电力电子器件 (绪论)课件.ppt

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1、绪论1、什么是电力电子技术电力电子器件制造技术电电力电子技术子变流技术技数字电子技术术信息电子技术模拟电子技术电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力变换的四种类型交流直流（AC/DC变换）直流交流（DC/AC变换）直流直流（DC/DC变换）交流交流（AC/AC变换）交流直流变换称为整流直流交流变换称为逆变统称为变流技术电力电子技术的倒三角描述：电子学：电路、器件电力学：静止装置、旋转装置（电机等）控制理论：连续、离散电力电子技术与电子学的关系：相同点：器件制造的理论基础相同；制造设备通用

2、；电路分析方法基本一致（应用目的不同）。放大状态相异点：工作状态不同开关状态电力电子技术与电力学的关系：电力电子技术广泛应用于电气工程中，是《电气工程》学科的一个分支，并且是目前此学科中最为活跃的一个分支。电力电子技术与控制理论的关系：电力电子技术可看成是弱电控制强电的技术，是弱－强电之间的接口，而控制理论是实现这种接口的一条纽带。由倒三角可看出：电力电子技术是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。2、电力电子技术的发展史电力电子器件的发展对于电力

3、电子技术的发展起着决定性的作用：１９０４年：真空电子管１９４７年：晶体管１９５７年：晶闸管７０年代后期：全控型器件８０年代后期：绝缘栅双极型晶体管(IGBT）功率集成模块（PIC）2、电力电子技术的发展史电力电子器件的发展对于电力电子技术的发展起着决定性的作用：１９０４年：真空电子管１９４７年：晶体管１９５７年：晶闸管７０年代后期：全控型器件８０年代后期：绝缘栅双极型晶体管(IGBT）功率集成模块（PIC）电路工作频率不断提高：主要是解决小型化的问题，随之而来的问题是开关损耗也随之增大。软开关技术：零电压开关Ｚ

4、ＶＳ零电流开关ＺＣＳ功率损耗：Ｐ＝ＵＩ在器件的开关瞬间，只要使Ｕ或Ｉ任一项为零，则损耗为零。3、电力电子技术的应用１).一般工业２).交通运输３).电力系统４).电源５).家用电器６).其它电力电子技术在军事装备中的应用举例１).炮塔电传动项目五九五九Ｄ直流调速(ＰＷＭ)六三A：交流调速（水陆装甲车）坦克交流数字电驱动系统（电动坦克）２).蓄电池自动充电技术研究项目ＤＬ－１Ｂ.ＤＬ－１Ｃ野外充电车.ＳＭＣ充电柜.放电柜.野外充电方舱.4、电力电子技术的发展方向器件的发展方向：大容量（高功率）、高频率、易驱动、通

5、态压降低、功率集成模块。高频器件的技术性能指标衡量标准：容量×工作频率交流电路与控制的发展方向使电力电子装置无公害化即绿色化。其含义为：cos＝１、输入电流正弦无谐波、器件的电压和电流过零切换、避免装置对电网与负载的电磁辐射和射频干扰。本教材由三大部分组成第一部分电力电子器件全书的基础晶闸管仍占重要地位，但IGBT、电力MOSFET已成为本章的重点。第二部分各种电力电子电路全书的主体第二－五章讲述了四大类型基本变流电路：AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC第八章讲述了由各种基本变流电路组合而成的组合变

6、流电路。第三部分讲述对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。第一章电力电子器件1.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征第一章电力电子器件电力电子器件是电力电子的基础主电路：直接承担电能的变换或控制任务的电路。电力电子器件：在主电路中实现电能的变换或控制的电子器件。与微电子电路（信息电子电路）器件相比其特征：1.处理的功率很大2.工作在开关状态3.一般需要有专用驱动电路4.工作时需要安装散热器1.1.2应用电力电子器件的系统组成常用系统组成：主电路、控制电路、驱动电路三部分。控制电路主电

7、路检测电路驱动电路1.1.3电力电子器件的分类按控制程度分类：1）半控型器件控制信号可控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。2）全控型器件控制信号既可控制其导通，又可控制其关断的器件。3）不可控器件不能用控制信号控制其通断的器件。按控制信号的性质分类：1）电流驱动型通过从控制端注入或抽出电流来实现器件的导通或关断控制。2）电压驱动型通过在控制端施加一定的电压信号就可以控制器件的导通或关断控制。此类器件称为场控器件或场效应器件单极型器件（多子器件）：只有一种载流子参与导电的器件双极型器件（少子器件）：有两种载

8、流子参与导电的器件1.1.4本章内容和学习要点要点：掌握电力电子器件的基本外特性。1.2不可控器件---电力二极管1.2.1PN结与电力二极管的工作原理PN结处的两种运动：扩散运动：由于P区、N区空穴和电子的浓度有差别，造成各区的多数载流子（多子）向另一区移动。漂移运动：内电场吸引对方区内的少子（对本区而言是多子）向本区运动。扩散与漂移运动既相互联系又相互制约，最终达到动态平衡。电导调