第2章电力电子器件.ppt

② 电力电子器件一般都工作在开关状态。 ③ 实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。子
器 断态损耗： 阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
件
主
要
开通损耗：在器件开通的转换过程中
损 开关损耗：
产生的损耗
耗
关断损耗：在器件关断的转换过程中
产生的损耗
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
1、概念：
➢ 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（ ）——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、同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一 般特征：
① 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要 的参数。
2.3 半控器件—晶闸管
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.3 晶闸管的主要参数 2.3.4 晶闸管的派生器件
➢ 晶闸管（）：晶体闸流管，可控硅整流器（ ——） ➢ 1956年美国贝尔实验室（ ）发明了晶闸管; ➢ 1957年美国通用电气公司（）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
➢ 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
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
2) 电压驱动型
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
➢恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5 s以下）的二极管， 也简称快速二极管.
3. 肖特基二极管
反向恢复时间很短（10~40）
正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲
在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于 快恢复二极管
其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效 率高
❖二极管的典型应用
S
EG
IK
K
b)
分析!
R
结论：触而导通，通 E A 而不断，断则反压。
➢ 其他几种可能导通的情况： ➢ 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 ➢ 阳极电压上升率过高 ➢ 结温较高 ➢ 光直接照射硅片，即光触发
➢只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可 靠的控制手段
2.3.2 晶闸管的基本特性
• 器通件过的控关制断由信其号在可主以电控路中制承其受导的通电而压和不电能流控决制定其关断。 2) 全控型器件
• 绝缘栅双极晶体管（ ——）
• 电通力过场控效应制晶信体号管既（可电力控）制其导通又可控制其关断， • 门又极称可自关断关晶断闸器管件（。）
3) 不可控器件
• 电力二极管（ ）
• 只定的有不动。两电能个路用端。控子制，器信件号的来通控和制断是其由通其断在,主因电此路也中承就受不的需电要压驱和电流决
1.静态特性（伏安特性）
IA 正向 导通
U RSM U RRM -U A
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
- IA
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
延迟时间
O
2. 动态特性
开通时间： 关断时间：
上升时间
t IRM
t
反向阻断 恢复时间
trr
具有重要地位.
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 结构
A
G
KK
A A G
a)
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K b)
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
K G
A c)
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K a)
工作原理
A
IA
PNP
V1
G IG
Ic1
Ic2
NPN V2
由一种载流子参与导电的器件
2) 双极型器件 3) 复合型器件
由电子和空穴两种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
2.2 不可控器件—电力二极管
2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
2.2.3 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流()
第2章电力电子器件
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
❖电力电子器件的概 念、特点和分类等 问题。
❖
❖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。
❖
2.1 电力电子器件的概述
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
2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
❖分类：
1. 普通二极管（ ） 又称整流二极管（ ） 多用于开关频率不高（1以下）的整流电路中 其反向恢复时间较长，一般在5 s以上，这在开关频率不高时 并不重要。 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安 和数千伏以上。
2. 快恢复二极管（ ——）
2.1.2 应用电力电子器件的系统组成
➢电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电 子器件为核心的主电路组成。
控
检测
电路
制
电
驱动
路
电路
V 1 LR
V 2 主电路
2.1.3 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
• 晶闸管（）及其大部分派生器件
U RRM tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
正向阻断 恢复时间
2.3.3 晶闸管的主要参数
1. 电压定额
1) 断态重复峰值电压——正向折转电压的80%
2) 反向重复峰值电压 ——反向折转电压的80%
3) 通态（峰值）电压——额定电流管压降峰值
➢通常取晶闸管的和中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时， 额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承 受峰值电压2~3倍。
额定电流——在指定的管壳温度（简称壳温，用表 示）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。 2. 正向压降
指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态 正向电流时对应的正向压降。
3. 反向重复峰值电压 指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压
4. 浪涌电流 指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周 期的过电流。