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1电力电子器件PPT课件

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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
➢ 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
➢ 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。
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
➢ 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 ( Mercury Arc Rectifier ) 、 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。
➢ 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
(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

第1章电力电子器件概述97967 119页PPT文档

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a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
1.2.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
tf
得反向阻断能力,进入截止状态。
tF t0
t1 t2
UR
t
diR
关断之前有较大的反向电流出现,
dt
并伴随有明显的反向电压过冲。
IRP URP
1-3
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件
1)概念: 电力电子器件(Power Electronic Device)
——可直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电 子器件。
主电路(Main Power Circuit)
——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)分类:
1-26
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
有三个联接端。
螺栓型封装,通常螺栓是其阳极,能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
1-27
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
1-28
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理

电力电子器件综合概述PPT课件( 83页)

电力电子器件综合概述PPT课件( 83页)
也加正向电压。
关断条件: 阳极电流IA小于维持电流IH
实现方法:1)减小阳极电源电压或增大阳极回路电阻; 2)将阳极电源反向。
16
晶闸管的结构与工作原理
A
A
P1
N1 N1
G
P2 P2
N2
K
IA
PNP
IB1V1 NhomakorabeaG
I
G
I c1I B2
Ic2
R
V
NPN 2
S
E
I
A
E
K
G
K
IG
IB2
IC2 =IB1
IC1
模块型电力晶体管的内部结构既有单管型,也有达林顿复合型, 其容量范围从30A/450V~800A/1400V不等。
在一个模块的内部有一单元结构、二单元结构、四单元结构和 六单元结构。
39
电力晶体管(GTR)
1. GTR的结构和工作原理
模块型电力晶体管的内部结构既有单管型,也有达林顿复合型, 其容量范围从30A/450V~800A/1400V不等。
第1章 电力电子器件
1.1 电力电子器件概述 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 1.5 其他新型电力电子器件 1.6 电力电子器件的驱动 1.7 电力电子器件的保护 1.8 电力电子器件的串联和并联使用
本章小结
1
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 电力电子电路系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类
电主电 压电流

关断
反应快、可靠性高、寿命长、功率大、价格低,且具 有节能的特点。
9
电力电子器件的分类

《电力电子器件》PPT课件

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流。)
h
7
晶闸管的特性总结如下:
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。
结论:
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电 流降到接近于零的某一数值以下 。
SCR导通条件: UAK>0 同时 UGK>0 由导通→关断的条件:使流过SCR的电流降低至维持电流以下。
2IG ICBO1ICBO2
IA 1(1 2)
(1-5) 图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
h
a) 双晶体管模型 b) 工作原理 9
➢ 正 向 阻 断 : 开 关 S 断 开 , IG=0 ,
1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大
于两个晶体管漏电流之和。
➢ 触发导通:开关S闭合,注入触发电
流IG。管子内部形成电流正反馈,V1、 V2饱和,1+2趋近于1,流过晶闸管 的电流IA急剧增大,晶闸管导通。IA实
普通晶闸管的关断时间约几
百微秒
h
trr URRM tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
15
(2)关断过程
反向阻断恢复时间trr:正向电流 降为零到反向恢复电流衰减至接
近于零的时间
正向阻断恢复时间tgr:晶闸管要 恢复其对正向电压的阻断能力还
需要一段时间
h
16
在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压,晶闸管会重新正 向导通
第一章 电力电子器件
h
1
电力电子器件(2)--晶闸管
• 1. 晶闸管的结构与工作原理 • 2. 晶闸管的基本特性 • 3. 晶闸管的主要参数 • 4. 晶闸管的派生器件

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页

(1) 欲使晶闸管导通需具备两个条件:
① 应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电 压。
② 应在晶闸管的门极与阴极之间也加上正向 电压和电流。
(2) 晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用, 故晶闸管为半控型器件。
(3) 为使晶闸管关断,必须使其阳极电流减小 到一定数值以下,这只有用使阳极电压减 小到零或反向的方法来实现。
(4) 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。
(5) 门极触发电流IGT 在室温且阳极电压为6V直流电压时,使晶
(1) 额定电压
断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM 中较小的那个数值标作器件型号上的额定电压。 通常选用晶闸管时,电压选择应取(2~3)倍的安 全裕量。
(2) 额定电流IT(AV) 在环境温度为+40℃和规定冷却条件下,器件在
电阻性负载的单相工频正弦半波电路中,管子全导 通(导通角> 170°),在稳定的额定结温时所允许 的最大通态平均电流。
功率二极管的开关特性
2. 功率二极管的主要参数
(1) 反向重复峰值电压URRM 取反向不重复峰值电压URSM的80%称为反 向重复峰值电压URRM,也被定义为二极管 的额定电压URR。显然,URRM小于二极管 的反向击穿电压URO。
(2) 额定电流IFR
二极管的额定电流IFR被定义为其额定发 热所允许的正弦半波电流平均值。其正向 导通流过额定电流时的电压降UFR一般为 1~2V。当二极管在规定的环境温度为 +40℃和散热条件下工作时,通过正弦半波 电流平均值IFR时,其管芯PN结温升不超过 允 电许流值为。若正弦电流的最大值为Im,则额定

电力电子器件-电子课件

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决定晶闸管的最大电流 管芯半导体结温 流过电流的有效值 (相同的电流有效值条件下,其发热情况相同,选取型号相同)
第一章 电力电子器件
波形系数Kf :有效值/平均值,反应周期
交流量波形性质。
如果额定电流为100A的晶闸管 其允许通过的电流有效值为1.57×100=157A
第一章 电力电子器件
选择晶闸管额定电流时,要依据实际波形的电流
有效值与额定电流IT(AV)有效值相等的原则(即管芯结
温一样)进行换算。即:
由于晶闸管的过载能力差,一般选用时取1.5~2倍 的安全裕量。
第一章 电力电子器件
3.通态平均电压UT(AV)
当流过正弦半波的电流为额定电流,并达到稳定 的额定结温时,晶闸管阳极与阴极之间电压降的平均 值,称为通态平均电压。
第一章 电力电子器件
电力电子器件在电力设备或电力系统中,直接 承担电能变换和控制任务的电路称为主电路。
电力电子器件就是可直接用于主电路中实现电 能的变换和控制的电子器件。
电力电子器件则是电力电子电路的基础。 目前常用的电力电子器件都是用半导体材料制 成的,主要分为半控型器件和全控型器件。
第一章 电力电子器件
门极可关断晶闸管实物、图形 和文字符号
GTO在牵引电力机车和斩波器中的应用
第一章 电力电子器件
二、功率晶体管GTR
大功率晶体管(Giant Transistor)简称GTR, 又称为电力晶体管。因为有PNP和NPN两种结构,因此 又称双极型晶体管BJT。
功率晶体管GTR实物、图形和文字符号
第一章 电力电子器件
为晶闸管的额定电压值,用电压等级来表示。
第一章 电力电子器件
2.额定电流IT(AV)
又称为额定通态平均电流。 是指在环境温度小于40℃和标准散热及全导通的条 件下,晶闸管可以连续导通的工频正弦半波电流的平均 值。 晶闸管的额定电流参数系列:1A、5A、10A、20A、 30A、50A、100A、200A、300A。

第1章电力电子器件

第1章电力电子器件
ton=td+tr

电源电压反向后,从正向电流降为零起到能重新
施加正向电压为止定义为器件的电路换向关断时
间toff。反向阻断恢复时间trr与正向阻断恢复时间 tgr之和。
toff=trr+tgr
1.2.4 晶闸管的主要参数

1、额定电压UTn
(1)正向重复峰值电压UDRM 在控制极断路和正向阻断条件下,可重复加在晶闸管两端 的 正 向峰值 电 压 。 规 定 此电压 为 正向不 重 复峰值 电 压 UDSM的80%。 在控制极断路时,以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。 此电压取反向不重复峰值电压URSM的80%。
GTO处于临界饱和状态。这为门极负脉冲关断阳
极电流提供有利条件。
(2)关断过程

当GTO已处于导通状态时,对门极加负的关断脉冲,形 成-IG ,相当于将IC1 的电流抽出,使晶体管N1P2N2 的基 极电流减小,使IC2 和IK 随之减小,IC2 减小又使IA 和IC1 减 小,这是一个正反馈过程。当IC2和IC1的减小使α1+α2<1时, 等效晶体管N1P2N2 和P1N1P2 退出饱和,GTO不满足维持 导通条件,阳极电流下降到零而关断。

1.1 功率二极管
1.1.1 功率二极管的结构和工作原理 1、功率二极管的结构
2、功率二极管的工作原理

由于PN结具有单向导电性,所以二极管是一个正方向单 向导电、反方向阻断的电力电子器件。
1.1.2 功率二极管的伏安特性
ID
U R0 U RSMU RRM
0
I RR I RS
UD
I dD
1.1.3 功率二极管的主要参数
倍的安全裕量。
3、维持电流IH

电力电子器件PowerPoint演示文稿

电力电子器件PowerPoint演示文稿

SCR的关断:
减少IA或增大R,使IA <IH 才能使SCR自然关断。通常是施加一定时间 的反压。
❖ 结论
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。 要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值 以下 。
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图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原 理
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
电力电子器件PowerPoint演示文稿
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
根据晶体管的工作原理,得:
•(1-1) •(1-2) •(1-3) •(1-4)
从而,
•(1-5)
在低发射极电流下 是很小的,而当发射极 电流建立起来之后, 迅速增大。
正 则向 漏电电压流超急过剧正增向大转,折 器电 件压 开通Ub。o,
随着门极电流幅值的增大,正向 转折电压降低。
晶闸管本身的压降很小,在1V左 右。
•雪崩 •击穿
••-•IA
•图1-8 晶闸管的伏安特性
•IG2>IG1>IG
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电力电子器件PowerPoint演示文稿
1.3.2 晶闸管的基本特性
由一个面积较大的 PN 结 和 两 端 引 线 以及封装组成的。
从外形上看,主要 有螺栓型和平板型 两种封装。
•A
•K •A
•a)
•K
•A
•K
•P •N
•I
•J
•b)
•A
•K
•c)
•图1-2 电力二极管的外形、结构和电气 图形符号
• a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页

2. 双向晶闸管
双向晶闸管不论从结构还是从特性方面来 说,都可以看成是一对反向并联的普通晶 闸管。在主电极的正、反两个方向均可用 交流或直流电流触发导通。
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏 安特性。
3. 逆导晶闸管
逆导晶闸管是将晶闸管和整流管制作在同 一管芯上的集成元件。
由于逆导晶闸管等效于反并联的普通晶闸 管和整流管,因此在使用时,使器件的数 目减少、装置体积缩小、重量减轻、价格 降低和配线简单,特别是消除了整流管的 配线电感,使晶闸管承受的反向偏置时间 增加。
晶闸管流过正弦半波电流波形如图所示
它的通态平均电流IT(AV)和正弦电流最大值Im之间的 关系表示为:
IT(A 2 1 V)0 Imsitn ( dt)1 Im
正弦半波电流的有效值为:
(1-6)
IT 21 0 (Imsi nt)2d(t)1 2Im
(1-7)
1.2.2 晶闸管的特性和主要参数
1. 晶闸管的特性 (1) 晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间
电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系特 性。
晶闸管的伏安特性
(2) 晶闸管的门极伏安特性
由于实际产品的门极伏安特性分散性很大, 常以一条典型的极限高阻门极伏安特性和 一条极限低阻门极伏安特性之间的区域来 代表所有器件的伏安特性,由门极正向峰 值电流IFGM﹑允许的瞬时最大功率PGM和正 向 特 其性峰中区,值0A域电B。压C0PU为GFG为不M门划可极定靠允的触许区发的域区最称,A大为DE平门F均极GC功伏B率安A。 为可靠触发区,
功率二极管的开关特性
2. 功率二极管的主要参数
(1) 反向重复峰值电压URRM 取反向不重复峰值电压URSM的80%称为反 向重复峰值电压URRM,也被定义为二极管 的额定电压URR。显然,URRM小于二极管 的反向击穿电压URO。

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页

电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页
(4) 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。
(5) 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。
(6) 门极触发电压UGT 对应于门极触发电流时的门极触发电压。
③ 触发脉冲应有足够的宽度和陡度。触发脉 冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在脉 冲消失前能达到擎住电流,使晶闸管导通, 这是最小的允许宽度。一般触发脉冲前沿 陡度大于10V/µs或800mA/µs。
④ 触发脉冲的移相范围应能满足变换器的要 求。例如,三相半波整流电路,在电阻性 负载时,要求移相范围为150°;而三相桥 式全控整流电路,电阻负载时移相范围为 120°。
触发电路给门极的电压和电流应适当地大 于所规定的UGT和IGT上限,但不应超过其峰 值IGFM 和 UGFM。
(7) 断态电压临界上升率du/ dt 在额定结温和门极断路条件下,不导致器件从断
态转入通态的最大电压上升率。过大的断态电压 上升率会使晶闸管误导通。
(8) 通态电Βιβλιοθήκη 临界上升率di / dt 在规定条件下,由门极触发晶闸管使其导通时,
解:如图所示的平均值和有效值可计算如 下:
Id 12 1 /4 Imsitd n (t) 0 .2Im 7 2 2 .2 A 7
Id213Im33.3A
I12 1 4(Im si n t)2d(t)0.47 Im 74.4 7 A
I2

1 3
4. 光控晶闸管
光控晶闸管(Light Activated Thyristor)是利 用一定波长的光照信号控制的开关器件。 其结构也是由P1N1P2N2四层构成。
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