电力电子基础课件.ppt

《电力电子基础课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电力电子基础FundamentalPowerElectronics第二讲电力电子器件1第二讲电力电子器件第二讲电力电子器件2本讲要点电力电子器件概述不可控器件——电力二极管半控型器件——晶闸管典型全控型器件其他新型电力电子器件电力电子器件的驱动电力电子器件的保护电力电子器件的串联和并联使用第二讲电力电子器件31.电力电子器件概述理想的开关导通时，电流按箭头流动导通零电阻，因此零损耗瞬时开通、关断耐压、耐流能力无限电力电子器件：由硅为主要材料制作的电子开关，直接用于主电路（MainPowerCircuit）中，用于实现电能的变换。因此又可称为电力电子开关器件（PowerElectron

2、icSwitchingDevice）第二讲电力电子器件4电力电子器件主要特征和理想开关相比，电力电子器件的主要区别存在损耗：导通时存在导通压降von，导致通态损耗Pon阻断时有微小的漏电流，有断态损耗Poff，通常可忽略开通需要时间ton，且存在开通损耗关断需要时间toff，且存在关断损耗器件在一定温度范围内正常工作电应力限制：器件只能承受一定电压和电流器件只能承受一定的电压上升率du/dt、电流上升率di/dt驱动的要求：受控器件的开通与关断需要专门的驱动电路才能实现以满足门极驱动对电压、电流、耗能、隔离等要求具体使用时，必须保证电力电子器件的上述工作参数在合理的范围之内，尽可能接

3、近理想开关散热器缓冲电路第二讲电力电子器件5电力电子器件的分类依控制特性将器件分类：不控型：不能用控制信号来控制其通断,不需要驱动电路，如功率二极管(PowerDiode)半控型：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断，如Thyristor（或称SCR）全控型：通过控制信号既可控制其导通和关断，又称自关断器件，如GTR,POWERMOSFET,IGBT,GTO,IGCT,MCT等依驱动信号的类型将器件分类电流型控制：GTR、SCR、GTO等电压型驱动：MOSFET、IGBT、MCT等光控型驱动依载流子分类单极型(Unipolar)双极型(Bipolar)复合型(Complex)电

4、力电子器件分类树第二讲电力电子器件6电力电子器件的分类依器件的其他特性标准划分依据器件等级：如功率大小、开关速度、耐压高低等依材料种类：如硅、碳化硅等依封装和集成方式：如分立、模块、高压集成电路HVIC－HighVoltageIC、智能功率集成电路SPIC－SmartPowerIC、智能功率模块IPM－IntelligentPowerModule等第二讲电力电子器件72.不控器件-电力二极管PN结与电力二极管的工作原理电力二极管的基本特性电力二极管的主要参数电力二极管的主要类型整流二极管及模块第二讲电力电子器件8电力二极管工作原理基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。由一个

5、面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。AKAKa)IKAPNJb)c)AK电力二极管a)外形b)结构c)电气图形符号第二讲电力电子器件9电力二极管工作原理PN结单向导电性PN结的反向击穿PN结的电容效应PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ，又称为微分电容。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD。电容影响PN结的工作频率，尤其是高速的开关状态。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0.4～1.2V反向大反向大阻态低阻态高阻态——第二讲电力电子器件10电力二极管基本特性静态特

6、性-伏安特性门槛电压UTO>0.5V,正向电流IF开始明显增加所对应的电压。与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF。承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。IOIFUTOUFUURRMIRRM反向漏电流第二讲电力电子器件11电力二极管基本特性动态特性:关断过程：须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。关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。开通过程：正向压降先出现一个过冲UFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降值。电流上升率越大，UFP越高。a)FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdtb)UF

7、PuiiFuFtfrt02V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正向恢复时间：tfr恢复特性的软度：下降时间与延迟时间的比值tf/td，或称恢复系数，用Sr表示。反向恢复电流第二讲电力电子器件12电力二极管的主要技术参数正向平均电流IF(AV)：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。I