电力电子技术03

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1、电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)2电力电子器件概述2.1电力电子器件的特征和分类电力电子器件，又称功率半导体器件，是电力电子电2.1.1电力电子器件的概念和特征路（变流技术）的基础1）概念:学习目的：电力电子器件（PowerElectronicDevice）ß了解电力电子器件概念、特点和分类——可直接用于主电路中，实现电能的变ß掌握主要电力电子器件的外特性及电压、电流和换或控制的电子器件。开关速度等性能。主电路（MainPowerCircuit）通过分析功率半导体器件的基本特性，将其简化为理想的开关模型。——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。采用器件

2、的理想开关模型，可使课程第二部分中对于电能变换器的分析变得更加简明和容易。2）分类:功率半导体器件的物理结构、详细特性及驱动和保电真空器件(汞弧整流器、闸流管)护电路将在课程的第四部分中深入学习。•学时：2半导体器件(采用的主要材料硅）哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.1电力电子技术哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.2电力电子技术电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)电力电子器件主要指半导体功率开关器件半导体功率开关与普通半导体器件有何区别?3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：电力电子器件的损耗电力电子器件能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电

3、子器件。通态损耗断态损耗电力电子器件一般都工作在开关状态。开关损耗电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。开通损耗关断损耗电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器通态损耗是器件功率损耗的主要成因。件，一般都要安装散热器。器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损耗的主要因素。哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.3电力电子技术哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.4电力电子技术电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)2.1.2电力电子系统的组成2.1.3电力电子器件的分类电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：

4、和以电力电子器件为核心的主电路组成。半控型器件（Thyristor）——通过控制信号可以控制其导通而不能控在主电路检测制其关断。控和控制电电路V路中附加全控型器件（GTO,GTR,MOSFET,IGBT)1制保护LR一些电——通过控制信号既可控制其导通又可控制其电路路，以保关断，又称自关断器件。控制电电路证电力电不可控器件(PowerDiode)驱动V子器件和路2——不能用控制信号来控制其通断,因此也就电路主电路整个系统不需要驱动电路。正常可靠电气隔离运行电力电子器件在实际应用中的系统组成哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.5电力电子技术哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电

5、子技术03.6电力电子技术电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)2.2电力二极管按照驱动电路信号的性质，分为两类：ß电力二极管结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50电流驱动型电压驱动型年代初期就获得应用。——通过从控制端——仅通过在控制端ß快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流注入或者抽出电流来和公共端之间施加一定和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地实现导通或者关断的的电压信号就可实现导位。通或者关断的控制。控制。从发展历程上看：首先开发了二极管，之后是晶闸管和晶体管系列器件。整流二极管及模块哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.7电力电子技术哈尔

6、滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.8电力电子技术电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)2.2.1电力二极管的静态特性理想化的特性可用来分析变换器的拓扑结构，但不能静态特性主要指伏安特性用作实际变换器的设计.A－阳极K－阴极（如，实际应用中应考虑器件损耗和散热问题等）正向偏置时导通，导通压降很小（1V）反向偏置时关断，只流过很小的（可忽略）漏电流。正常工作时，反偏电压不应超过击穿电压。哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.9电力电子技术哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术03.10电力电子技术电力电子器件概述(1)电力电子器件概述(1)2.2.2电力二极管

7、的动态特性2.2.3电力二极管的主要类型动态特性指开通和关断过程的特性。按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能，特别是反向恢复特性的不同来区分二极管不同的类型。1)普通二极管（GeneralPurposeDiode）又称整流二极管（RectifierDiode）开通时，导通速度快（与电路动态过程相比），可近其反向恢复时间较长，一般在5μs以上似为理想开关。多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路然而关断时，在电流降到零（并稳定）之前出现反