电力电子技术期末总结汇编

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#绪论：

1. 电子技术的两大分支是什么?

信息电子技术与电力电子技术

*2.简单解释电力电子技术。

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。 3.要学习的4种电力电子器件是什么？ 器件：电力二极管、晶闸管、

IGBT 、POWER MOSFET 四种。

*4.电力变换器有哪几种？

交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流

*5.电力电子技术的应用？

一般工业： 电化学工业；交通运输：电动汽车、航海；电力系统：柔性交流输电、谐波治理、智能电网；电 子装置电源；家用电器：变频空调；其他：航天飞行器、发电装置。

#第一章：

1. *电力电子器件的分类：

半控型：晶闸管；全控型：电力

MOSFET 、IGBT ;不可控型：电力二极管；

电流驱动型：晶闸管；电压驱动型：电力

MOSFET 、IGBT ；

2. *应用电力电子器件的系统组成：

由控制电路和驱动电路和电力电子器件为核心的主电路组成。

3. 电导控制效应：

电导控制效应使得 PN 结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在

1v 左右，所以正向偏置的 PN 结表现为低

阻态。

2•动态特性：延迟时间： td= t1- tO, 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf

恢复特性的软度：下降时间与延迟时间的比值 tf /td ，或称

恢复系数，用Sr 表示

交界处电子和空穴的浓度差别，造成了各区的多子向另一区的 扩散运动，到对方区内成为少子， 在界面两侧分别留下了带正、 负电荷但不能任意移动的杂

质离子。这些不能移动的正、负电 荷称为空间电荷。

空间电荷建立的电场被称为内电场或自建电场，其方向是阻止 扩散运动的，另一方面又吸引对方区内的少子（对本区而言则 为多子）向本区运动，即漂移运动。

扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达 到稳定值，形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围，被称为 空间电荷区，按所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或 势垒区。

1•静态特征：当电力二极管承受的正向 电压

大到一定值（门槛电压 UTO ），正 向电流才开始明显增加， 处于稳定导通 状态。与正向电流IF 对应的电力二极 管两端的电压 UF -。-。 - oil O O O

-。-。- 1 O OI .+ . + . + -。-。 O O

O O O -。-。-

1 O

d Io O O 、-。-。- O

o

I O O O

4.电力二极管的基本特征:

H H --------------- ------------------

----------------------- 1

5. 电力二极管的主要参数：正向平均电流 IF(AV)、正向压降UF 、反向重复峰值电压 URRM 、最高工作结温 TJM 、 反向恢复时间trr 、浪涌电流IFSM

6. 电力二极管的类型：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管

7. 晶闸管的静态特性和动态特性:

延迟时间td 、上升时间tr 、开通时间tgt =td+ tr

反向阻断恢复时间trr 、正向阻断恢复时 间 tgr 、关断时间 tq (tq=trr+tgr )

a)

A

I

A ；

A

K

A

P l

N 2

G I G

T E G

PNP

T I c2

NPN I —

T I K

T E

A

K a)

b)

b)

c)

1.静态特性

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；伏安特性类似二极管的反向特性

；

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，或：

(p42 T1 参考答案)

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。

8. 晶闸管的主要参数：电压定额、电流定额、动态参数9•

电力MOSFET的基本特征:

b)

G fs

di。

dU^s

图1-20 电力MOSFET的转移特性和输出特性

a）转移特性b）输出特性

漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为

MOSFET的转移特性

ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为

跨导Gfs

图1-20

图1图1-21 电力MOSFET的开关过程

a）测试电路b）开关过程波形

up—脉冲信号源，Rs—信号源内阻，RG—栅极电

阻，

RL —负载电阻，RF—检测漏极电流，

tr : Ugs从开启电压Ut上升到MOSFET进入非饱

和区的栅源电压Ugsp这段时间称为上升

时间

a)

10. IGBT基本特征:

b)

图1-21

（1）开关速度高，开关损耗小。在电压 1000V 以上时，开关损耗只有 GTR 的1/10，与电力MOSFET 相当

⑵ 相同电压和电流定额时，安全工作区比 GTR 大，且具有耐脉冲电流冲击能力

⑶ 通态压降比VDMOSFET 低，特别是在电流较大的区域

（4）输入阻抗高，输入特性与 MOSFET 类似

⑸ 与MOSFET 和GTR 相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点

优点：开关速度高，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降 较低， 安全工作区：正偏安全工作区（FBSOA ）――最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定

反向偏置安全工作区（

RBSOA ）――最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率

duCE/dt 确定

11、 电力电子器件的驱动基本任务、作用和隔离方法：

1•将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，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。对半控型器件只需提供开通控制信号。对全控

型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号；

2•使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关

时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。对器件或整个装置的一些保护措施也 往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现；

3•—般采用光隔离或磁隔离。

12、 晶闸管的触发电路要求：触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念）

。触发脉冲应有足够

的幅度。不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。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。

发射极栅极

E Q O G

漂移区 缓冲区 注入区

7

+

G —I 匚 I D R on

C-集电极 a)

b)

I

C Jl z"

有源区

U RM 反向阻断区

U GE 增加

正向阻断区

UGE(th)

U FM U CE

b)