电力电子技术PPT课件.ppt

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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电力二极管1.3晶闸管及其派生器件1.4门极可关断晶闸管1.5电力晶体管1.6功率场效应晶体管1.7绝缘栅双极性晶体管1.8其他新型电力电子器件本章小结11.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.2电力电子器件的基本类型1.1.3电力电子器件的模块化与集成化1.1.4电力电子器件的应用领域21.1.1电力电子器件的概念和特征1.概念主电路（PowerCircuit）在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变化或控制任务的电路。电力电子器件（PowerElectronicDevice)直接用于处理电能的主电路中

2、，以开关方式实现电能的变换或控制的电子器件。3电力电子器件是功率半导体器件。1）电力电子器件所能处理电功率的大小，是其最重要的参数。其处理电功率的能力一般远大于处理信息的电子器件。2）电力电子器件因处理电功率较大，为了减小本身的损耗、提高效率，一般都工作在开关状态。3）电力电子器件在实际应用中往往由信息电子电路来控制。信息电子电路是电力电子器件的驱动电路。4）电力电子器件尽管工作在开关状态，但是自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，为了保证不至于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上考虑散热设计，而且在其工作时一般都还需要设计安装散热器。2.特征41.1

3、.2电力电子器件的基本类型1.按照电力电子器件的可控程度半控型器件全控型器件通过控制信号可控制其导通而不能控制其关断｛晶闸管及其派生器件关断主电路电流电压通过控制信号即可控制其导通又能控制其关断｛绝缘栅双极晶体管电力场效应晶体管门极可关断晶闸管自关断器件门极可关断晶闸管处理兆瓦级大功率电能5不能用控制信号控制其通断，不需要驱动电路电力二极管不控型器件主电路｛通断电流电压只有两个端子2.按照驱动电路加在电力电子器件上驱动信号的性质电流驱动型电压驱动型控制端通断注入电流抽出电流电压信号公共端控制端63.按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况单极型器件由一种载流子参与导电

4、的器件双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型器件单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件71.1.3电力电子器件的模块化与集成化电力电子器件最初是单管结构、分立器件电力电子设备电力电子器件及其散热器、驱动、保护等电路结构松散、体积大、可靠性差、成本高电力电子器件的模块化与集成化结构紧凑、体积小、可靠性高、成本低8功率模块由若干功率开关器件与快速二极管组合而成单片集成式模块功率器件、驱动、保护等电路集成于一个硅片智能功率模块将具有驱动、自保护、自诊断功能的集成芯片再度与电力电子器件集成9表1-1电力电子器件类型名称中文名称英文名称分立器件不可控器件电力二极管Po

5、werDiode半控型器件晶闸管(可控硅)Thyristor(SCR)全控型器件电流控制器件电力晶体管(双极型晶体管)GTR(BJT)门极可关断晶闸管GTO电压控制器件电力场效应晶体管PowerMOSFET绝缘栅双极型晶体管IGBT场控晶闸管MCT静电感应晶体管SIT静电感应晶闸管SITH集成模块功率模块PowerModule单片集成模块SystemonaChip智能功率模块IPM101.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.2电力电子器件的基本类型1.1.3电力电子器件的模块化与集成化1.1.4电力电子器件的应用领域111.1.4电力电子器件的应用领

6、域电力电子器件应用广泛电力电子器件允许的开关频率与允许功率范围及主要应用领域121.2电力二极管结构和原理简单工作可靠现在仍大量应用于许多电气设备电力二极管（半导体整流管）20世纪50年代初获得应用应用快恢复二极管肖特基二极管斩波、逆变高频低压仪表、开关电源131.2电力二极管1.2.1PN结的工作原理1.2.2电力二极管的结构与基本特性1.2.3电力二极管的主要参数1.2.4电力二极管的主要类型141.2.1PN结的工作原理电力二极管在本质上是一个PN节，只是加上电极引线、管壳封装。PN节的工作原理已经在模拟电子技术课程中涉及，不再展开讨论。图1-2电力二极管的外形、结构

7、和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号15PN结的单向导电性：承受正向电压导通，承受反向电压截止PN结的正向导通状态PN结在正向电流很大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻状态。PN结的反向截止状态微弱的反向电流。16PN结反向击穿施加PN结反向电压过大反向电流急剧增大破坏PN结的反向截止状态PN结反向击穿反向电流急剧增大171.2.2电力二极管的结构与基本特性1.静态特性图1-4电力二极管的伏安特性电力二极管静态特性伏安特性正向电压为零，电流为零。正向电压较小，正向电流很小，几乎