《电力电子技术》教学教案.ppt

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1、《电力电子技术》目录引言电力电子器件电力电子电路脉宽调制（PWM）技术和软开关技术2引言什么是电力电子技术？电力电子技术的发展史电力电子技术的应用31.什么是电力电子技术电子技术:信息电子技术电力电子技术信息电子技术——模拟电子技术和数字电子技术。（主要进行信息处理）电力电子技术——应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。（主要进行电力变换）4电力电子技术两个分支变流技术（电力电子器件应用技术）用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，及构成电力电子装置和电力电子系统

2、的技术——电力电子技术的核心电力电子器件制造技术——电力电子技术的基础5变流技术电力——交流和直流两种从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流电力变换四大基本类型交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流进行电力变换的技术称为变流技术输入输出交流直流直流整流直流斩波交流交流电力控制变频、变相逆变6描述电力电子学的倒三角形★72.电力电子技术的发展史电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。81904年出现了电子管能在

3、真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。电动机—直流发电机组和水银整流器广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电等。各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。9晶闸管1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，这标志着电力电子技术的诞生。晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流器和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。工业的迅速发展也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶

4、闸管变流技术的发展而确立的。全控型器件（复合型器件）80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得到迅猛的发展。★103.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）电子装置用电源5）家用电器6）其他（不间断电源（UPS）、航天飞行器中的各种电子仪器所需电源）★11电力电子器件概述电力电子器件（IGBT）电力电子器件器件辅助电路电力电子器件器件的串联和并联使用12概述电力电子器件的概念和特征电力电子器件的分类13电力电子器件的概念

5、和特征电力电子器件——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。同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征14同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力。电力电子器件一般都工作在开关状态。实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。为保证不致于因损耗散发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。★15电力电子器件的分类(1)半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。

6、(2)全控型器件——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。(3)不可控器件——不能用控制信号来控制其通断。16电力电子器件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。（电力MOSFET和SIT）双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。（电力二极管、晶闸管、GTO、GTR和SITH）复合型器件——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。（IGBT和MCT）17电力电子器件的分类1.不可控器件——电力二极管2.半控型器件—

7、—晶闸管3.典型全控型器件（1）门极可关断晶闸管（2）电力晶体管（3）电力场效应晶体管（4）绝缘栅双极晶体管★18绝缘栅双极晶体管1.IGBT的结构和工作原理三端器件：栅极G、集电极C和发射极E图IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号★19IGBT的结构（显示图）图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT（N-IGBT）。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面积的P+N结J1。——使IGBT导通时由P+注入区向N基

8、区发射少子，从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。RN为晶体管基区内的调制电阻。20MOSFET工作的基本原理★21IGBT的原理驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。导通：，uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供