电力电子应用技术莫正康版主编课件.ppt

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1、第一章功率二极管、晶闸管及单相相控整流电路第一节功率二极管第二节晶闸管第四节晶闸管简单触发电路第三节单相相控整流电路电力电子器件的分类按照器件能够被控制信号所控制的程度，分为以下三类：半控型器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管（GTO）等不可控器件只有两个端子，器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。电力二极管（PowerDiode）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。器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定晶闸管（Thyristor）

2、及其大部分派生器件全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。不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。★电力电子器件的分类按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：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：1)电流驱动型1)单极型器件2)电压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仅通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2)双极型器件3)复合型器件由一种载流子参与导电的器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件晶闸管及派生器件、晶体管（GTR）M

3、OSFET、IGBT、MCT、IGCT、SIT、SITHMOSFET、SIT晶闸管及派生器件、GTR、SITHIGBT、MCT、IGCT★第一节功率二极管1基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样2以半导体PN结为基础,PN结具有单向导电性。二极管是一个正方向导电、反方向阻断的电力电子器件。3由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的4从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号AKAKa)IKAPNJb)c)5功率二极管的伏安特性当外加正向电压大于UTO（门槛电压）即克服PN结内电场后管子才开始导通，正向导通后

4、其压降基本不随电流变化。反向工作时，当反向电压增大到UB（击穿电压），使PN结内电场达到雪崩击穿强度时，反向漏电流ＩＲＲ剧增，导致二极管击穿损坏。用于工频整流的功率二极管亦称整流管，国产型号为ＺP，主要参数说明如下：（1）额定正向平均电流ＩF（额定电流）指管子长期运行在规定散热条件下，允许流过正弦半波时的最大平均电流，将此电流值配规定系列的电流等级。6功率二极管的主要参数★ＩF受发热限制，因此在使用中按有效值相等的原则来选取管子电流定额，并应留有一定的裕量。对应额定电流ＩF，其有效值为1.57ＩF。（2）反向重复峰值电压ＵＲＲＭ（额定电压）指管子反向能重复施加的最高峰值电压，此值通常为

5、击穿电压ＵB的2／3。（3）正向平均电压ＵF在规定条件下，管子流过额定正弦半波电流时，管子两端的正向平均电压亦称管压降，此值比直流压降小。（4）反向漏电流ＩＲＲ对应于反向重复峰值电压时的漏电流。使用时，往往按照电路中电力二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定第二节晶闸管晶闸管的优点：1.功率放大倍数高：达104以上2.快速响应好：ms级3.功耗小，效率高：晶闸管的正向压降为1V，功耗＜1％4.无磨损，无噪音，体积小，费用低。★晶闸管的缺点：1.过载能力小2.晶闸管工作在深调速（α较大）时，产生较大的无功功率，使装置cosφ降低，并产生高次谐波，引起电网波形畸变。★◆关于晶闸管（T

6、hyristor）：晶体闸流管，也称可控硅（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位◆晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管，广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件晶闸管是电力电子器件，工作时发热大，必须安装散热器。图a为小电流塑封式，电流稍大时也需紧固在散热板上

7、，图b、c为螺栓式，使用时必须紧栓在散热器上，图d为平板式，使用时由两个彼此绝缘的散热器把其紧夹在中间。一、晶闸管的结构与工作原理晶闸管是一种功率四层半导体器件，有三个引出极，阳极（A）、阴极（K）、门极（G），常用的有螺栓式与平板式。平板式普通晶闸管属于双面散热，适用于大功率场合；螺栓式普通晶闸管属于单面散热，适用于中、小功率场合。平板式普通晶闸管和螺栓式普通晶闸管的区别晶闸管散热器，图a适用于螺栓式，图b、c用于平板式。平板式两面散热效果