电力电子技术.ppt

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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1.5其他新型电力电子器件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7/19/202111.1电力电子器件概述1电力电子系统2电力电子系统的隔离3电力电子器件的特征4电力电子器件的分类7/19/202121电力电子系统电力电子系统—电力电子电路由驱动控制电路、检测电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成。主电路（PowerCircuit）在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变化或控制任务的电路。电

2、力电子器件（PowerElectronicDevice)直接用于处理电能主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。作用类似于信息电子电路中的电子器件。VTRu2ud7/19/202131电力电子系统电力电子系统—电力电子电路由驱动控制电路、检测电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成。检测电路检测主电路或应用现场信号的电路。保护电路保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行的电路。驱动控制电路按照系统工作要求形成控制信号，驱动电力电子器件在某一相位通断的电路。VTRu2ud7/19/20214主电路驱动电路检测电路控制信号电气隔离电气隔离电气隔离电

3、气隔离电气隔离2电力电子系统的隔离7/19/202151、电力电子器件所能处理电功率的能力一般远大于处理信息的电子器件。2、电力电子器件一般都工作在开关状态。3、电力电子器件的驱动电路为信息电子电路（弱电电路）。4、电力电子器件自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，因而一般都需要设计安装散热器。3电力电子器件的特征通态损耗断态损耗开通损耗开关损耗关断损耗7/19/202164电力电子器件的分类1.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的度分为以下三类半控型器件全控型器件能控制导通，不能控制关断｛晶闸管及其派生器件能控制导通，能控制关断｛绝缘栅双极晶体管电力

4、效应晶体管功率晶体管自关断器件7/19/20217不能控制通断，不需要驱动电路电力二极管不可控型器件｛只有两个端子2.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分为两类电流驱动型电压驱动型控制端通断注入电流抽出电流电压信号公共端控制端晶闸管(SCR)、功率晶体管(GTR)绝缘栅双极晶体管(IGBT)电力效应晶体管(MOSFET)7/19/202183.按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：单极型器件由一种载流子参与导电的器件双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型器件单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件晶闸管(S

5、CR)、功率晶体管(GTR)绝缘栅双极晶体管(IGBT)电力效应晶体管(MOSFET)7/19/202191.2不可控器件——电力二极管1.2.1电力二极管的结构与工作原理1.2.2电力二极管的基本特性1.2.3电力二极管的主要参数1.2.4电力二极管的主要类型7/19/2021101.2.1电力二极管的结构与工作原理外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。基本结构和信息电子电路中的二极管一样。a)外形b)结构c)电气图形符号7/19/202111PN结的形成P型半导体N型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－

6、－－－－－－－促进多子的扩散运动浓度差扩散的结果使空间电荷区变宽。形成空间电荷区内电场抑制多子的扩散运动,促进少子的漂移运动漂移使空间电荷区变薄。扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡时，空间电荷区的厚度固定不变,PN结形成。空间电荷区耗尽层阻挡层势垒区7/19/202112PN结加正压导通PN结变窄P接正、N接负IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–电导调制效应7/19/202113PN结加反压截止P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++

7、++－－－－－－－－－++++++－－－–+7/19/202114PN结变宽内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正–+PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN结加反压截止当施加的反向电压过大，反向电流会急剧增大，破坏PN结的截止状态。——反向击穿7/19/202115PN结的反向击穿雪崩击穿齐纳击穿热击穿当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。通过空间电荷区的电子和空穴，就会在电场作用下获得的能量增大，这些电子和空穴将不断地与晶体原子发

8、生碰撞，当电子和空穴的能量足够大时，通