第2章电力电子器件电力电子技术ppt课件.ppt

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1、第2章电力电子器件引言2.1电力电子器件概述2.2不可控器件——电力二极管2.3半控型器件——晶闸管2.4典型全控型器件2.5其他新型电力电子器件2.6功率集成电路与集成电力电子模块★1本章学习目的与要求了解电力电子器件的概念、特征、分类。理解并掌握不可控器件、半控型器件、典型全控型器件等的结构、工作原理、基本特性、主要参数及器件的选型。2本章重点与难点重点半控型器件、典型全控型器件的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则。难点晶闸管参数的选择及器件的选型。3引言电子技术的基础——电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础——电力电子器件本章主要

2、内容：简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。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。■42.1电力电子器件概述2.1电力电子器件概述2.1.1电力电子器件的概念和特征2.1.2应用电力电子器件的系统组成2.1.3电力电子器件的分类2.1.4本章内容和学习要点5电力电子器件（PowerElectronicDevice）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路（MainPowerCircuit）——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。■2.1.1电力

3、电子器件的概念和特征6广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（MercuryArcRectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。■2.1.1电力电子器件的概念和特征7同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：（1）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

4、瓦级，大至兆瓦级，大多都远大于处理信息的电子器件。■2.1.1电力电子器件的概念和特征8（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。电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替。■2.1.1电力电子器件的概念和特征9（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

5、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。导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗。■2.1.1电力电子器件的概念和特征10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。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。器件开关频率较高时，开关损耗会随

6、之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。■2.1.1电力电子器件的概念和特征112.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电子电路（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。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。■12有的电力电子系统中，还需要有检测电路。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路，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

7、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，而通过其它手段如光、磁等来传递信号。■2.1.2应用电力电子器件的系统组成13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。器件一般有三个端子（或称极或管脚），其中两个联结在主电路中，而第三端被称为控制端（或控制极）。器件通断是通过在其控制端和一个主电

8、路端子之间加一定的信号来控制的，这个主电路端子是驱动电路和主电路的公共端，一般是