电力电子技术 第1章 电力电子器件

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1、0.1电力电子学科的性质0.2电力电子技术简史0.3电力电子技术的主要内容绪论绪论7/20/20211电力电子技术研究用电子技术对能量的形式进行变换。电力电子技术是一门边缘学科。横跨电力工程、电子技术和自动控制三大领域。0.1电力电子技术学科的性质7/20/2021280年代则有了另一个功率器件：绝缘栅双极晶闸管（IGBT）。接着开发的是场控晶闸管（MCT）。0.2电力电子技术的发展简史电力电子技术早在1900年初就已出现，但当时很杂乱，不能称为真正的学科。1956年，美国贝尔电话公司的John.mell制造出世界上第一个晶闸管，1957年，得到了商业化应

2、用。、一般把1957年作为电力电子技术诞生的时间。70年代初期出现了大功率晶体管(GTR)，70年代末又有功率场效应晶体管（PowerMOSFET）。7/20/202130.3电力电子技术的主要内容1.AC-CD，把交流电变为直流电，称为整流。2.CD-AC，把直流电变为交流电，这是整流的逆过程，称为逆变。3.AC1-AC2，把一种形式的交流电变为另一种形式的交流电。若变换前后频率不变，称为交流调压，若变换前后频率变化，称为变频。4.DC1-DC2,对直流电压的大小进行变换，称为斩波。5.无触点电子开关。7/20/202140.4电力电子技术的应用矿业开发

3、工业控制电力机车直流输电军事家用电器农业生产文化娱乐办公自动化机器人7/20/20215第1章电力电子器件电力电子器件11.1单向导电器件21.2晶闸管31.3全控器件41.4新型电力电子器件51.5电力电子器件的驱动61.6电力电子器件的保护71.7电力电子器件的缓冲电路7/20/20216电力电子器件的种类7/20/20217各类电力电子器件的应用范围7/20/202181.1单向导电器件早期的器件，如真空的电子二极管、充有某种气体的离子管以及水银整流器。也出现过一些固体的单向导电器件，如用氧化铜、硒等制成的整流器件。工业生产还曾大量采用交－直机组。早

4、期的单向导电器件上述器件都有很严重的缺陷。氧化铜和硒片制成的整流器件耐压很低，它们的反向漏电流也较大。电子管内有灯丝，寿命短，体积大，玻璃封装，易碎。水银整流器内含有毒的汞蒸汽。交－直机组工作时伴随着机械运动，从而出现了噪声、振动、摩擦等问题，使得效率降低，维修量大。7/20/20219功率二极管的工作频率有很大的差别，使用时要根据工作频率合理选择。1.1单向导电器件功率二极管的注意事项正确理解额定电压的含义。额定电压指二极管承受最大电压的瞬时值。如一个二极管两端加220V的正弦电压，其有效值为220V，但其最大瞬时值为正确理解额定电流的含义。二极管的额定

5、电流为其能够承受的正弦半波电流的最大平均值.7/20/2021101.2晶闸管1.2.1晶闸管的结构和工作原理11.2.2晶闸管的特性21.2.3晶闸管的主要参数31.2.4国产晶闸管的型号47/20/202111晶闸管的外形和电路符号螺栓式模块平板式TO-2201.2.1晶闸管的结构和工作原理7/20/202112晶闸管可以等效成2个三极管1.2.1晶闸管的结构和工作原理7/20/202113要使晶闸管从阻断态转为导通态，必须同时满足以下条件：1.阳极与阴极之间加正向电压，UAK>0。2.门极与阴极之间加正向电压，UGK>0。要使晶闸管从导通态转为阻断状

6、态，需满足以下条件之一：1.使阳极电流接近0，IA=0。2.在阳极与阴极之间加反向电压，UAK<0。实验电路晶闸管的外部特性1.2.2晶闸管的特性7/20/202114晶闸管的阳极特性曲线1.在无门极电流时，当A-K之间加正向电压，阳极只有很小的漏电流。2.当阳极电压增大到一定值时，器件会从阻断态转为导通态，称为“硬开通”。3.A-K之间加反向电压，会出现很小的反向漏电流，当电压达到一定值时，会出现“击穿”。1.2.2晶闸管的特性7/20/2021151.2.3晶闸管的主要参数——电压参数断态不重复峰值电压UDSM和断态重复峰值电压UDRM这一参数用来衡量

7、晶闸管对正向电压的耐受能力。当正向电压高至UBO时，即使没有门极电流晶闸管也会进入导通状态，在工程应用中这是不允许的。实际上，在电压接近UBO时，阳极电流就开始增大，这一点就是不重复峰值电压UDSM。由于普通型晶闸管多用于50Hz的交流电，重复峰值电压UDRM是针对器件50Hz的正弦半波电压的承受能力设置的，规定UDRM=0.9UDSM。17/20/2021161.2.3晶闸管的主要参数——电压参数反向不重复峰值电压URSM和反向重复峰值电压URRM这一参数用来衡量晶闸管的反向电压的耐受能力。当反向电压高至UBR时，晶闸管会进入击穿状态，在电压接近UBR时

8、，阳极电流就开始增大，这一点就是不重复峰值电压URSM。同样，反向