电力电子技术第2章-电力电子器件概述.ppt

第2章 电力电子器件 2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 电力电子器件的驱动 2.7 电力电子器件的保护 2.8 电力电子器件的串联和并联使用 本章小结及作业 第2章 电力电子器件·引言 电子技术的基础 ——— 电子器件：晶体管和集成电路 电力电子电路的基础 ——— 电力电子器件 本章主要内容： 概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。 介绍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 1）概念: 电力电子器件（Power Electronic Device） ——可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 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。 2）分类: 电真空器件 (汞弧整流器、闸流管) 半导体器件 (采用的主要材料硅） 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。 电力电子器件一般都工作在开关状态。 电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 应用电力电子器件系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类 不可控器件(Power Diode) ——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。 半控型器件（Thyristor） ——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件（IGBT,MOSFET) ——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件。 2.1.3 电力电子器件的分类 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。 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。 2.1.4 本章学习内容与学习要点 本章内容: 介绍各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。 集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、并联使用这三个问题。 学习要点: 最重要的是掌握其基本特性。 掌握电力电子器件的参数和特性曲线。 主电路的其它电路元件有特殊的要求。 2.2 不可控器件—电力二极管 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 2.2.2 电力二极管的基本特性 2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型 2.2 不可控器件—电力二极管·引言 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。 由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。 从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ，又称为微分电容。 结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD。 ?势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容作用越明显。在反向偏置或正向电压较低时，势垒电容为主。 ?扩散电容仅在正向偏置时起作用。正向电压较高时，扩散电容为结电容主要成分。 电容影响PN结的工作频率，尤其是高速的开关状态。 2.2.2 电力二极管的基本特性 主要指其伏安特性 门槛电压UTO，正向电流IF开始明显增加所对应的电压。 与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF 。 承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。 2.2.2 电力二极管的基本特性 2) 动态特性 ——二极管的电压-电流特性随时 间变化的 ——结电容的存在 2.2.2 电力二极管的基本特性 正向压降先出现一个过冲UFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如 2V）。 正向恢复时间tfr。 电流上升率越大，UFP越高 。 2.2.3 电力二极管的主要参数 额