仍廣泛用于直流和交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)。隨著交流變頻技術(shù)的興起，相繼出現(xiàn)了全控式器件——gtr、gto、p—moseft等。這是第二代電力電子器件。由于目前所能生產(chǎn)的電流／電壓定額和開(kāi)關(guān)時(shí)間的不同，各種器件各有其應(yīng)用范圍。 gtr的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響而變化和熱容量小、過(guò)流能力低等問(wèn)題，使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設(shè)計(jì)出合適的保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路上，這也使得電路比較復(fù)雜，難以掌握。 gto是一種用門極可關(guān)斷的高壓器件，它的主要缺點(diǎn)是關(guān)斷增益低，一般為4～5，這就需要一個(gè)十分龐大的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路，且它的通態(tài)壓降比普通晶閘管高，約為2～4.5v，開(kāi)通di／dt和關(guān)斷dv／dt也是限制gto推廣運(yùn)用的另一原因，前者約為500a／us，后者約為500v／us，這就需要一個(gè)龐大的吸收電路。由于gtr、gto等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進(jìn)廠新一代具有高輸入阻抗的mos結(jié)構(gòu)電力半導(dǎo)體器件的一切。功率mosfet是一種電壓驅(qū)動(dòng)器件，基本上不要求穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電路只需要在器件開(kāi)通時(shí)提供容性充電電流，而關(guān)斷時(shí)提供放電電流即可，因此驅(qū)動(dòng)電路很簡(jiǎn)單。它的開(kāi)關(guān)時(shí)間很快，安全工作區(qū)十分穩(wěn)定，但是p—mosfet的通態(tài)電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓p—mosfet造成了很大困難。 igbt是p—mosfet工藝技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)物，它兼有mosfet高輸入阻抗、高速特性和gtr大電流密度特性的混合器件。其開(kāi)關(guān)速度比p—mosfet低，但比gtr快；其通態(tài)電壓降與gtr相擬約為1．5～3．5v，比p—mosfet小得多，其關(guān)斷存儲(chǔ)時(shí)間和電流卜降時(shí)間為別為0．2～0．4us和0．2～1．5us，因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩(wěn)定的安個(gè)工作區(qū)，較高的效率，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 mos控制晶閘管（mct）是一種在它的單胞內(nèi)集成了mosfet的品閘管，利用mos門來(lái)控制品閘管的開(kāi)通和關(guān)斷，具有晶閘管的低通態(tài)電壓降，但其工作電流密度遠(yuǎn)高igbt和gtr，在理論上可制成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開(kāi)關(guān)頻率，且其關(guān)斷增益極高。