第1部分电力电子器件-13-09-11概要.ppt

上海电力学院 电子技术教研室 第1部分 电力电子器件 上海电力学院 电子教研室 现代电力电子技术 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 本章主要内容 1.1 电力电子器件的特征及分类 1.2 决定电力电子器件实际效能的主要因素 1.3 电路运行条件对电力电子器件性能的影响 1.4 电力电子器件的缓冲电路和驱动电路 第1部分 电力电子器件 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.1.1 电力电子器件的特征 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： (1) 电功率大 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) 工作在开关状态 1.1　电力电子器件的特征和分类 导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定 阻断时（断态）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 作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替 第1部分 电力电子器件 * 上海电力学院 电子技术教研室 * (4) 散热 在主电路和控制电路之间，对控制电路的信号进行放大， 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。 应用电力电子器件的 系统组成 (3) 需要由信息电子电路来控制 第1部分 电力电子器件 1.1　电力电子器件的特征和分类 1.1.1 电力电子器件的特征 电气隔离 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 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 电力电子器件的损耗包括： 通态损耗、 断态损耗、 开关损耗 导通时器件上有一定的通态压降 阻断时器件上有微小的断态漏电流 开通损耗和关断损耗的总称 器件开通或关断的转换过程中产生 器件功率损耗的主要成因 断态漏电流极小， 器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大可能成为器件功率损耗的主要因素 1.1.1 电力电子器件的特征 第1部分 电力电子器件 1.1　电力电子器件的特征和分类 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.1.2 电力电子器件的分类 电力电子器件 控制功能 不控型 可控型 导电机理 PN结型 势垒型 反向恢复速度 普通型 快速及超快速型 反向电流衰减速度 硬恢复型 软恢复型 开关状态可控性 控制信号性质 半控型 全控型 电流控制型 电压控制型 载流子类型 单极型 双极型 复合型 芯片材料 硅（多晶硅和单晶硅） 碳化硅、金刚石等 集成度 分立型 功率模块 集成电路 第1部分 电力电子器件 1.1　电力电子器件的特征和分类 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.2 决定电力电子器件实际效能的主要因素 所有电力电子器件在其装置中的实际效能取决于两方面： ● 电力电子器件的设计和制作（参数设计、结构安排、材料性能、 工艺水平和散热能力等）； ● 器件所在电路的运行条件（电路结构、负载性质、控制信号、 开关频率、环境温度和冷却条件等）。 ★ 本节重点：分析开关环境对器件性能的影响。 实践证明，器件开关性能与电路结构、负载性质、控制策略、 开关频率和开关方式等条件密切相关。 第1部分 电力电子器件 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.3　电路运行条件对电力电子器件性能的影响 第1部分 电力电子器件 ——IGBT的开关过程分析 1、IGBT开关电路 2、IGBT的开通过程、关断过程 Lko包括：外引线分布电感、 器件内引线分布电感、 外接附加电感 Lko ：负载 Ugeo：临界驱动栅压 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.3　电路运行条件对电力电子器件性能的影响 第1部分 电力电子器件 ——IGBT的开关过程分析 1）结温对单次开关能耗的影响 3、电路环境对开关能耗的影响 （IGBT内置反并联二极管） * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.3　电路运行条件对电力电子器件性能的影响 第1部分 电力电子器件 ——IGBT的开关过程分析 3、电路环境对开关能耗的影响 （IGBT内置反并联二极管） 2）栅极串联电阻RG对单次开关能耗的影响 * 上海电力学院 电子技术教研室 * 1.3　电路运行条件对电力电子器件性能的影