电力电子第二章讲述.ppt

■模拟和数字电子电路的基础 ——晶体管和集成电路等电子器件 电力电子电路的基础 ——电力电子器件 ■本章主要内容： ◆对电力电子器件的概念、特点和分类等问题作了简要概述 。 ◆分别介绍各种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的一些问题。 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 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ■电力电子器件的概念 ◆电力电子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 ?主电路：在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。 ?广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。 ■电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆不可控器件 ?电力二极管（Power Diode） ◆半控型器件 ?主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ◆全控型器件 ?目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ■按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型 ◆电压驱动型 ■按照驱动信号的波形（电力二极管除外 ） ◆脉冲触发型 ◆电平控制型 ■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ◆双极型器件 ◆复合型器件 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 ■电力二极管（Power Diode）自20世纪50年代初期就获得应用，但其结构和原理简单，工作可靠，直到现在电力二极管仍然大量应用于许多电气设备当中。 ■在采用全控型器件的电路中电力二极管往往是不可缺少 的，特别是开通和关断速度很快的快恢复二极管和肖特基 二极管，具有不可替代的地位。 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ■二极管的基本原理——PN结 ■PN结的电容效应 ◆称为结电容CJ，又称为微分电容 ◆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。在正向偏置时，当正向电压较低时，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。 ◆结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，可能使其单向导电性变差，甚至不能工作。 ■静态特性 2.2.3 电力二极管的主要参数 ■正向平均电流IF(AV) ◆ IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。 ■正向压降UF ■反向重复峰值电压URRM ◆使用时，应当留有一定的裕量。 ■最高工作结温TJM ◆结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。 ◆最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。 ◆TJM通常在125～175?C范围之内。 ■反向恢复时间trr ■浪涌电流IFSM ◆指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。 ■按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性 能，特别是反向恢复特性的不同，介绍几种常用 的电力二极管。 ◆普通二极管（General Purpose Diode） ?