第1章电力电子器件1湖南大学电气院
电力电子技术(第3版)PPT 第一章 电力电子器件
Date:
2021-6-26
Page: 25
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
2） 非线性电阻保护
硒堆由成组串联的硒整流片构成，如图所示为硒堆保护几种接 法。(a)图为单相时的接法。单相时用两组对接后再与电源并联； (b)、(c)为三相的接法，三相时用三组对接成Y形或用六组结成D形。
硒堆保护几种接法 a）单相连接 b）三相Y型连接 c）三相△连接
（1）电阻均流 如图b)所示，在并联的各晶闸管中串入一小电阻R是最简便的均流方
法。均流电阻R由下式决定： R (0.5 ~ 2)UT () I Ta
串入均流电阻R后，电流分配不均匀度可大大地改善，但因电阻上有损耗， 并且对动态均流不起作用，只适用于小功率场合。对于大电流器件的并联，均 流可领先各并联支路的快熔电阻、电抗器电阻和连接导线电阻的总和来达到。
Date:
2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（1）静态均压（正反向阻断状态下的均压）
Date:
2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（2）动态均压（开通过程与关断过程的均压）
Date:
2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
IF
UROM URSM
+
_
第1章 电力电子器件概述(第一部分)(2)
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
华东理工大学
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）
和控制电 路中附加 一些电路， 以保证电 力电子器 件和整个 系统正常 可靠运行
V1 L R
V2
主电路
电气隔离 图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
华东理工大学
1-7
注重对器件的保护：通常采用吸收（缓冲） 保护电路（ Snubber ）来限制器件的 du/dt 和di/dt，减小由于大电流跃变在引线（寄 生）电感上形成的反电势尖峰，以防器件 过压击穿。 需要驱动与隔离：强、弱电系统之间电气 隔离，不共地，消除相互影响，减小干扰， 提高可靠性。
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
华东理工大学
1-6
1.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。 在主电路
控 制 控制电路 电 路 检测 电路 保护 电路 驱动 电路
额定电流 —— 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。 IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应 按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留 有一定的裕量。 在工频正弦半波的情况下：
平均值 IF(AV) 有效值 1.57 IF(AV)
2019-湖南大学电气工程及其自动化简介-推荐word版 (2页)
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湖南大学电气工程及其自动化简介
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湖南大学电气工程及其自动化简介
学科：工学
门类：电气信息类
专业名称：电气工程及其自动化
业务培养目标：本专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径"复合型"高级工程技术人才。
业务培养要求：本专业学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和一定的专业知识。
本专业主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1.掌握较扎实的数学、物理、化学等自然科学的基础知识，具有较好的人文社会科学和管理科学基础和外语综合能力;
2.系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识，主要包括电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用等;
3.获得较好的工程实践训练，具有较熟练的计算机应用能力;
4.具有本专业领域内1--2个专业方向的专业知识与技能，了解本专业学科前沿的发展趋势;。
湖南大学电气与信息工程学院简介
湖南大学电气与信息工程学院湖南大学电气与信息工程学院，起源可追溯到1921年湖南公立工业专门学校的电机科。
1926年湖南大学定名时，电机科改为电机系。
1953年电机系被调整到华中工学院，1958年恢复。
1980年电机系与电子工程系合并为电气工程系，1999年成立电气与信息工程学院。
该院有电气工程系、自动化系、电子信息工程系、仪器科学系、电工电子技术系和1个实验中心。
全院教职工160多人，学院拥有双聘院士1人，长江学者1人，国家“百千万人才工程”第一、二层次人选1人，教育部新世纪优秀人才2人。
在籍研究生、本科生近3000人。
目录学院简介学院的章兢、曹一家2位教授，为学校现任副校长学院科研基础好、学科综合优势强，已形成电力系统自动化、电机传动、工业自动化、测控与仪器、电子信息与通信工程、智能控制与图象处理、新型输配电新技术、高电能质量输配电理论和技术、大规模集成电路故障诊断等特色和优势研究方向。
近年来，先后承担了国家“九五”、“十五” 、“十一五”攻关项目，国家“863”、国际合作重点项目，国家自然科学基金，国家创新基金，博士点基金和部省科研基金项目150多项，其他横向科研课题200余项，国家发明特等奖1项，国家科技发明三等奖1项，部、省科技进步一、二等奖和其他奖项60余项。
07年到帐科研经费1500多万元。
近3年国家科技进步二等奖有：王耀南2项：智能图像信息处理方法及其在工业系统中的应用；高速灌装生产线智能检测分拣成套装备研制及其推广应用，罗安1项：电能质量先进控制方法及工程应用。
院属系所仪器科学与技术系介绍一、系主任简介仪器科学与技术系主任：滕召胜，男，1963年生。
湖南大学电测与仪表专业学士、电测与仪器专业硕士，自动化专业博士，国防科技大学电子学与通信博士后。
长期在工厂、高校从事科研与教学工作，1999年受聘为湖南大学教授。
主要承担智能仪器、智能信息处理、信息融合技术、生物电子学等本科生、硕士生、博士生的课程教学任务。
电力电子技术课件-电力电子试题库全(08自动化)分解
第一章电力电子器件填空题（每空1分）1、普通晶闸管内部有__PN结，外部有三个电极，分别是____ 极___ 极和____ 极。
2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上____ 电压的同时，门极上加上___ 电压，晶闸管就导通。
3、、晶闸管的工作状态有正向______ 状态，正向_____________ 状态和反向_________ 状态。
4、某半导体器件的型号为KP50-7的，其中KP表示该器件的名称为____50表示__________ ，7表示 ________ 。
5、只有当阳极电流小于_______ 电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
6、GTO勺全称是__________ ，图形符号为________ ; GTR勺全称是 ____________ ，图形符号为_________ ;P-MOSFE啲全称是_____________ ，图形符号为 ________ ; IGBT的全称是____________ ，图形符号为________ 。
7、GTO勺关断是靠门极加____ 出现门极________ 来实现的。
&大功率晶体管简称________ ，通常指耗散功率 ____ 以上的晶体管。
9、功率场效应管是一种性能优良的电子器件，缺点是________ 和 _______。
10 、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有 ____________ 、____________________ 、_________________ 、_______________ 几种。
11、普通晶闸管的图形符号是____________ ,三个电极分别是______ , _______ 和 _______ 晶闸管的导通条件是__________________________ ;关断条件是______________ . ___________ 。
12、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管_______ ;可关断晶闸管_________ ;功率场效应晶体管___________ ;绝缘栅双极型晶体管____________ ;IGBT是_________________ 和 _____________ 的复合管。
电力电子器件原理
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轨道交通
在城市轨道交通中，电力电子器 件用于实现牵引供电和信号控制 。
在磁悬浮列车中，电力电子器件 可以实现高效的电机控制和能量 回收。
在高速铁路中，电力电子器件用 于实现列车牵引和供电系统的控 制。
在轨道交通的自动化和智能化方 面，电力电子器件也发挥着重要 的作用。
05 电力电子器件的未来发展
智能化与网络化的趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，电力电子器件的智能化成为一种趋势。智能化能够提高电力电子系统的自适应性、可 靠性和容错性，实现更加高效和智能的能源管理。
网络化
通过互联网和物联网技术，将电力电子器件与智能终端、云计算等相互连接，实现远程监控、数据采集和智能控 制等功能。网络化的电力电子器件能够提高能源利用效率和可再生能源的接入能力，促进能源的可持续发展。
热特性
最大结温
指电力电子器件在工作过程中所允许的最高结温， 超过此温度将导致器件性能下降或损坏。
热阻
指电力电子器件在工作过程中因温度升高而产生 的热量传导阻力。
散热设计
为确保电力电子器件的正常工作，需要采取有效 的散热措施，如散热片、风冷或液冷等。
安全工作区
安全工作区
指在规定的电源电压和负载电流范围内，电力电子器件能够安全、可靠地工作 而不会发生损坏或性能下降的区域。
新材料与新工艺的应用
新材料
随着科技的发展，新型材料如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN） 等在电力电子器件中的应用越来越广泛。这些新材料具有更高 的热导率、禁带宽度和击穿场强等特点，能够提高电力电子器 件的效率和可靠性。
新工艺
新型工艺技术如薄膜工艺、微纳加工技术等在电力电子器件 制造中逐渐得到应用。这些新工艺能够减小器件尺寸、降低 制造成本和提高集成度，为电力电子器件的发展提供了新的 可能性。
湖南大学电气与信息工程学院硕士生指导教师名单
与系统， 电磁场与微波技 术 博士 教授 博士 教授 博士 教授 硕士 副教 授 高级 苏娟 毛建 旭 吴桂 女 硕士 工程 师 博士 副教 授 电子科学与技术 电路与系统，物理电子学 男 男 电子科学与技术 电路与系统 电子科学与技术 电路与系统，物理电子学 硕士 副教 清 全惠 敏 王炼 红 周炎 涛 王绍 源 黄守 道 罗隆 福 熊芝 耀 张志 文 彭 建 春 周有 庆 吴政 球 姓名 朱英 浩 谭阳 红 李中 发 冯林 桥 刘觉 民 黄纯 姚 建 女 女 男 男 男 男 男 男 男 男 男 硕士 硕士 授 副教 授 副教 授 电子科学与技术 电路与系统， 电磁场与微波技 术 电子科学与技术 电路与系统 电子科学与技术 电路与系统 电子科学与技术 电 路与系统 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电 机与电器， 电力电子与电力 传动 电机与电器， 电力电子与电力 传动 电机与电器 电机与电器 电力系统及其自动化 电力系统及其自动化 电力系统及其自动化 硕士 教授 博士 副教 授 博士 教授 博士 教授 本科 副教 授 博士 教授 博士 教授 本科 教授 博士 教授 湖南大学电气与信息工程学院硕士生指导教师名单 性别 出生年 学历 职称 男 女 男 男 男 男 男 院士、 教授 博士 教授 硕士 副教授 硕士 教授 本科 副教授 博士 教授 硕士 教授 职称评 一级学科点 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 所在二级学科名称 电力系统及其自动化 电工理论与 新技术 电工理论与新技术 电力系统及其自动化 电力系统及其自动化 电力系统及其 自动化 电力系统及其自动化 刚 李欣 然 刘光 晔 周腊 吾 何怡 刚 方厚 辉 谢胜 曙 彭敏 放 陈洪 云 向 阳 邓建 国 罗滇 生 江辉 汪沨 熊高 峰 姓名 男 男 男 男 男 男 女 男 男 男 男 女 男 男 博士 教授 博士 教授 硕士 教授 博士 教授 硕士 教授 本科 副教授 博 士 教授 本科 副教授 本科 副教授 硕士 教授 博士 副教授 博士 副教授 博士 教授 博士 副教授 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 电力系统及 其自动化 电力系统及其自动化 电机与电器，电力电子与电力传动 电工理论与新技术 电工理论与新技术 电工理论与新技术 电工理论与新技术 电工理论与新技术 电工理 论与新技术 电机与电器 电力系统及其自动化 电力系统及其自动化 高电压与绝缘技 术 电力系统及其自动化 湖南大学电气与信息工程学院硕士生指导教师名单 性别 出生年 学历 职称 职称评定时 一级学科点 硕士 硕士 硕士 硕士 副教 授 副教 授 副教 授 副教 授 电气工程 电气工程 电气工程 电气工程 所在二级学科名称 电工理论与新技术，电机与电器 电力系统及其自动化 电力 系统及其自动化 电机与电器，电力电子与电力传动 尹 新男 江岳 春 男 毛 弋男 罗德 荣 男 江亚 群 李培 强 滕召 胜 刘波 峰 朱志 杰 孟志 强 女 男 硕士 硕士 副教 授 副教 授 电气工程 电气工程 仪器科学与 电工理论与新技术 电力系统及其自动化 测试计量技术及仪器，检测技术与自 男 博士 教授 技术，控制科 动化装置 学与工程 仪器科学与 测试计量技术及仪器，检测技术
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）。
电力电子器件
晶闸管为数十微秒，而高频晶闸管则为10s左右。
◆高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。
◆由于工作频率较高，选择快速晶闸管和高频晶闸管的 通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应。
2.3.4 晶闸管的派生器件
I
■双向晶闸管（Triode AC
2.3.3 晶闸管的主要参数
■电压定额 ◆断态重复峰值电压UDRM ☞是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器 件上的正向峰值电压。 ☞国标规定断态重复峰值电压UDRM为断态不重复峰值 电压（即断态最大瞬时电压）UDSM的90%。 ☞断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ubo。 ◆反向重复峰值电压URRM ☞是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器 件上的反向峰值电压。 ☞规定反向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压 （即反向最大瞬态电压）URSM的90%。 ☞反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。
电子器件
2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
■基本概念 ◆ 20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多
个器件封装在一个模块中，称为功率模块。 ◆可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 ◆对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，
从而简化对保护和缓冲电路的要求。 ◆将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自
时间短、高温特性好、额 定结温高等优点，可用于 不需要阻断反向电压的电 路中。
K G
A
I O
IG=0 U
a)
b)
图2-12 逆导晶闸管的电气图形符号 和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2.3.4 晶闸管的派生器件
■光控晶闸管（Light
电力电子器件-电子课件
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。
电力电子技术的发展史及其应用
0
7
7
0
0
05
水银（汞 弧）整流
器时代
晶闸管时 代
IGBT出现
功率集成器 件
电能变换发展： 交流——直流变流机组
电 动 机 三相50赫 启 交流电源 动
交流 电动机 A.C.M
直流 发电机 D.C.G
直 流 负 载
器
励磁
电压给定
控制系统
电压反馈
电能变换发展： 交流——交流变流机组
电
动
机
三相 50赫 交流
电子学
电力 电子学
连续、离散
控制 理论
电力学
图1 描述电力电子学的倒三角形
讨论与其他学科关系？
２、电力电子技术的发展历史
电力电子技术的发展史是以电力电子器件 的发展历史为纲的
电能变换技术的发展为电力电子技术发展奠定 理论和技术基础
电力电子器件的发展历史
1957年 发明晶 闸管
全控型 器件
GTO GTR MOSFET
交流（AC）
交流电力控制变频、 变相（AC-AC）
直流（DC）
直流斩波（DC-DC） 逆变（DC-AC）
进行电力变换的技术称为 变流技术
1.４ 与相关学科的关系
电力电子学 (Power Electronics)名称20 世纪60年代出现；
1974年，美国的W. Newell用图1的倒三 角形对电力电子学进 行了描述，被全世界 普遍接受；
电源电能处理与节能开关
高频高效 有源 弱电控制强电
高功率密度无功
高技高术压的大支功撑率
多种应用领域·
高功率因数 高性能+DSP
3. 电力电子技术的应用
第1章 电力电子技术概论
2、 恒频、恒压逆变电源
3、 一般工业中电力传动用电源
4、 电力系统应用
5、 交通运输—如电力机车、电动汽车应用
6、 中高频感应加热电源
7、 电解、电镀用低压大电流电源
8、 其它应用—如超导储能\核聚变反应堆
用大容量的脉冲电源……
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1-5 课程教学计划
电力电子技术是电气工程及其自动化 专业、自动化专业的一门专业基础课， 主要研究各类变流装置的电磁现象、基 本工作原理、控制技术、设计计算方法 及技术经济指标。
采用不同的线性电路来模拟，进而利用线性电 路理论进行分析。
电路理论是电力电子电路研究的基础 返回
1-3 电力电子技术发展概况 电力电子技术的发展和电力电子器件 发展密切相关
.黎明期(1904-1957) .晶闸管时代（1957年－21世纪70年代） .全控器件大发展阶段（1970以来） .功率集成电路的兴起（1980年代末以来）
电力电子技术
Power Electronics
制作: 廖冬初 湖北工业大学 聂汉平 长江大学 刘晓红 湖南大学 刘小兰 郑州大学 2007-8-1
目录
1 电力电子技术概论
2 电力电子器件 3 DC/DC变换技术 4 DC/AC变换技术 5 AC/DC变换技术 6 AC/AC变换技术 7 软开关技术
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21 日上午1 1时55 分20.10. 2120.1 0.21
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月21日星期 三上午11时55分38秒11:55:3820.10.21
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午11时55分20.10.2111:55October 21, 2020
(完整版)电气类专业知识点--电力电子知识点讲义整理
电力电子技术知识点讲义汇总——天天向上图文工作室独家整理复习笔记知识点第1章绪论1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,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)交流变直流AC-DC：整流(2）直流变交流DC—AC：逆变(3）直流变直流DC—DC:一般通过直流斩波电路实现(4）交流变交流AC—AC：一般称作交流电力控制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。
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：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路.（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件.2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗.3 电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
（2）检测主电路中的信号并送入控制电路,根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
(4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路,以保证系统正常可靠运行。
4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（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的电力电子器件.如SCR晶闸管.（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断的电力电子器件。
如GTO、GTR、MOSFET 和IGBT.（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类(1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件.如SCR、GTO、GTR.（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件.如MOSFET、IGBT。
根据器件内部载流子参与导电的情况分类（1）单极型器件:内部由一种载流子参与导电的器件。
第1章 电力电子器件1(湖南大学电气院)
A
G K
IA
光强度
强
弱
O
UAK
a)
b)
光控晶闸管的电气符号和伏安特性
电力电子技术
图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
G KK
A A G 外形a)
A
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K G
A
K 结构b)
电气图c)
返回
➢ 电力电子器件一般工作在开关状态 ➢ 电力电子器件常常需要信息电子电路来控
制 ➢ 电力电子器件的功率损耗通常比信息电子
电路器件的大
电力电子技术
二、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） （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（MOSFET、IGBT） （3）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（二极管）
➢ 平板型封装的晶闸管，两个平面分别是阳极和阴极， 细长端是门极
电力电子技术
2.晶闸管的工作原理
2.1晶闸管的导通实验 A
G K
EA S1
EG S2
➢A、K接正向电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接正向电压，G、K接负电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接正向电压，G、K接正电压，灯泡燃亮 ➢A、K接负向电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接负向电压，无论G、K接何种电压灯泡不燃亮 ➢灯泡燃亮后，撤除G、K间电压或G、K间接负向电压，灯泡仍然燃亮 ➢灯泡燃亮后，撤除A、K间电压或A、K接负向电压，灯泡熄灭
量时，求选择晶闸管的电流定额
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电力G IG Ic1
NPN S EG
Ic2 V2
IK
K
晶闸管的导通可以用双晶体（P1N1P2 和N1P2N2）模来解释。当门极注入电 流IG，IG流入晶体管V2的基极，那么在 V2的集电极产生电流IC2，而IC2又是晶 体管V1的基极电流，放大成集电极电流 IC1，进一步增大了V2的基极电流，形成 了强烈的正反馈，最后V1、V2进入饱 和状态，晶闸管导通。
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第1章 电力电子器件
➢电力电子器件的概念及分类 ➢电力电子器件的发展历史 ➢半控型电力电子器件——晶闸管
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1.1 电力电子器件概念
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
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一、电力电子器件的特征
➢ 能处理电功率的大小，即承受电压和电流 的能力，是器件最重要的参数
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一、晶闸管的结构与工作原理
1.晶闸管的结构
A
G
KK
A A G
a)
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K b)
K G
A c)
a)外形 b)结构 c)电气符号图
➢ 外形有螺栓型和平板型两种封装
➢ 引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端
➢ 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，另一端较粗的 是阴极，细的是门极
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1.2 电力电子器件的发展历史
1957年 发明晶 闸管
全控型 器件
GTO GTR MOSFET
复合型 器件
IGBT IGCT MCT
集成功 率电路
PIC HVIC IPM
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1.3 半控器件—晶闸管
➢晶闸管的结构与工作原理 ➢晶闸管的基本特性 ➢晶闸管的主要参数 ➢晶闸管的派生器件
当晶闸管导通后，撤除门极注入电流，由于晶体管内部已经 形成了强烈的正反馈。所以管子仍然导通；若要使晶闸管关断 则必须撤除阳极的正电压，或者给阳极施加反电压，或者使 流过晶闸管的电流降低为零或低于某一数值。
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晶闸管的工作方程
Ic1=1 IA + ICBO1 （1-1）Ic2=2 IK + ICBO2 （1-2）
雪崩 击穿
-IA
晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
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2.4晶闸管其它导通情况
➢ 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du/dt过高
➢ 结温较高 ➢ 光直接照射硅片，即光触发
光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝 缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易 控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） ➢ 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
➢ 电力电子器件一般工作在开关状态 ➢ 电力电子器件常常需要信息电子电路来控
制 ➢ 电力电子器件的功率损耗通常比信息电子
电路器件的大
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二、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） （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（MOSFET、IGBT） （3）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（二极管）
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➢ 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
➢ 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（2）双极型器件（3）复合型器件
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2.2晶闸管的通、断规律
➢当晶闸管承受阳极反向电压时，无论门极承受何种电 压，晶闸管都处于关断状态 ➢当晶闸管承受阳极正向电压时，仅在门极承受正向电 压时，晶闸管才能导通，两者缺一不可 ➢晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用
➢要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳 极施加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的 电流降低到一定数量以下 ➢当门极未加触发电压时，晶闸管具有正向阻断能力
➢ 平板型封装的晶闸管，两个平面分别是阳极和阴极， 细长端是门极
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2.晶闸管的工作原理
2.1晶闸管的导通实验 A
G K
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➢A、K接正向电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接正向电压，G、K接负电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接正向电压，G、K接正电压，灯泡燃亮 ➢A、K接负向电压，灯泡不燃亮 ➢A、K接负向电压，无论G、K接何种电压灯泡不燃亮 ➢灯泡燃亮后，撤除G、K间电压或G、K间接负向电压，灯泡仍然燃亮 ➢灯泡燃亮后，撤除A、K间电压或A、K接负向电压，灯泡熄灭
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二、晶闸管的基本特性
1. 晶闸管的静特性
第I象限是正向特性，第III象限是反向性 URSM——反向不重复峰值电压
IA 正向 导通
URRM ——反向重复峰值电压 UDRM ——正向重复峰值电压
URSM URRM -UA
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
UDSM ——正向不重复峰值电压 Ubo ——正向转折电压 IH ——维持电流 IG ——门极触发电流
IK=IA+IG
（1-3）IA=Ic1+Ic2
（1-4）
式中1和2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益； ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上
式（1-1）—（1-4）可得
IA
2 I G I CBO1 I CBO2 1 ( 1 2 )
（1-5）
晶体管的特性是：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。
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2.3晶闸管的工作原理
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K
A
IA
PNP
V1
G IG
Ic1
Ic2
R
NPN V2
S EG
IK
EA
K
a)
b)
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
晶闸管内部是PNPN四层半导体结构（P1，N1，P2， N2）。如果施加阳极正向电压，则J2处于反向偏置状态， 器件关断；如果施加阳极反向电压，J1、J3处于反向偏置状 态，器件关断。