电力电子技术-第二章电力电子器件2.12.2答案.doc

第 二 章 绪论 第1、2 节 电力电子器件概述 不可控器件—电力二极管 授课 时数 2学时 教学目的与要求 目的和要求： 概述电力电子器件的概念、特点和分类。掌握电力二极管的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意问题。 教学难点与重点 掌握电力二极管的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用。 互动内容 课堂提问和讨论： 自学内容 无 授课方法 讲授 （现代化） 教学手段 多媒体 作业 思考题 无  第二章 电力电子器件 电子技术（模拟电子电路和数字电子电路） *电力电子技术就是实现电能的变换和控制 *一般电路分为一次电路和二次电路，一次电路是主电路，二次电路是控制电路，电力电子器件通常在一次电路/主电路中。 *电真空器件：晶闸管问世前的水银整流器（汞弧整流器）都属于此类→基本淘汰了 半导体器件： 现在使用的，基本都是半导体器件，所以通常把电力电子器件也叫电力半导体器件。 半导体器件的优势：半导体既不是导体也不是绝缘体，对它进行不同的掺杂，可变成N型、P型，能够控制它的导通和关断。 （如手机里的芯片，也是用硅制作的集成电路） *信息电路的电子器件，能处理各种不同的信息，能放大、变换，但处理电功率的能力都不大，流过的电流，承受的电压都比较小，主要用来处理信息（微弱的信号），而一般电力电子器件，处理电功率的能力远大于信息的电子器件。 *处理信息的电子器件，有很多器件在模拟电路中，可能工作在放大状态，而电力电子器件，一般都是开关状态，若放大状态，管子承受的电压比较高，电流比较大，损耗比较大，发热会损坏。所以，一般要么电压高，电流很小；要么电流大，而通态压降低，损耗不会太大。 *电力电子器件一般都有一个门极或控制极，通过信息电路来控制。（电力电子器件的驱动，需要控制电路来控制，所以。。。。。） *电力电子器件即使不工作在放大状态，损耗相对来说也比较大，会发热，所以要安装散热器，防止器件烧坏。（书P11） 损耗的组成： 通态损耗：管子处于导通时的损耗，管子有管压降，流过比较大的电流， 例：100A的电流流过管子，有1V的管压降，100W的损耗就会发热，就要安装散热器。 断态损耗：断开时的损耗，理想情况下，断开时，应该是没有电流流过，没有损耗，但实际上，存在漏电流，漏电流一般比较小，所以断态损耗所占比例比较小。（任何情况下，所占比重都不大） 开关损耗：开通或关断过程中的损耗，任何电力电子开关，开通或断开都不是瞬时完成，有一个过程，例：从断到通，电压从高到低，电流从小到大，在这个过程中，电流和电压都不高也不低，两个想乘，数值也不小，所以开关损耗的功率比较大，时间非常短。 　　①开通损耗（断→通）和关断损耗（通→断）的损耗不一样。 ②一般来说，这个损耗功率不小，但如果次数不多（开关频率比较低时），总的损耗也可能不大。例如，开关频率为50HZ（比较低的频率，每个周期通断的频率小），即使开关过程中单位时间的损耗不小，但由于次数少，所以开关损耗所占比例并不大。但如果电力电子器件工作频率比较高（几十、几百KHZ），则每个周期通断次数多。 总结：开关损耗与管子工作频率关系密切，若频率高，开关损耗占比重大（可能比通态损耗比重还大），若频率低，开关损耗可以忽略不计。 电力电子系统中，器件处于一个什么样的位置 一个电力电子系统，并不是仅仅是几个管子组成，是由控制电路、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。（主电路也不仅仅只有电力电子器件，可能还有电感、电容等其他元件） 主电路：两个管子（IGBT）、电感、电容。 控制电路：由信息电子电路组成，按照系统的工作要求形成控制信号。通过驱动电路，控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，完成功能。（书） 有时需要检测电路，要通过控制实现相应功能，必须要有检测，否则不知道是否达到要求，类似于反馈。 看图：检测电路把信息传达给控制电路，控制电路根据检测的情况，产生控制开通或关断的信号，通过驱动电路，驱动主电路/负载 。 保护电路：使电力电子器件和整个系统能可靠工作。一旦出现问题，不会损坏附加的电路 电气隔离：主电路一般是高压的（几百伏，上千伏），而控制电路一般只有几伏，检测、保护、驱动电路都在二次这边，驱动电路是连接主电路和控制电路的，所以必须要进行隔离，否则高电压回到低电压那边去，导致短路。/控制电路的元器件承受不了高压，所以要隔离。（强电、弱电必须隔离，若混在一起，危险） 隔离一般有光电隔离、磁隔离等。 控制电路有时也把检测、保护、驱动电路包括进去，主要是左侧的控制电路。 半控型器件：一半可以控制。这类器件主要是指晶闸管（Thyristor），它是通过