电力电子器件课件.ppt

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1、《电力电子技术》电子教案第1章电力电子器件第1章电力电子器件（4学时）1.1电力电子器件概述1.2不可控器件——电力二极管1.3半控型器件——晶闸管1.4典型全控型器件（POWERMOSFET、IGBT）1.5其他新型电力电子器件（自学）1.6电力电子器件的驱动1.7电力电子器件的保护1.8电力电子器件的串联和并联使用（自学）小结2本章内容和学习要点掌握各种器件（电力二极管、晶闸管、IGBT和POWERMOSFET）的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题；掌握电力电子器件的驱动、保护方法和了解串、并联使用；了

2、解电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性曲线的使用方法，这是在实际中正确应用电力电子器件的两个基本要求；最重要的是掌握其基本特性。■31.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.2应用电力电子器件的系统组成1.1.3电力电子器件的分类41.1电力电子器件概述电力电子器件（powerelectronicdevice）——可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件；主电路（mainpowercircuit）——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。广义上分为两类:电真空器件(

3、汞弧整流器、闸流管等电真空器件)半导体器件(采用的主要材料仍然是硅)■1.1.1电力电子器件的概念和特征51.1.1电力电子器件的概念和特征同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：(1)能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力是最重要的参数。其处理电功率的能力小至毫瓦（mW）级，大至兆瓦（GW）级,大多都远大于处理信息的电子器件。■61.1.1电力电子器件的概念和特征(2)电力电子器件一般都工作在开关状态导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定。阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为

4、零，而管子两端电压由外电路决定。电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单往往用理想开关来代替。■71.1.1电力电子器件的概念和特征(3)实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。在主电路和控制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路。(4)为保证不致于因损耗产生的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。导通时器件上有一定的通态压降，形成通

5、态损耗。■81.1.1电力电子器件的概念和特征阻断时器件上有微小的断态漏电流流过，形成断态损耗；在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗和关断损耗，总称开关损耗；通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因；器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素；对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一。■91.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成图1-1电力电子器件在实际应用中的系统组成■10111.1

6、.2应用电力电子器件的系统组成控制电路：按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能；检测电路：电压传感器PT、电流传感器CT；电气隔离：通过光、磁等来传递信号；保护电路：过压保护、过流保护；■电力电子装置结构图（正面内部）12电力电子装置结构图（背面内部）13电力电子装置结构图（控制部分）14电力电子装置结构图（主回路部分）15电力电子装置结构图（驱动与保护部分）16电力电子装置结构图（变压器部分）17开关磁阻电动机（SRM）定子、转子结构图186/4极SRM剖面示意图8/6极

7、SRM剖面示意图SRM磁场变化示意图19SRM控制系统原理图SRM控制系统结构图20SRM控制系统主电路结构图SRM控制系统主电路通断过程图SRM运行中振动示意图21SRM运行示意图221.1.3电力电子器件的分类半控型器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管（GTO）不可控器件电力二极管（PowerDiode）只有两个端子，器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自

8、关断器件。晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定全控型器件通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。按照器件能够被控制电路信号所