电力电子技术---第二章资料.ppt

电 力 电 子 技 术Power Electronic Technology 第二讲 电力电子器件（一） 2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件－电力二极管 2.3 半控型器件－晶闸管 2.1 电力电子器件概述 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类 2.1.1 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。 2.1.1 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（Electron Device）和半导体器件（Semiconductor Device）两类。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管（Vacuum Valve）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。 电力半导体器件（Power Semiconductor Device）所采用的主要材料仍然是硅 2.1.1 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： 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。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 电力电子器件一般都工作在开关状态 导通时【通态（On－State）】阻抗（Impedance）很小，接近于短路，管压降（Voltage Across the Tube）接近于零，而电流由外电路决定 阻断时【断态（Off－State）】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（Dynamic Speciality）【也就是开关特性（Switching Speciality）】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。 作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 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(Driving Circuit） 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。 导通时器件上有一定的通态压降（On-state Voltagedrop），形成通态损耗（ On-state Losses) 阻断时器件上有微小的断态漏电流（Leakage Current）流过，形成断态损耗 ( Off-state Losses） 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗（Turning on Losses）和关断损耗（Turning off Losses），总称开关损耗（Switching Loss） 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（Leakage Current）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（Switching Frequency）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 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 电力电子系统：由控制电路（Control Circuit）、驱动电路（Driving Circuit）和以电力电子器件为核心的主电路（Main Circuit）组成 图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 控制电路（Control Circuit）按系统的工作要求形成控制信号（Control Signal），通过驱动电路（Driving Circuit）去控制主电路（Main Circuit）中电力电子器件的通或断（Turn-on or Turn-off），来完成整个系统的功能。 2.1.2 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（Detect Circuit）。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。 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