第2章电力电子器件2课件1.ppt

引言 ■模拟和数字电子电路的基础 ——晶体管和集成电路等电子器件 电力电子电路的基础 ——电力电子器件 ■本章主要内容： ◆对电力电子器件的概念、特点和分类等问题作了简要概述 。 ◆分别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。 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 2.1.4 本章内容和学习要点 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ■电力电子器件的概念 ◆电力电子器件（Power Electronic Device）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。 ?主电路：在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。 ?广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ■电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ?通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。 ?当器件的开关频率较高时，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。 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 ■电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动 电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件 ?通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断。主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ?器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。 ◆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。目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ?通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。 ◆不可控器件 :器件本身没有导通、关断控制能力，需要根据电路条件决定其导通、关断状态。 ?电力二极管（Power Diode） ?不能用控制信号来控制其通断。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照驱动信号的性质 ◆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。此类器件采用电流信号来实现导通或关断控制，代表器件如晶闸管、电力晶体管等。 电流控制型器件的特点是：①在器件体内有电子和空穴两种载流子导电，由导通转向阻断时，两种载流子在复合过程中产生热量，使器件结温升高。过高的结温限制了工作频率的提高，因此，电流控制型器件比电压控制型器件的工作频率低。②电流控制型器件具有电导调制效应，使其导通压降很低，导通损耗较小。③电流控制型器件的控制极输入阻抗低，控制电流和控制功率较大，电路也比较复杂。 ◆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。此类器件采用场控原理对其通/断状态进行控制，代表器件如功率MOSFET、IGBT等。电压控制型器件的特点是：①输入阻抗高，控制功率小，控制线路简单。②工作频率高。③工作温度高，抗辐射能力强。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ?由一种载流子参与导电。如功率MOSFET、静电感应晶体管SIT等。 ◆双极型器件 ?由电子和空穴两种载流子参与导电。如PN结整流管、普通晶闸管、电力晶体管等。 ◆复合型器件 ?由单极型器件和双极型器件集成混合而成， 也称混合型器件。如IGBT、MCT等。 2.1.4 本章内容和学习要点 ■本章内容 ◆按照不可控器件、半控型器件、典型全控型器件和其它新型器件的顺序，分别介绍各种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