电力电子技术总复习

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• 电力电子器件的特征？ 能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。 电力电子器件一般都工作在开关状态。 电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
• 电力电子器件的分类？
半控型器件（Thyristor） 全控型器件（IGBT,MOSFET) 不可控器件(Power Diode)
50 非 饱
40 和 区
30
UGS=8V 饱和区 UGS=7V
ID/A ID/A
工作在开关状态，即在截止区和20
非饱和区之间来回转换。
10
20
UGS=6V
10
UGS=5V
UGS=4V
漏源极之间有寄生二极管，漏源 0 极间加反向电压时导通。
2 UT 4 6 8 UGS/V a)
0 10 20 30 40 50
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浪涌电流ITSM
——指由于电路异常情况引起的并使结温超过额 定结温的不重复性最大正向过载电流 。
断态电压临界上升率du/dt
——电压上升率过大，使结电容充电电流足够大，造成晶闸管误导 通。
通态电流临界上升率di/dt
——电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
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4)、晶闸管的型号
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2）、电流定额
通态平均电流（额定电流）IT(AV)
• 选用器件时 IT(AV)=(1.5～ 2)IT/1.57
维持电流 IH
——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
擎住电流 IL
——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，
能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，
通常IL约为IH的2~4倍。编辑ppt
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伏安特性
UA
U RSM
U RRM
雪崩 击穿
IA
正向 导通
IH
I G2
I G1
IG= 0
O
U DRM
U bo + U A
U DSM
- IA
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动态特性
iA 100%
90%
10%
0 td
tr
u AK
O
延迟时间td (0.5~1.5s) 上升时间tr (0.5~3s) 开通时间tgt以上两者之和， tgt=td+ tr
电流驱动型
电压驱动型
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1.不控器件 --二极管
• 1.工作原理？
• 2.基本特性？
• 3.主要参数？
• 1）额定正向平均电流IF(AV)
• 2）正向压降UF
A
• 3） 反向重复峰值电压URRM
• 4）反向恢复时间trr
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• 5）最高工作结温TJM
• 6) 浪涌电流IFSM
A
K
K a)
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Ｐ—普通, Ｋ—快速型，Ｓ—双向型，Ｎ—逆导型，Ｇ—可关
KP[电流]─[电压/100][ ]
通态平均电压组别
正反向重复峰值电压 通态平均电流
普通型 闸流特性
KP500-12
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3.全控型器件
• 1.GTO • 2.GTR • 3.MOSFET • 4.IGBT
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GTO 门极可关断晶闸管
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 光触发
只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段
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晶闸管正常工作时的特性总结如下：
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。 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 。
A
K
PN
I
J
b)
A
K
c)
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• 4、大功率二极管的型号
• ZP[电流]─[电压/100]
• 如ZP50-16表示普通型功率二极管，额 定电流为50A，额定电压为1600V。
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2. 半控器件—晶闸管 （Thyristor）
• 特点：
• 只能控制其导通，不能控制其关断。 • 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。
在开关过程中，即在截止 区和饱和区之间过渡时， 要经过放大区。
O
放大区
ib3 ib2
ib1 ib1<ib2<ib3
截止区 Uce
图1-16 共发射极接法时GTR的
输出特性
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MOSFET
特点——用栅极电压来控制漏极电流
驱动电路简单，需要的驱动功率小。 开关速度快，工作频率高。 热稳定性优于GTR。 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力 电子装置 。
t I RM
t
反向阻断恢复时间trr
t rr
U RRM
t gr
正向阻断恢复时间tgr
关断时间tq以上两者之和t编q=辑tprrp+t tgr （
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晶闸管的主要参数
• 1）电压定额 通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标 值作为该器件的额定电压。 选用时，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。
电力电子技术
总复习
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题型
• 1.填空题（20分） • 2.分析题（25分） • 3.简答题（30分） • 4.计算题（15分） • 5.设计题（10分）
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第一章电力电子器件
本章重点内容:
各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选 择和使用中应注意的一些问题。 电力电子器件的驱动、保护问题。
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N-MOS
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
– P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无 电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS
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MOSFET的漏极伏安特性（即输出特性）：
截止区（对应于GTR的截止区） 50
饱和区（对应于GTR的放大区） 40
非饱和区（对应GTR的饱和区） 30
特点：
GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和 程度较浅。
GTO关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关 断。
多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快， 承受di/dt能力强 。
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GTR 电力晶体管
GTR的基本特性
典型输出特性：截止区、放大
Ic
区和饱和区。
在电力电子电路中GTR工 作在开关状态。
截止区
UGS=UT=3V
UDS/V
b)
通态电阻具有正温度系数，对器
件并联时的均流有利。
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
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MOSFET的开关速度
可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度。 开关时间在10~100ns之间，工作频率可达100kHz以上， 是主要电力电子器件中最高的。