电力电子器件概述(121)

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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——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本章小结及作业1电子技术的基础———电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础———电力电子器件本章主要内容：概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。介绍常用电力电子器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意问题。第1章电力电子器件·引言21.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.2应用电力电子器件

2、的系统组成1.1.3电力电子器件的分类1.1.4本章内容和学习要点1.1电力电子器件概述31）概念电力电子器件（PowerElectronicDevice）——可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路（MainPowerCircuit）——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。2）分类电真空器件(汞弧整流器、闸流管)半导体器件(采用的主要材料硅）仍然1.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件4能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往

3、需要由信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。1.1.1电力电子器件的概念和特征3）同处理信息的电子器件相比的一般特征5通态损耗是器件功率损耗的主要成因。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。主要损耗通态损耗断态损耗开关损耗关断损耗开通损耗1.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件的损耗6电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电路和控

4、制电路中附加一些电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行1.1.2应用电力电子器件系统组成电气隔离控制电路7半控型器件（Thyristor）——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（IGBT,MOSFET)——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。不可控器件(PowerDiode)——不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。1.1.3电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：8电流驱动型——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。电压驱动型——仅通

5、过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。1.1.3电力电子器件的分类按照驱动电路信号的性质，分为两类：9本章内容:介绍各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、并联使用这三个问题。学习要点:最重要的是掌握其基本特性。掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性曲线的使用方法。可能会对主电路的其它电路元件有特殊的要求。1.1.4本章学习内容与学习要点101.2.1PN结与电力二极管的工作原理1.2.2电力二极管的基本特性1.2.3电力二极

6、管的主要参数1.2.4电力二极管的主要类型1.2不可控器件—电力二极管111.2不可控器件—电力二极管·引言整流二极管及模块12电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号1.2.1PN结与电力二极管的工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK13状态参数正向导通反向截止反向击穿电流正向大几乎为零反向大电压维持1V反向大反向大阻态低阻态高阻态——二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特征。1.2.1PN结与电力二极管的工作原理PN结的状态141.2.2电力二极管的基本特性1)静态特性电力二极管的伏

7、安特性IOIFUTOUFU152)动态特性b)UFPuiiFuFtfrt02V电力二极管的动态过程波形a)正向偏置转换为反向偏置b)零偏置转换为正向偏置ta)FUFtFt0trrtdtft1t2URURPIRPdiFdtiRdti关断过程开通过程1.2.2电力二极管的基本特性16UFPuiiFuFtfrt02V开通过程1.2.2电力二极管的基本特性IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt关断过程延迟时间：td=t1-t0,电流下降时间：tf=t2-t1反向恢复时间：trr=td+tf恢复特性的软度

8、：下降时间与延迟时间的比值tf/td，或称恢复系数，用Sr表示。17额定电流——在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。1.2.3电力二极管的主要参数1)正向平均电流IF(AV)2）正向压降UF在指定温