《电力电子技术》全套PPT课件.pptx

应用型本科IT专业规划教材 ;第1章 绪论 第2章 电力电子器件 第3章 交流正弦波和高次谐波 第4章 整流电路 第5章 交流调压和交/交变频 第6章 直流斩波器和高频开关电源 第7章 逆变器 第8章 电力电子技术应用;☆ 1.1 电力电子的构成 ☆ 1.2 电力电子发展简史 ☆ 1.3 电力电子的应用领域 ;1.1 电力电子的构成 ;1.2 电力电子发展简史 ;图1-2 电力电子发展简史 ;1.3 电力电子的应用领域 ;图1-4 电力电子技术的应用领域 ;图1-5 电力电子技术的应用领域 ; 了解电力电子技术的构成、发展简史及应用领域;☆ 2.1 概述 ☆ 2.2 电力用半导体器件 ☆ 2.3 其他新型电力电子器件 ☆ 2.4 电力电子器件的模块化 ☆ 2.5 智能电力电子模块（IPM） ☆ 2.6 全控型电力电子器件的比较 ☆ 2.7 电力电子器件的相关技术;2.1 概述 ;为形象化地说明电力电子器件的发展规模，用如图2-1所示的树型分类的树干和枝叶来描绘其发展。从图2-1可以看出电力电子器件可分为三大类：单极型、双极型和混合型。所谓单极型，是指器件内部只有一种极性载流子参与导电，而双极型则指器件内部的电子与空穴两种极性载流子均参与导电。双极型器件一般通态压降低，电流容量大，单极型器件则开关速度高。混合型器件是二者混合集成，因而兼有两者的优点，性能更为优良。;图2-1 电力电子器件分类树 ;2.2 电力用半导体器件 ;图2-3 硅单晶中的共价健结构;2. 杂质半导体; 掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P型半导体。;2.2.2 电力用二极管 ;如图2-7（a）若将P型和N型半导体结合起来，则在结合面上，N层的多余电子将向P层扩散并与空穴结合。同理，P层的空穴会向N层扩散与电子结合。其结果在结合面的附近P层失去空穴呈负性，而N层失去电子带正电，则结合面附近将如图2-8所示，形成一个新的电场将防止电子和空穴继续扩散。在结合面形成的电场称为电位壁垒。这时，再也不可能有电子和空穴通过电位壁垒，故流过结合面的电流为零。 ;再如图2-8（b）所示，在P层一侧若加上极性为正的电压（称为正向电压），由于??电压大大超过电位壁垒值，则P层的空穴将进入右方，而N层的电子也加速移至左方，突破了结合面后出现大量的空穴涌向N层，电子进入P层且扩散速度极快，形成二极管的导通状态。;下面再解释一下图2-8（c），如果在PN结上加与图2-7相反极性的电压，则在结合面上电位壁垒将大大提高，该结合面仿佛变成了一个电容器，使得电流不可能再流通。当然，严格的说，也有接近0的微安级漏电流流过，此电流称为反向电流。;2.2.3 电力晶体管 ;1 双极型晶体管 ;图2-12为射极接地型NPN型晶体管（图2-13）在不同基极电流时的静特性。 ;小型晶体管最主要功能是作为线性放大器来使用，而功率晶体管的主要是用于开关，充分发挥其功耗小、无触点的优点。;2 单极型晶体管 ;图2-20 增强型MOSFET构造图 ;图2-21 耗尽型MOSFET构造图 ;由上所述，不管是增大型抑或是减小型MOSFET，由于绝缘氧化膜的阻隔，栅极实际上是不流过电流的。因而，我们就把双极型晶体管由基极电流控制集电极电流称为电流控制型元件，而把MOSFET由电压来控制称为电压控制型元件。;3 绝缘栅双极晶体管（IGBT） ;由图2-24（a）的IGBT的等效电路可见，IGBT是以BJT为主导元件、MOS为驱动元件的达林顿结构器件。其电路图符号如图2-24（b）所示。;2.2.4 晶闸管 ;当A、K间承受正向电压，且门极G有足够正向电流流入，反向PN结会突然失去阻挡作用。使晶闸管饱和导通，称为触发导通。 ;晶闸管导通必须同时具备两个条件： 即承受正向阳极电压和正向门极电压。;从图2-29可见，双向晶闸管相当于两个普通晶闸管反向并联（P1N1P2N2和P2N1P1N4），不过它只有一个门极G，由于N3区的存在，使得门极G相当于T1端无论是正的或是负的，都能触发，而且T1相对于T2既可以是正，也可以是负。;普通晶闸管由于只能用门极信号触发导通 能使其关断，因此必须设置强迫换流电路，使整体线路的结构变得复杂，效率降低。为克服这一缺点，研制出具有自关断能力的晶闸管，即GTO。它的导通触发与普通晶闸管相同，若要使它关断，只要在门极加上负电流脉冲即可。这样，GTO就成为全控器件。;2.3 其他新型电力电子器件 ;2.3.1 静电感应晶体管（SIT） ;2.4 电力电子器件的