第二讲电力电子器件 (1).pptVIP

电力电子应用技术 第二章 电力电子器件 学习电力电子器件应重点关注： 1、三类器件：不可控、半控、全控 2、器件的简单工作原理 3、器件的两特：特性、特点 4、器件的主要参数 5、器件的应用 理想开关： 电力电子技术——利用电力电子器件对电能进行变 换的技术 变换方法——开关变流：利用开关把直流电或交流 电分段或切片（甚至粉碎），然后重 新组合为希望波形的电。 理想开关： ①关断（截止）时，可承受高电压，漏电流为零。 ②开通（导通）时电压为零，可流过足够大电流。 ③可双向导通，并可方便地控制。 ④导通与关断过程的时间为零。 最接近理想开关的开关器件——电力电子器件 本章主要内容： 1、各种电力电子器件的简单工作原理及特点 2、特性： 静态特性：阳极阴极间、控制极阴极间 动态特性 3、主要参数： 静态参数：电压电流参数（额定值、最大最 小值） 动态参数：电压电流变化率、时间 4、使用方法 5、目前的制造水平 变换电的目的： 满足用电设备的需求，提高效率，减小电器。 发电的最佳频率： 50—60赫兹，但不是用电的最佳频率。 提高用电频率的好处： 减小磁路的截面积，从而减小电器的体积。 器件频率每提高一个数量级，用电设备体积 可减小一半； 减小噪音。设备工作频率高于20KHZ时， 会减少噪音（人的听觉分辨能力的最高频率 是20KHZ）。 2.1 电力电子器件概述 电力电子器件：用于电力电路中，能承受较 高的工作电压和通过较大的工作电流，工 作于开关状态。 电力电子器件在实际应用中的作用： 变换电——组成电路把已有的电变为满足 要求的电。 结构图如下： 电力电子器件的分类 按照可控程度分为三类： ①不可控器件——电力二极管 无控制极，无需控制电路，器件的通断取 决于主电路中的电压和流过器件的电流。 ②半控型器件——晶闸管 只能控制导通，不能控制关断。导通时需 要有控制信号，关断情况与不可控器件相同。 ③全控型器件——有多种 既能控制导通又能控制关断。 几个概念： 可控器件：半控型器件和全控型器件。 驱动信号：施加在可控器件控制极上的信号， 用于控制器件的导通与关断。 驱动电路：产生驱动信号的电路。 控制极：用于对可控器件施加控制信号的电极 可控器件的分类： 电流驱动型：控制信号为电流信号 电压驱动型：控制信号为电压信号 电压驱动型器件为场控器件 2.2 不可控器件 电力二极管——不可控器件，无控制极 2.2.1 电力二极管的基本结构 内部为PN结，外部有阳极A和阴极K 外形：螺栓型、平板型 螺栓型通流能力小，平板型通流能力大 电气图形符号： 2.2.2 电力二极管的基本特性 静态特性——反映阳极阴极间的电压电流 关系 动态特性——反映通态和断态之间转换时 电压和电流随时间的变化波形 电力二极管的静态特性 2.2.3 电力二极管的主要参数 1、正向平均电流IF(AV) 2、正向压降UF 3、反向重复峰值电压URRM 4、最高工作结温TJM 5、浪涌电流IFSM 特点：通流能力强、耐压高、简单可靠、价 格低廉；不可控。 目前我国的制造水平：6000A/8500V 2.3 半控型器件 晶闸管——半控型器件，只能控制导通，不 能控制关断，也称可控硅（SCR） 2.3.1 晶闸管的基本结构 外形（以下为其中两种）： 结构：四层三端（三个接线端）器件，阳极A、 阴极K、门极也称控制极G三个极。下图左边 为内部结构图，右边为电路图符号。 工作情况： 如果器件加正向电压（阳极高于阴极），则 J2结处于反向偏置状态，A、K两端之间处于阻 断状态，只能流过很小的漏电流。如果加反向 电压，则J1和J3反偏，器件也处于阻断状态， 仅有极小的反向漏电流通过。在晶闸管施加正 向电压的情况下，通过从门极G上注入P2区电 流IG后，使晶闸管内部形成深度饱和而处于导 通状态。此时即使撤掉外电路注入门极的电流 IG，晶闸管仍会维持导通状态，原因是内部已 经形成了强烈的正