ch1电力电子器件
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1.1.3 电力电子器件的分类
➢ 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
பைடு நூலகம்
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
第1章 电力电子器件 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：
ﻬ简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等 问题
ﻬ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 电力电子器件的概述
➢ 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
第7页/共100页
1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
情况分为三类：
1) 单极型器件
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
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1.1.4
本章内容和学习要点
• 本章内容:
– 介绍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。
➢ 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
2. 广义上分为两类:
电真空器件 (汞弧整流器、闸流管等电真空器件) 半导体器件 (采用的主要材料仍然是硅)
第3页/共100页
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
3. 同处理信息的电子器件相比，电力电子器 件的一般特征：
通态损耗：导通时器件上有一定的通态压降
主
要 断态损耗：阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
损
开通损耗：在器件开通的转换过程中产生的损耗
耗 开关损耗：
关断损耗：在器件关断的转换过程中产生的损耗
➢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 ➢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
➢ 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。
– 然后集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、 并联使用这三个问题。
• 学习要点:
– 最重要的是掌握其基本特性 – 掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和
特性曲线的使用方法，这是在实际中正确应用电力 电子器件的两个基本要求 – 由于电力电子电路的工作特点和具体情况的不同， 可能会对与电力电子器件用于同一主电路的其它电 路元件，如变压器、电感、电容、电阻等，有不同 于普通电路的要求
1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
➢ 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。
➢ 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。
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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
保护
电
电路
V 1 LR
驱动
路
电路
V 2 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
第6页/共100页
在主电路 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
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 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。 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。
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1.1.1 电力电子器件的概念和特征
第8页/共100页
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
➢ 晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件
通➢ 过器控件制的信关断号由可其以在控主制电路其中导承通受而的不电压能和控电制流其决关定 断。 2) 全控型器件
➢ 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 （ Insulated-Gate Bipolar
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
第2页/共100页
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子电路的基础 —— 电力电子器件
1. 概念:
➢ 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
通过T控ran制si信sto号r—既—可IGB控T制） 其导通又可控制其关断， 又➢ 称电自力关场断效器应晶件体。管（电力MOSFET）
➢ 门极可关断晶闸管（GTO）
3) 不可控器件
➢ 电力二极管（Power Diode）
➢不动电能只电路用有压。控两和个 电制端信流子决号，定来器的控件。的制通其和通断断是,由因其在此主也电就路不中需承受要的驱
1.1.3 电力电子器件的分类
➢ 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
பைடு நூலகம்
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
第1章 电力电子器件 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：
ﻬ简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等 问题
ﻬ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
第1页/共100页
1.1 电力电子器件的概述
➢ 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
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1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
情况分为三类：
1) 单极型器件
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
第10页/共100页
1.1.4
本章内容和学习要点
• 本章内容:
– 介绍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。
➢ 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
2. 广义上分为两类:
电真空器件 (汞弧整流器、闸流管等电真空器件) 半导体器件 (采用的主要材料仍然是硅)
第3页/共100页
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
3. 同处理信息的电子器件相比，电力电子器 件的一般特征：
通态损耗：导通时器件上有一定的通态压降
主
要 断态损耗：阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
损
开通损耗：在器件开通的转换过程中产生的损耗
耗 开关损耗：
关断损耗：在器件关断的转换过程中产生的损耗
➢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 ➢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
➢ 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。
– 然后集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、 并联使用这三个问题。
• 学习要点:
– 最重要的是掌握其基本特性 – 掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和
特性曲线的使用方法，这是在实际中正确应用电力 电子器件的两个基本要求 – 由于电力电子电路的工作特点和具体情况的不同， 可能会对与电力电子器件用于同一主电路的其它电 路元件，如变压器、电感、电容、电阻等，有不同 于普通电路的要求
1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
➢ 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。
➢ 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。
第5页/共100页
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
保护
电
电路
V 1 LR
驱动
路
电路
V 2 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
第6页/共100页
在主电路 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
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 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。 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。
第4页/共100页
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
第8页/共100页
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
➢ 晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件
通➢ 过器控件制的信关断号由可其以在控主制电路其中导承通受而的不电压能和控电制流其决关定 断。 2) 全控型器件
➢ 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 （ Insulated-Gate Bipolar
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
第2页/共100页
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子电路的基础 —— 电力电子器件
1. 概念:
➢ 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
通过T控ran制si信sto号r—既—可IGB控T制） 其导通又可控制其关断， 又➢ 称电自力关场断效器应晶件体。管（电力MOSFET）
➢ 门极可关断晶闸管（GTO）
3) 不可控器件
➢ 电力二极管（Power Diode）
➢不动电能只电路用有压。控两和个 电制端信流子决号，定来器的控件。的制通其和通断断是,由因其在此主也电就路不中需承受要的驱