《型电力电子器》ppt课件

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1、第1章电力电子器件1.1电力电子器件概述1.2典型电力电子器件的特性和参数1.3电力电子器件的应用11.1电力电子器件概述电力电子器件：直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：半控型器件（Thyristor）——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（IGBT,MOSFET)——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。不可控器件(PowerDiode)——不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。2电流驱动型——通过从控制端注入或者

2、抽出电流来实现导通或者关断的控制。特点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大,驱动电路较复杂电压驱动型（场控器件）——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。1.1电力电子器件的概述按照驱动电路信号的性质，分为两类：3硅（多晶硅和单晶硅）碳化硅、金刚石1.1电力电子器件的概述按照芯片材料分为两类：按照集成度分为三类：分立型功率模块集成电路41.1电力电子器件的概述按照器件内部电子和空穴参与导电的情况，分为三类：单

3、极型——由一种载流子参与导电的器件双极型——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件51.2.1不可控器件—电力二极管(PowerDiode)1.2典型电力电子器件整流管产生于本世纪40年代，是电力电子器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。目前已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管等三种主要类型。电力整流管对改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面都具有非常重要的作用。6电力二极管的基本特性1)静态特性IOIFUTOUFU门槛电压UTO正向电压降UF2)动态特性I

4、FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdtUFPuiiFuFtfrt02V关断过程开通过程7电力二极管的特点和应用普通整流管的特点是：漏电流小、通态压降较高(10～18V)、反向恢复时间较长(几十微秒)、可获得很高的电压和电流定额。多用于牵引、充电、电镀等对转换速度要求不高的装置中。较快的反向恢复时间(几百纳秒至几微秒)是快恢复整流管的显著特点，但是它的通态压降却很高(16～40V)。它主要用于斩波、逆变等电路中充当旁路二极管或阻塞二极管。8电力二极管的特点和应用肖特基整流管兼有快的反向恢复时间(几乎为零)和低

5、的通态压降(0.3～0.6V)的优点，不过其漏电流较大、耐压能力低，常用于高频低压仪表和开关电源。目前的研制水平为:普通整流管(8000V/5000A/400Hz)快恢复整流管(6000V/1200A/1000Hz)肖特基整流管(1000V/100A/200kHz)。91.2.2半控器件—晶闸管（Thyristor），又称可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）普通晶闸管广泛应用于交直流调速、调光、调温等低频(400Hz以下)领域，运用由它所构成的电路对电网进行控制和变换是一种简便而经济的办法。不过，这种

6、装置的运行会产生波形畸变和降低功率因数、影响电网的质量。目前水平为12kV/1kA和6500V/4000A。在特大功率的工频开关应用中，晶闸管以其耐压高、通态压降小、通态功耗低而应用在高压直流输电（HVDC）、动态无功功率补偿、超大电流电解等场合占有优势。10正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1）静态特性晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG晶闸管的基本特性100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA晶闸管的开通和关断过程波形2）动态特性11晶闸管的

7、主要参数——电压定额断态重复峰值电压UDRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压URRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压UT——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。使用注意：12晶闸管的主要参数——电流定额通态平均电流IT(AV）——在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所

8、允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。——使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。维持电流IH——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流