最新电力电子技术课件教学讲义ppt.ppt

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1、电力电子技术课件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1.1.2电力电子器件的基本类型1.1.3电力电子器件的模块化与集成化1.1.4电力电子器件的应用领域21.1.1电力电子器件的概念和特征1.概念主电路（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。电力电子器件（PowerElectronicDevice)直接用于处理电能的主电路中，以开关方式实现电能的变换或控制的电子器件。33.按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况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

2、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71.1.3电力电子器件的模块化与集成化电力电子器件最初是单管结构、分立器件电力电子设备电力电子器件及其散热器、驱动、保护等电路结构松散、体积大、可靠性差、成本高电力电子器件的模块化与集成化结构紧凑、体积小、可靠性高、成本低8功率模块由若干功率开关器件与快速二极管组合而成单片集成式模块功率器件、驱动、保护等电路集成于一个硅片智能功率模块将具有驱动、自保护、自诊断功能的集成芯片再度与电力电子器件集成9表1-1电力电子器件类型名称中文名称英文名称分立器件不可控器件电力二极管PowerDiode半控型器件晶闸

3、管(可控硅)Thyristor(SCR)全控型器件电流控制器件电力晶体管(双极型晶体管)GTR(BJT)门极可关断晶闸管GTO电压控制器件电力场效应晶体管PowerMOSFET绝缘栅双极型晶体管IGBT场控晶闸管MCT静电感应晶体管SIT静电感应晶闸管SITH集成模块功率模块PowerModule单片集成模块SystemonaChip智能功率模块IPM101.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.2电力电子器件的基本类型1.1.3电力电子器件的模块化与集成化1.1.4电力电子器件的应用领域111.1.4电力电子器件的应用领域电力电子器件应

4、用广泛电力电子器件允许的开关频率与允许功率范围及主要应用领域121.2电力二极管结构和原理简单工作可靠现在仍大量应用于许多电气设备电力二极管（半导体整流管）20世纪50年代初获得应用应用快恢复二极管肖特基二极管斩波、逆变高频低压仪表、开关电源131.2电力二极管1.2.1PN结的工作原理1.2.2电力二极管的结构与基本特性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141.2.1PN结的工作原理电力二极管在本质上是一个PN节，只是加上电极引线、管壳封装。PN节的工作原理已经在模拟电子技术课程中涉及，不再展开讨论。图1-2电力二极管的外形、结构和

5、电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号15PN结的单向导电性：承受正向电压导通，承受反向电压截止PN结的正向导通状态PN结在正向电流很大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻状态。PN结的反向截止状态微弱的反向电流。16PN结反向击穿施加PN结反向电压过大反向电流急剧增大破坏PN结的反向截止状态PN结反向击穿反向电流急剧增大171.2.2电力二极管的结构与基本特性1.静态特性图1-4电力二极管的伏安特性电力二极管静态特性伏安特性正向电压为零，电流为零。正向电压较小，正向电流很小，几乎为零。正向电压升高至UTO，正向电流明显增加。门

6、槛、阈值电压正向电压大于UTO，正向电流线性增长。181.2.2电力二极管的结构与基本特性1.静态特性图1-4电力二极管的伏安特性电力二极管静态特性伏安特性值定一到大压电向正承受反向电压时只有微小而数值恒定的反向漏电流。正向电流IF对应的电力二极管两端的电压UF为其正向电压降。19零偏置正向偏置反向偏置过渡过程中，其电压—电流关系随时间而变化2.动态特性电力二极管的动态状态反映通态和断态之间转换过程的开关特性20电力二极管的关断在tF时刻外加电压突然反向。经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。td=t1-t0——延迟时间tf=t2-t1——

7、电流下降时间trr=td+tf——反向恢复时间普通：5～几十微秒快速：几百纳秒肖特基：几十纳秒a)IFtdtrrtfIRPt1t2UFURttFt0URP在关断之前有较大的反向电流，伴随明显的反向电压过冲。21注意：电流、电压反向问题过冲正偏压时，正向偏压降约为1V左右；导通时，二极管看成是理想开关元件，因为它的开通时间很短；但在关断时，它需要一个反向恢复时间（reverser-recoverytime）。影响二极管开关速度的主要因素是反向恢复时间。221.2.3电力二极管的主要参数正向平均电流IF(AV)在规定的管壳温度和散热条件下，所允许流过的最大工频正弦

8、半波电流的平均值。正向平均电流按照电流