1电力电子器件PPT课件

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
➢ 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。
➢ 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（或称极或管角），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，一般是主电路电流流出器件的端子。
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
➢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
➢电力电子器件（power electronic device）— —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
➢ 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
➢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
➢其处理电功率的能力小至毫瓦级，大 至兆瓦级, 大多都远大于处理信息的电 子器件。
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
➢ 器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可 能成为器件功率损耗的主要因素
1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
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、驱动电路和以电力 电子器件为核心的主电路组成
控
检测
电路
制
V1 LR
电
•
驱动
路电路Βιβλιοθήκη V2 主电路图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
(2) 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
➢ 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 （ Insulated-Gate Bipolar Transistor——IGBT）
➢ 电力场效应晶体管（Power MOSFET，简称为 电力MOSFET）
➢ 门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor — GTO）
➢ 导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
➢ 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
➢ 作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
(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。
《ESP training》 电子教案
第1章 电力电子器件
第1章 电力电子器件
引言
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
小结
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
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1.1 电力电子器件概述
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 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 1.1.4 本章内容和学习要点