电力电子技术第1章总结
电力电子技术及应用
电力电子技术及应用第一章电力电子技术的概述电力电子技术是指利用电子器件和电路技术，对电力进行变换、调节、控制和保护等处理的技术。
它既是电力系统的重要组成部分，又是电力工业中的核心技术之一。
电力电子技术是将电力与电子技术相结合的交叉学科，是研究电力驱动及其控制、电力变换及其调节等基础理论和应用技术，其主要应用领域包括电力系统、电力驱动、能量转换、新能源等。
第二章电力电子技术的基本理论电力电子技术的基本理论包括电力电子器件、电力电子电路、电力控制、电力调节等方面。
1. 电力电子器件电力电子器件是电力电路中的基础元件，包括晶闸管、功率晶体管、MOSFET管、IGBT管和二极管等。
其中晶闸管是最早被应用的电力电子器件，其功率比较大，但开关速度慢，一般用于直流电路中；功率晶体管、MOSFET管、IGBT管在开关速度和功率特性方面都得到了较大的提高，广泛应用于交流电路。
2. 电力电子电路电力电子电路是利用电力电子器件构成的一种特殊电路，主要包括直流-直流电路、直流-交流电路和交流-交流电路等。
直流-直流电路主要用于直流电源的升压、降压、变换和稳压等，是各种电力变换电路的核心部分；直流-交流电路主要用于交流电源的变换和调节，是各种交流电力驱动和照明装置的核心部分；交流-交流电路主要用于交流电动机的调速等。
3. 电力控制电力控制是指利用控制电路实现电力电子器件与电路的开关控制、脉宽调制、相位控制等，从而实现电力的调节和控制。
电力控制系统包括开关电源、逆变电源、直流调速、交流调速等，而控制策略主要包括脉宽调制、空间矢量调制等。
4. 电力调节电力调节是指通过电力电子技术对电力进行调节和变换。
其主要应用在变频调速、交流稳压、电动车充电等领域。
电力调节系统一般包括电源、滤波器、逆变器、负载等组成。
第三章电力电子技术的应用1. 电力系统电力电子技术在电力系统中广泛应用，主要包括无功补偿、市电汇流、直流输电等。
其中无功补偿系统是减小交流系统无功功率流的有效措施，可以提高电网的稳定性和可靠性，提高电力的使用率。
电力电子技术-全书总结
电力电子技术Βιβλιοθήκη 结第七章要点： 掌握软开关的基本概念（硬开关、软开关、零电压开 关和零电流开关）； 重点掌握零电压开关准谐振电路、谐振直流环、移相 全桥型零电压开关PWM电路和零电压转换PWM电路的工作 原理。 第八章要点： 理解间接交流变流电路的工作原理、应用；理解间接 直流变流电路的类型、电路结构及应用。
电力电子技术总结
第三章要点： 重点掌握各种基本斩波电路的工作原理、输入输出关 系、电路解析方法、工作特点。 第四章要点： 重点掌握交流—交流变流电路的分类及其基本概念； 单相、三相交流调压电路的电路构成、工作原理分析，以 及单相电路在电阻负载和阻感负载时计算方法； 重点掌握交流调功电路和交流电力电子开关的基本概 念；理解晶闸管相位控制交交变频电路的电路构成、工作 原理和输入输出特性。
电力电子技术总结
第一章要点： 掌握各种主要电力电子器件的基本结构、工作原理、 基本特性和主要参数等，理解电力电子器件的驱动和保护 电路的作用。 第二章要点： 重点掌握电力电子电路按分段线性电路进行分析的基本 思想、单相整流电路和三相整流电路的原理分析与计算、各 种负载对整流电路工作情况的影响； 可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源 逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计 算、逆变失败及最小逆变角的限制等。
电力电子技术总结
第五章要点： 掌握换流的概念以及换流方式的分类； 重点掌握单相和三相电压型逆变电路的主要特点、原 理分析和计算；理解单相和三相电流型逆变电路的主要特 点、原理分析。 第六章要点： 重点掌握PWM控制的基本原理；单相桥式PWM逆变电 路中单极性和双极性控制方法分析。 重点掌握异步调制和同步调制的概念，规则采样法的概 念。 理解单相PWM整流电路的工作原理和控制方法分析。
电力电子技术期末考试复习要点
电力电子技术期末考试复习要点课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章电力电子器件的原理与特性1、本章学习要求1.1 电力电子器件概述，要求达到“熟悉”层次。
1）电力电子器件的发展概况及其发展趋势。
2）电力电子器件的分类及其各自的特点。
1.2 功率二极管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率二极管的工作原理、基本特性、主要参数和主要类型。
2）功率二极管额定电流的定义。
1.3 晶闸管，要求达到“掌握”层次。
1）晶闸管的结构、工作原理及伏安特性。
2）晶闸管主要参数的定义及其含义。
3）电流波形系数k f的定义及计算方法。
4）晶闸管导通和关断条件5）能够根据要求选用晶闸管。
1.4 门极可关断晶闸管（GTO），要求达到“熟悉”层次。
1）GTO的工作原理、特点及主要参数。
1.5 功率场效应管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率场效应管的特点，基本特性及安全工作区。
1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT），要求达到“熟悉”层次。
1）IGBT的工作原理、特点、擎住效应及安全工作区。
1.7 新型电力电子器件简介，要求达到“熟悉”层次。
2、本章重点难点分析有关晶闸管电流计算的问题：晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件，在进行有关晶闸管的电流计算时，针对实际流过晶闸管的不同电流波形，应根据电流有效值相等的原则选择计算公式，即允许流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流I T对应的电流有效值。
利用公式I = k f×I d = 1.57I T进行晶闸管电流计算时，一般可解决两个方面的问题：一是已知晶闸管的实际工作条件（包括流过的电流波形、幅值等），确定所要选用的晶闸管额定电流值；二是已知晶闸管的额定电流，根据实际工作情况，计算晶闸管的通流能力。
前者属于选用晶闸管的问题，后者属于校核晶闸管的问题。
1）计算与选择晶闸管的额定电流解决这类问题的方法是：首先从题目的已知条件中，找出实际通过晶闸管的电流波形或有关参数（如电流幅值、触发角等），据此算出通过晶闸管的实际电流有效值I，考虑（1.5~2）倍的安全裕量，算得额定电流为I T = (1.5~2) I /1.57，再根据I T值选择相近电流系列的晶闸管。
电力电子技术知识点自己总结
移相范围 90度 α=0度
阻感负载
波形
α=30度
α=90度
公式
当α<=60度时
电力电子技术知识点
γ随其他参数变化的规律
漏感可能一个集中的电感表示
由于电感的存在，换相过程不能瞬间完成
变压器漏感对整流电路的影响
盟 换相过程持续的时间可用电角度γ表示，称为换相重
叠角
出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud降低。
快速熔断器
保护 直流快速断路器
晶闸管串联：均压
过电流继电器
晶闸管并联：均流
存在问题：
优点： 缺点：
电路简单
公式
输出脉动大
移相范围： 180度
变压器二次侧有直流分量，会造成铁心磁化
缺点：
会出现电流断续 解决方法：在主电路输出侧串联一个电感
电路图
波形
单相桥式全控整流电路
带最大正向电压 晶闸管承受的最大反向电压
公式
单相可控整流
移相范围 180度 电路图
触发脉冲的宽度应晶闸管可靠导通
晶闸管触发电路应满足下列要求
触发脉冲应有足够的幅度
所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电 流和功率定额。
诮有良好的抗干扰性能
操作过电压
第九章
过电压产生及过电压保护
产生：
雷击过电压 换相过电压
关断过电压
一般采用rc电路保护
过电流保护
电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会 发生过电流过电流分过载和短路两种情况
电流驱动型 电压驱动型
单极型器件
电力电子器件的分类方法3 双极型器件
复合型器件
IGBT的特性 参见书，写在本子上吧
王兆安《电力电子技术》考研复习笔记
第一章绪论一、电子技术的发展与应用概况◆电子技术是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。
◆电子技术最早应用于通信领域。
随着电子科学技术不断发展，尤其是近十余年来，以信息科学技术为中心的包括计算机技术、生物基因工程、光电子技术、军事电子技术、生物电子学、新型材料、新型能源、海洋开发工程技术等高新技术群的兴起，引起人类从生产到生活各个方面巨大变革。
◆电子技术是其它高新技术发展的基础和龙头，它的发展带动了其它高新技术的发展。
◆各种电子设备都是由电子线路构成的。
◆电子线路是由电子器件（又称有源器件，如电子管、半导体二极管、晶体管、集成电路等）和电子元件（又称无源器件，如电阻器、电容器、电感器、变压器等）组成的具有一定功能的电路。
◆电子器件是电子线路的核心。
电子器件的发展促进了电子技术的发展；同时，生产力和科技进步对电子技术的新要求，又促进了电子器件的改进和新型器件的发明。
1、电子器件的发展第一代电子管（又称为真空管）1904年英国的弗莱明发明了电子管，使电子技术进入了第一个时代——电子管时代。
从此，无线电通信、电视、广播、雷达、导航电子设备和计算机等开始问世，并得到迅速发展。
第二代晶体管1948年美国贝尔（Bell）实验室发明晶体管后，使电子技术进入晶体管时代，拉开了人类社会步入信息时代的序幕。
晶体管的广泛应用，开创了电子设备朝小型化、微型化发展的新局面。
第三代集成电路1958年美国德克萨斯仪器公司发明了集成电路，使电子技术进入集成电路时代。
它的出现打破了由电子管、晶体管等独立电子器件和元件构成的分立元件电路的传统观念，使电子技术的发展与应用有了新的突破。
何谓集成电路?集成电路是通过特定的工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片上，实现特定的电路或系统功能。
它具有外接元件少、可靠性高、性能稳定、便于安装与调试等诸多优点。
◆集成电路已从20世纪60~70年代的小、中规模进入80~90年代的大规模和超大规模集成电路。
电力电子技术第1章总结
电力电子技术第1章总结电力电子技术第1章总结电力电子技术第1章总结开课班级：09输电线路班总结时间：201*.9.19总结教师：杜芸强一、基本概念1.电力电子器件：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。
2.电力电子电路也被称为电力电子系统，由控制电路、驱动电路、检测电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
3．电力电子器件的分类（1）按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为半控型器件、全控型器件和不控型器件。
（2）按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的信号性质，又可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型器件。
（3）电力电子器件还可以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单极型器件、双极型器件和复合型器件。
4.电导调制效应：当PN结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆电阻，其阻值较高且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN结上流过的正向电流较大时，注入并积累在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。
5.方向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态，这就叫反向击穿。
6.热击穿：当反向未被限制住，使得反向电流和反向电压的乘积超过了PN结容许的耗散功率，就会因热量散发不出去而导致PN结温度上升，直至过热而烧毁，就是热击穿。
7.电力二极管的主要参数正向平均电流IF(AV)：指电力二极管长期运行时，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。
通过对正弦半波电流的换算可知，正向平均电流IF(AV)对应的有效值为1.57IF(AV)。
8．电力二极管的主要类型：普通二极管（又称整流二极管）、快速恢复二极管（FRD）和肖特基二极管（SRD）。
第一章电力电子技术
• 转移特性表征器件输入电压对输出电流的控制作用和放大 能力。 UT是P-MOSFET的开启电压(又称阀值电压)。
22
1.2 电力电子器件
ID ID
I
U GS3 10V
U GS2 8V U GS1 4V
II
III
0
UT
U GS
0
U GS0 0
U BR
(a) 转移特性
图1-22
(b) 输出特性
额定电压UTn 额定电流IT：温度稳定在额定值125度时所允许的通态平均电流。 维持电流IH ：在室温和门极断路时，晶闸管已经处于通态后，从 较大的通态电流降至维持通态所必须的最小阳极电流。 擎住电流IL：晶闸管从断态转换到通态时移去触发信号之后，要 器件维持通态所需要的最小阳极电流。对于同一个晶闸管来说 ，通常擎住电流IL约为维持电流IH的(2～4)倍。 门极触发电流IGT ：在室温且阳极电压为6V直流电压时，使晶闸 管从阻断到完全开通所必需的最小门极直流电流。
Ud 1 2π
2U 2 sin td t
2U 2 1 cos 1 cos 0.45 U2 π 2 2
33
1.3 整流与逆变电路
2.单相半波可控整流电路（阻感性负载）
u2
t1
0
ug
t 3
t 2
t 4
t 5
t
t
Ud
0 ud 0
id id
t
uT
27
1.2 电力电子器件
输出特性
转移特性
28
1.2 电力电子器件
• IGBT的主要参数
集射极额定电压UCES、栅射极额定电压UGES 、栅射极开启 电压UT、集电极额定电流IC （集电极最大连续电流）、通 态压降UCE(on) 、最大集电极电流ICM （擎住效应）
电力电子技术第一章
（第一章电力电子器件）电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
电力电子器件——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——在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。
半导体器件采用的主要材料是硅【电力电子器件的特征】1处理电功率的能力非常大，一般远大于处理信息的电子器件。
2电力电子器件一般都工作在开关状态。
3电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制和驱动。
4电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
电力电子系统：由控制电路、保护电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
【电力电子器件的分类】1)按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为三类：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。
例：晶闸管全控型器件——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。
如IGBT、Power MOSFET、GTO、BJT。
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。
如电力二极管。
2)按照驱动电路信号的性质，可分为两类：电流驱动型,电压驱动型【电力二极管】PN结的单向导电性就是二极管的基本原理静态特性——主要是指其伏安特性动态特性——由于结电容的存在，电力二极管在通态与断态之间转换时，需经历一个过渡过程。
在此过渡过程中，其电压-电流特性随时间而变化，这就是电力二极管的动态特性，且专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
正向平均电流I F(AV)：即额定电流，指电力二极管长期运行时，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。
正向平均电流I F(AV)的对应的有效值为1.57I F(AV) 【晶闸管】内部结构: 是PNPN四层半导体结构。
P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。
四个区形成三个PN结：J1、J2、J3。
电力电子知识点总结
第一章电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，也就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电子技术包括信息技术和电力电子技术两大分支。
电力电子器件：半控器件：晶闸管（ SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）。
全控器件：电力晶体管（GTR）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）。
不可控器件：电力二极管（整流二极管）电力电子器件的分类：按照驱动电路信号的性质，分为两类：电流驱动型：晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管 GTR电压驱动型：电力场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT按照器件内部参与导电的情况分为两类：单极型器件：电力MOSFET双极型器件：电力二极管、晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管 GTR混合型器件：绝缘栅双极晶体管IGBT晶闸管正常工作时的特性：承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
关断时间大于晶闸管的电路换向关断时间，才能可靠关断。
GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断。
导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。
多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。
晶闸管非正常导通的几种情况：阳极电压升高至相当高的数值照成雪崩现象；阳极电压上升率过高；结温较高；光直接照射硅片，即光触发；第二章单向可控整流电路：单向半波可控整流电路：A电阻负载：相关概念：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。
晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示。
θπα=-通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
电力电子教材重点知识点总结
电力电子教材重点知识点总结《电力电子技术》复习题第1章绪论1 电力电子技术定义：是运用电力电子器件对电能进行变换和掌握的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
2 电力变换的种类〔1〕沟通变直流AC-DC：整流〔2〕直流变沟通DC-AC：逆变〔3〕直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现，也叫斩波电路〔4〕沟通变沟通AC-AC：可以是电压或电力的变换，一般称作沟通电力掌握3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。
4、相控方式;对晶闸管的电路的掌握方式主要是相控方式5、斩空方式：与晶闸管电路的相位掌握方式对应，采纳全空性器件的电路的主要掌握方式为脉冲宽度调制方式。
相对于相控方式可称之为斩空方式。
第2章电力电子器件1 电力电子器件与主电路的关系〔1〕主电路：电力电子系统中指能够径直承受电能变换或掌握任务的电路。
〔2〕电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或掌握的电子器件。
广义可分为电真空器件和半导体器件。
2 电力电子器件一般特征：1、处理的电功率小至毫瓦级大至兆瓦级。
2、都工作于开关状态，以减小本身损耗。
3、由电力电子电路来掌握。
4、安有散热器3 电力电子系统基本组成与工作原理〔1〕一般由主电路、掌握电路、检测电路、驱动电路、爱护电路等组成。
〔2〕检测主电路中的信号并送入掌握电路，依据这些信号并根据系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
〔3〕掌握信号通过驱动电路去掌握主电路中电力电子器件的导通或关断。
〔4〕同时，在主电路和掌握电路中附加一些爱护电路，以保证系统正常牢靠运行。
4 电力电子器件的分类依据掌握信号所掌握的程度分类〔1〕半控型器件：通过掌握信号可以掌握其导通而不能掌握其关断的电力电子器件。
如SCR晶闸管。
〔2〕全控型器件：通过掌握信号既可以掌握其导通，又可以掌握其关断的电力电子器件。
如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。
〔3〕不可控器件：不能用掌握信号来掌握其通断的电力电子器件。
电力电子技术复习资料
第一章电力电子变换和控制技术导论1、电源可分为两类：直流电（D.C），频率f=0 ；交流电（A.C），频率f≠02、利用开关器件实现电力变换的基本原理：答案见第二版第七页。
（可省略写关键点不能少）3、AC/DC基本整流电路工作（控制）方式：相控整流、PWM（脉冲宽度调制）控制整流。
04、DC/AC基本逆变电路工作方式：方波、PWM5、AC/AC直接变频、变压电路工作方式：周期控制6、DC/DC直流变换电路：PWM、PFM.。
7、课本第十五页：在图1.8（a）中(1)、(2)、(3)三条8、电力变换类型：*******************************************************************************1、电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术第一章
• 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与电力电子 器件集成
-10-
电力工程系
表1-1 电力电子器件
类型
名称
不可控器件 电力二极管(Power Diode)
半控型器件
晶闸管(Thyristor)
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-
电力工程系
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 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
电流控
分
制器件
立 器 件
全 控 型
器 件
电压控 制器件
门极可关断晶闸管(GTO)
电力晶体管(GTR) 电力场效应晶体管(Power
MOSFET) 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)
MOS控制晶闸管(MCT)
集成门极换流晶闸管(IGCT)
集成模块
功率集成模块(PIC) -11-
出现时间 1955 1958 1964 1975 1975 1985 1992 1996
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
2. 特征 • 承受电压和电流的能力，是其最重要的参数。 • 为了减小损耗、提高效率，工作在开关状态。 • 由信息电子电路来控制，并且需要驱动电路。 • 自身的功率损耗远大于微电子器件，一般需要安装散热器。
电力电子第一章
0
I m d (ωt ) =
3
当考虑2倍的安全余量时， 当考虑2倍的安全余量时，Im的允许值为
《电力电子技术》
Im =
3 × 78.5 A = 68A 2
4．晶闸管的其他参数 ．
维持电流I 在室温和门极断开时， (1)维持电流 H 在室温和门极断开时，器件从较大的通态电流 最小电流称为维持电流。 降至维持通态所必需的 最小电流称为维持电流 。 它一般为 几毫安到几百毫安。 几毫安到几百毫安。 擎住电流I 晶闸管刚从断态转入通态就去掉触发信号， (2)擎住电流 L 晶闸管刚从断态转入通态就去掉触发信号，能 使器件保持导通所需要的最小阳极电流。 使器件保持导通所需要的最小阳极电流。 断态电压临界上升率du／ 在额定结温和门极开路情况下， (3)断态电压临界上升率 ／dt 在额定结温和门极开路情况下， 不使器件从断态到通态转换的阳极电压最大上升率称为断态 电压临界上升率。 电压临界上升率。 通态电流临界上升率d ／ 在规定条件下， ( 4 ) 通态电流临界上升率 di／dt 在规定条件下 ， 晶闸管在门极 触发开通时所能承受不导致损坏的通态电流最大上升率称为 通态电流临界上升率。 通态电流临界上升率。
《电力电子技术》
六、晶闸管的门极伏安特性及主要参数
和门极不触发电流I 1.门极不触发电压UGD和门极不触发电流 GD 门极不触发电压 不能使晶闸管从断态转入通态的最大门极电压称为门极 不触发电压U 相应的最大电流称为门极不触发电流I 不触发电压 GD，相应的最大电流称为门极不触发电流 GD。 门极触发电压U 和门极触发电流I 2.门极触发电压 GT和门极触发电流 GT 在室温下，对晶闸管加上6V 正向阳极电压时， 使器件由 在室温下， 对晶闸管加上 6 正向阳极电压时， 极电流称为门极触发电流I 断态转入通态所必须的最小门 极电流称为门极触发电流 GT， 相应的门极电压称为门极触发电压U 相应的门极电压称为门极触发电压 GT。 门极正向峰值电压U 门极正向峰值电流I 3.门极正向峰值电压 GM、门极正向峰值电流 GM和门极峰值功 率PGM 在晶闸管触发过程中， 在晶闸管触发过程中 ， 不致造成门极损坏的最大门极电 压 、 最大门极电流和最大瞬时功率分别称为门极正向峰值电 门极正向峰值电流I 和门极峰值功率P 压 UGM、 门极正向峰值电流 GM 和门极峰值功率 GM。 使用时 晶闸管的门极触发脉冲不应超过以上数值。 晶闸管的门极触发脉冲不应超过以上数值。
电力电子技术复习总结 王兆安
电力电子技术复习题1第1章电力电子器件1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。
7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。
9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流I L在数值大小上有I L__大于__IH。
10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。
11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。
12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。
14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。
15.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
17.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。
【2019年整理】电力电子技术第一章-
主电路
电力电子器件在实际应用中的系统组成
-5-
电力工程系
1.1.2 电力电子器件的基本类型
不控型器件：电力二极管 按照器件的 可控程度 半控型器件：晶闸管 全控型器件：GTO、GTR、MOSFET、IGBT
电压型器件：MOSFET、IGBT 按照驱动信 号性质 电流型器件：晶闸管、GTO、GTR
2. 外形:
螺栓型
模块型
散热器 平板型 -30电力工程系
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
晶闸管阀
电力工程系
-31-
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
3. 工作原理
– 反向承受一定电压，J1、J3反偏，处于阻断（截止）状态；
– 正向承受一定电压，两个稳定的工作状态：
高阻抗的阻断工作状态； 低阻抗的导通工作状态。
1.2.4
电力二极管的主要类型
• 普通二极管（General Purpose Diode）
– 又称整流二极管（Rectifier Diode），多用于开关频率不高
（1kHz以下）的整流电路中。
– 其反向恢复时间较长，一般在5s以上 。 – 其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
-24-
电力工程系
N型区
空间电荷区
-15-
电力工程系
1.2.2
结构：
电力二极管的结构与基本特性
电力二极管是由一个面积较 大的PN结和两端引线以及 封装组成的。
A a) K
A
K
A
I
P N J b)
K
A c)
K
外形：
螺栓型、平板型等多种封装。
电力二极管的外形、结构和电气 a) 外形 b) 结构
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电力电子技术第1章总结开课班级：09输电线路班总结时间：2011.9.19总结教师：杜芸强一、基本概念1.电力电子器件：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。
2.电力电子电路也被称为电力电子系统，由控制电路、驱动电路、检测电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
3．电力电子器件的分类（1）按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为半控型器件、全控型器件和不控型器件。
（2）按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的信号性质，又可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型器件。
（3）电力电子器件还可以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单极型器件、双极型器件和复合型器件。
4.电导调制效应：当PN 结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N 区的欧姆电阻，其阻值较高且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN 结上流过的正向电流较大时，注入并积累在低掺杂N 区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。
5.方向击穿：PN 结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN 结反向偏置为截止的工作状态，这就叫反向击穿。
6.热击穿：当反向未被限制住，使得反向电流和反向电压的乘积超过了PN 结容许的耗散功率，就会因热量散发不出去而导致PN 结温度上升，直至过热而烧毁，就是热击穿。
7.电力二极管的主要参数正向平均电流)F(AV I ：指电力二极管长期运行时，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。
通过对正弦半波电流的换算可知，正向平均电流)F(AV I 对应的有效值为1.57)F(AV I 。
8．电力二极管的主要类型：普通二极管（又称整流二极管）、快速恢复二极管（FRD ）和肖特基二极管（SRD ）。
9．晶闸管：是晶体闸流管的简称，又可称为可控硅整流管（SCR ）。
10.晶闸管的基本特性：（1）当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
（2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。
（3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不能门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。
（4）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
11．晶闸管的派生器件：快速晶闸管（FST ）、双向晶闸管（TRIAC ）、逆导晶闸管（RCT ）和光控晶闸管（LTT ）。
12.门极可关断晶闸管（GTO ）：它是晶闸管的一种派生器件，但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。
GTO 是一种多元的功率集成器件，虽然外部同样引出三个极，但内部则包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO 元，这些GTO 元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。
13．GTO 与普通晶闸管不同点：（1）在设计器件时使得2α较大，这样晶体管2V 控制灵敏，使得GTO 易于关断。
（2）使得导通时的21αα+更接近于1。
这样使得GTO 导通时饱和程度不深，更接近于临界饱和，从而为门极控制关断提供了有利条件。
（3）多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2基区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
14.电力晶体管（GTR ）：译为巨型晶体管，是一种耐高压、大电流的双极结型晶体管（BJT ）。
它由三层半导体（分别引出集电极、基极和发射极）形成的两个PN 结（集电结和发射结）构成，多采用NPN 结构。
15．GTR 的二次击穿现象：当GTR 的集电极电压升高至击穿电压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。
出现一次击穿后，只要c I 不超过最大允许耗散功率相对应的限度，GTR 一般不会损坏，工作特性也不会有什么变化。
但实际应用中常常发现一次击穿发生时如不有效地限制电流，c I 增大到某个临界点时会突然急剧上升，同时伴随着电压的陡然下降，这种现象称为二次击穿。
二次击穿常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变，因而对GTR 危害极大。
16.电力场效应晶体管：也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOSFET ，简称电力MOSFET 。
电力MOSFET 在导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。
17.MOSFET 分类：（1）按导电沟道可分为P 沟道和N 沟道。
（2）对于N （P ）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道的称为增强型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。
在电力MOSFET 中，主要是N 沟道增强型。
18.电力MOSFET 的工作原理（1）当漏极接电源正端，源极接电源负端，栅极和源极间电压为零时，P 基区与N 漂移区之间形成的PN 结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
（2）如果在栅极和源极之间加一正电压GS U ，由于栅极是绝缘的，所以并不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压却会将其下面P 区中的空穴推开，而将P 区中的少子—电子吸引到栅极下面的P 区表面。
（3）当GS U 大于某一电压值T U 时，栅极下P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度，从而使P型半导体反型而成N 型半导体，形成反型层，该反型层形成N 沟道而使PN 结J1消失，漏极和源极导电。
19.绝缘栅双极晶体管（IGBT ）：综合了GTR 和MOSFET 的优点。
（GTR 和GTO 是双极型电流驱动器件，由于具有电导调制效应，所以其通流能力很强，但开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。
而电力MOSFET 是单极型电压驱动器件，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。
）20.IGBT 开通和关断由栅极和发射极间的电压GE u 决定。
（1）当GE u 为正且大于开启电压)(th GE U 时，MOSFET 内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而是IGBT 导通。
（2）当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号，MOSFET 内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使IGBT 关断。
21.IGBT 的擎住效应：IGBT 内部结构中，由于NPN 晶体管的基极与发射极之间存在体区短路电阻，P 形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对J3结施加一个正向偏压，在额定集电极电流范围内，这个偏压很小，不足以使J3开通，然而一旦J3开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用，导致集电极电流增大，造成器件功率过高而损坏。
这种电流失控的现象，被称为擎住效应或自锁效应。
22.功率模块：将多个相同的电力电子器件或多个相互配合使用的不同电力电子器件封装在一个模块中，可以缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。
23.功率集成电路：如果将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，则称为功率集成电路。
24.驱动电路的基本任务：将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
25.晶闸管触发电路应满足以下要求：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。
（2）触发脉冲应有足够的幅值。
（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额。
（4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
26.GTO 的开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流。
使GTO 关断需要施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高。
关断后还应在门极施加约5V 的负偏压，以提高抗干扰能力。
27.使GTR 开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。
关断GTR 时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V 左右）的负偏压。
28.电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
29.过流保护较常用的措施：采用快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器。
30.缓冲电路：又称为吸收电路。
其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、dt du或过电流和dtdi ，减小器件的开关损耗。
31.按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，将器件分为：（1）属于单极型电力电子器件的有MOSFET 和SIT 等。
（2）属于双极型电力电子器件的有电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR 和SITH 等。
（3）属于复合型电力电子器件的有IGBT 和MCT 。
二、作业详解：1. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：0>AK u 且0>GK u 。
2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
7. IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 的驱动电路各有什么特点？答：IGBT 驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT 是电压驱动型器件， IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。
GTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。
GTO 驱动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
电力 MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。
8. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。
答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，dt du 或过电流和dt di ，减小器件的开关损耗。
RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs 经Rs 放电，Rs 起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs 从Cs 分流，使dt du 减小，抑制过电压。
9. 试说明IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 各自的优缺点。