电力电子器件1（二极管）课件.ppt

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1、第1章电力电子器件1.1　电力电子系统概述1.2　不可控器件——电力二极管1.3　半控型器件——晶闸管1.4典型全控型器件引言本章主要内容：简要概述电力电子系统的概念、电力电子器件的特点和分类介绍各种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的一些问题■1.1　电力电子器件概述1.1　电力电子器件概述1.1.1电力电子器件特点1.1.2应用电力电子器件的系统组成1.1.3电力电子器件的分类1.1.1电力电子器件特征同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：(1)能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级,

2、大多都远大于处理信息的电子器件。■1.1　电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征(2)电力电子器件一般都工作在开关状态导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定其动态特性（也就是开关特性）和参数，是电力电子器件特性很重要的方面作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替■1.1.1电力电子器件的概念和特征(3)实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。在主电路和控制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路。(4)为保证不致于因损耗

3、散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。损耗小结：导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗■1.1.1电力电子器件的特征阻断时器件上有微小的断态漏电流流过，形成断态损耗在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗和关断损耗，总称开关损耗对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一（驱动功率损耗）通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因之一器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的另外一个主要因素■1.1.2应用电力电子器件的系统组成1.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电

4、子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成图1-1电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能■1.1.2应用电力电子器件的系统组成检测电路：根据系统要求检测电压电流等信号。可以归入控制电路，因此从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一般需要进行电气隔离，而通过其它手

5、段如光、磁等来传递信号。■1.1.2应用电力电子器件的系统组成由于主电路中往往有电压和电流的过冲，而电力电子器件一般比主电路中普通的元器件要昂贵，但承受过电压和过电流的能力却要差一些，因此，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行，也往往是非常必要的。■1.1.3电力电子器件的分类1.1.3电力电子器件的分类按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：(1)半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定■1.1.3电力电子器件的分类(2)全

6、控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（PowerMOSFET，简称为电力MOSFET）门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）■1.1.3电力电子器件的分类(3)不可控器件——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二极管（PowerDiode）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：电流驱动型——通过从控制端注入或者抽出电流

7、来实现导通或者关断的控制电压驱动型——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■1.1.3电力电子器件的分类电压驱动型器件实际上是通过加在控制端上的电压在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场来改变流过器件的电流大小和通断状态，所以又称为场控器件，或场效应器件■1.2不可控器件—电力二极管1.2不可控器件——电力二极管1.2.1PN结与电力二极管的工作原理1.2.2电