新能源发电与控制技术 第2版 教学课件 作者 惠晶 第2章 电源变换和控制技术基础知识.ppt

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1、第2章电源变换和控制技术基础知识机械工业出版社1绪论—电力电子技术的发展与现状2.1常用电力电子器件及其分类2.2半导体功率器件的驱动与保护2.3常用脉宽调制（PWM）技术2.4现代电力电子的应用—电源变换的基本拓扑2.5电力电子技术的发展趋势主要内容机械工业出版社2◆现代电力电子技术的构成◆电力电子器件的发展历程◆半导体功率器件的现状◆电力电子装置的发展历程绪论电力电子技术的发展与现状机械工业出版社31.现代电力电子技术（电力电子学）的构成◆电力技术（电力设备、电力网络）◆电子技术（电子器件、电子电路）◆控制技术（连续、离散）机械

2、工业出版社41974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角机械工业出版社52.电力电子器件的发展历程机械工业出版社63.半导体功率器件的现状机械工业出版社74.电力电子装置的发展历程1）从低频（工频）技术为主的传统电力电子学，向以高频技术为主的现代电力电子学方向转变。2）电力电子装置的发展起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件（SCR），先后经历了：整流器、逆变器、开关电源（UPS）和变频器时代。3）20世纪80年代末期和90年代初期以功率MOSFET和IGBT为代表的集高频、高压和大电流于一身的全控型功率半

3、导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。机械工业出版社82.1常用电力电子器件及其分类◆电力电子及其特性◆电力电子器件的分类◆几种典型的电力电子器件机械工业出版社92.1.1电力电子器件的特征和分类电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是实现电能的传输、变换或控制的电子器件。1.电力电子器件具有的主要特征①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征参数；②电力电子器件往往工作在开关状态；③在实际应用中因此需要驱动电路对控制信号进行放大。机械工业出版社102.电力电子器件的分类（1）按可控性分类1）不控型器件

4、：不能用控制信号控制其导通和关断的电力电子器件。如，功率二极管（PowerDiode）、整流二极管等。机械工业出版社112）半控型器件：可以通过控制极（门极）控制器件导通，但不能控制其关断的电力电子器件。晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件(除GTO及MCT—MOSFET控制晶闸管等复合器件外)，器件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减小通态电流使其恢复阻断。机械工业出版社123）全控型器件：既可以通过器件的控制极（门极）控制其导通，又可控制其关断的器件。主要有：功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门

5、极可关断晶闸管（GTO）和电力场效应晶体管(P-MOS)等。机械工业出版社13（2）按驱动信号类型分类1)电流驱动型：通过对控制极注入或抽出电流，实现其开通或关断的电力电子器件称为电流驱动型器件，如Thyrister，GTR，GTO等。2)电压驱动型：通过对控制极和另一主电极之间施加控制电压信号，实现其开通或关断的电力电子器件称为电压驱动型器件，如P－MOSFET，IGBT等。机械工业出版社143.几种典型的电力电子器件不可控器件――电力二极管半控型器件――晶闸管电力场效应晶体管――P-MOSFET绝缘栅双极型晶体管――IGBT机械

6、工业出版社151.不可控器件――电力二极管（1）电力二极管的基本特性：电力二极管（PowerDiode）承受的反向电压耐力与阳极通流能力均比普通二极管大得多，但它的工作原理和伏安（V－A）特性与普通二极管基本相同，都具有正向导电性和反向阻断性。电力二极管的电路符号和静态特性（即伏安特性）如下图所示。图2-1电力二极管电路符号及伏安（V－A）特性机械工业出版社16（2）电力二极管的主要参数正向平均电流IF(AV)：电力二极管在连续运行条件时，器件在额定结温和规定的散热条件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。反向重复峰值电压UR

7、RM：指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压，通常是雪崩击穿电压URBO的2/3。机械工业出版社17正向通态压降UF：在额定结温下，电力二极管在导通状态流过某一稳态正向电流（IF）所对应的正向压降。正向压降越低，表明其导通损耗越小。反向恢复电流IRP及反向恢复时间trr：反向恢复时间trr通常定义为从电流下降为零至反向电流衰减至反向恢复电流峰值25％的时间。反向恢复电流IRP及恢复时间trr与正向导通时的正向电流IF及电流下降率diF/dt密切相关。反向恢复过程：受二极管PN结中空间电荷区存储电荷的影响，向正向导通的二极管施加

8、反向电压时，二极管不能立即转为截止状态，只有存储电荷完全复合后，二极管才呈现高阻状态。机械工业出版社182.半控型器件――晶闸管图2-2晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性优点：晶闸管可以承受的电压、电流在功率半导体中均为最高，具有价格