电力电子器件 ppt课件.ppt

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1、电力电子器件PowerElectronicDevices学习内容1.电力电子器件的概念、特点和分类；2.各种常用电力电子器件的工作原理、基本特性、主要参数；3.电力电子器件驱动电路与保护。基本要求掌握晶闸管、GTO、GTR、PMOSFET等常用电力电子器件等电力电子器件的工作原理、基本特性及主要参数掌握各类电力电子器件驱动电路的特点3.熟悉各类保护电路的作用及原理4.了解电力电子器件的串并联及使用方法电力电子器件的概述1.1.1电力电子器件的概念和特征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1.1Anin

2、troductoryoverviewofpowerelectronicdevices电力电子器件的概念和特征1.1.1电子技术的基础电力电子器件电力电子电路的基础电子器件：晶体管和集成电路概念(Concept):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电力电子器件（powerelectronicdevice）——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电力电子器件的概念和特征1.1.12.电力电子器件的一般特征(Features)能处理电功率的大小

3、，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数。电力电子器件一般都工作在开关状态。实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。需要加驱动电路。电力电子器件的概念和特征1.1.1电力电子器件的概念和特征1.1.1④散热问题：在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散器。主要损耗通态损耗：断态损耗：开关损耗：关断损耗：在器件关断的转换过程中产生的损耗导通时器件上有一定的通态压降阻断时器件上有微小的断态漏电流流过开通损耗：在器件开通的转换过程中产生的损耗1.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以

4、电力电子器件为核心的主电路组成。控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2电气隔离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，分为三类：半控型器件1.1.3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）不可控器件电力二极管（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。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。晶闸管（Thyristor）及其大部分派

5、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。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：1)电流驱动型电力电子器件的分类1.1.32)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)单极型器件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

6、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电力电子器件的分类1.1.3不可控器件—电力二极管1.2电力二极管与普通二极管的工作原理相同电力二极管和信息电子电路中的普通二极管区别：①正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高。②引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响。③承受的电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自身的电感效应也会有较大影响。④为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降较大。1.3半控器件—晶闸管1.3半控器件—晶闸管(Thyristor)1956年美国贝尔实验

7、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1.3.1晶闸管的结构与工作原理一、结构1.外形（Appearance）AKG2.内部结构与符号1.3.1晶闸管的结构与工作原理Structureandprincipleofthyristor一、结构P1N1N2P2GKAJ1J2J3StructureSymbol二、

8、工作原理分析StructureEquivalentcircuitJ1J2J3二、工作原理分析阳极加正向电压，门极不加电压（S打开）J2反偏，阻断态，只有很小的漏电流（2）阳极加反压，门极不加电压J1、J3均反偏，阻断态（3）阳极加正向电压，门极加正向电压饱和导通