功率开关器件的分类 功率开关器件的选型原则

逆变电路中的功率开关器件是实现直流电转换为交流电的关键元件，其主要作用是在控制信号的作用下，将直流电源输出的电能转换为交流电能。在逆变电路中，功率开关器件的性能直接影响到整个逆变器的效率、可靠性和安全性。本文将对逆变电路中的功率开关器件进行详细介绍。

传统的逆变器电路是由许多的分离元器件和模拟集成电路等构成的，这种电路结构元器件数量多，波形质量差，控制电路繁琐复杂。随着逆变技术高效率、大容量的要求和逆变技术复杂程度的提高，需要处理的信息量越来越大，而微处理器和专用电路的发展满足了逆变器技术发展的要求。

逆变驱动电路。光伏系统逆变器的逆变驱动电路主要是针对功率开关器件的驱动要得到好的PWM脉冲波形，驱动电路的设计很重要。随着微电子和集成电路技术的发展，许多专用多功能集成电路的陆续推出，给应用电路的设计带来了极大的方便，同时也使逆变器的性能得到极大的提高。例如，各种开关驱动电路SG3524、SG3525TL494、IR2130、TLP250等，在逆变器电路中得到广泛应用。

逆变控制电路。光伏逆变器中常用的控制电路主要是为驱动电路提供符合要求的逻2)辑与波形，如PWM、SPWM控制信号等，从8位的带有PWM口的微处理器到16位的单片机，直至32位的DSP器件等，使先进的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制技术、模糊逻辑控制技术等在逆变器中得到应用。在逆变器中常用的微处理器电路有MP16、8XC196MC、PIC16C73、68HC16、MB90260、PD78366、SH7034、M37704、M37705等，常用的专用数字信号处理器(DSP)电路有TMS320F206、TMS320F240、M586XX、DSPIC30、ADSP-219XX等。

一、功率开关器件的分类

根据工作原理和结构特点，功率开关器件主要分为以下几类：

双极型晶体管(BJT)：双极型晶体管是一种电流驱动型功率开关器件，具有高电压、大电流承受能力，但导通损耗较大，适用于低频率、高压应用场合。

绝缘栅双极晶体管(IGBT)：绝缘栅双极晶体管是一种电压驱动型功率开关器件，具有较低的导通损耗和较高的开关速度，广泛应用于中等功率范围的逆变器。

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)：金属氧化物半导体场效应晶体管是一种电压驱动型功率开关器件，具有较低的导通损耗和较高的开关速度，适用于高频、低压应用场合。

碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带半导体器件：这些新型半导体器件具有更高的工作频率、更低的导通损耗和更高的温度稳定性，适用于高功率、高温、高频应用场合。

二、功率开关器件的选型原则

在逆变电路中，选择合适的功率开关器件对于提高整个逆变器的性能至关重要。在选择功率开关器件时，主要需要考虑以下几个方面：

电压和电流等级：根据逆变电路的输入电压和输出电流要求，选择合适耐压和额定电流的功率开关器件。

开关频率：根据逆变电路的工作频率要求，选择合适开关速度的功率开关器件。一般来说，开关频率越高，逆变器的体积和重量越小，但开关损耗越大。

导通损耗和开关损耗：导通损耗是指功率开关器件在导通状态下产生的热量，而开关损耗是指功率开关器件在开通和关断过程中产生的热量。选择低导通损耗和低开关损耗的功率开关器件，可以提高逆变器的效率。

温度稳定性：根据逆变电路的工作环境和散热条件，选择具有较高温度稳定性的功率开关器件。

价格和供应情况：在满足性能要求的前提下，尽量选择性价比较高的功率开关器件。同时，要考虑供应商的技术支持和售后服务能力。

三、功率开关器件的保护措施

为了确保逆变电路的安全运行，需要对功率开关器件采取一定的保护措施，主要包括以下几点：过压保护：通过设置过压保护阈值，防止输入电压超过功率开关器件的最大耐压值。

过流保护：通过设置过流保护阈值，防止负载短路或故障导致的电流过大损坏功率开关器件。

过热保护：通过监测功率开关器件的温度，当温度超过设定阈值时，采取降低工作频率或关闭功率开关器件等措施，防止过热损坏。