安阳工学院《电子电力技术》第1章 电力电子器件.pptVIP

第1章 电力电子器件 引言 1.1 电力电子器件概述 1.2 不可控器件——电力二极管 1.3 半控型器件——晶闸管 1.4 典型全控型器件 1.5 其他新型电力电子器件 1.6 电力电子器件的驱动 1.7 电力电子器件的保护 1.8 电力电子器件的串联和并联使用 小结 本章学习目的与要求 了解电力电子器件的概念、特征、应用系统。 理解并掌握不可控器件、半控型器件、典型全控型器件等的结构、工作原理、基本特性、主要参数及器件的选型。 掌握电力电子器件的选择、使用以及驱动、保护和串并联使用。 本章重点与难点 重点 半控型器件、典型全控型器件的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则。 难点 晶闸管参数的选择及器件的选型 1.1　电力电子器件概述 1.1　电力电子器件概述 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类 1.1.4 本章内容和学习要点 1.1　电力电子器件概述 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 电力电子器件（Power Electronic Device）——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（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。也叫一次电路。如动力系统的电源电路，电动机等执行机构的三相电源属于主电路 控制电路——指控制主电路的控制回路，也叫二次电路。比如主电路中有接触器，接触器的线圈则属于控制回路部分。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 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。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： （1）其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级, 大多都远大于处理信息的电子器件。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 （2） 电力电子器件一般都工作在开关状态 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。 不同时工作在电压电流都很大的状态。保证管子损耗不超过限值，以免烧坏管子。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 （3） 实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 在主电路和控制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路。 （4）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。 主要损耗（发热）： 导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗 。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 阻断时器件上有微小的断态漏电流流过，形成断态损耗。（所占比重小） 在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗和关断损耗，总称开关损耗。其作用时间短，但叠加起来就会比较大（当频率比较高时）。 通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路、检测电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。 控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能 。 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 有的电力电子系统中，还需要有检测电路。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路，从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。 主电路中的电压和电流一般都较大（几百伏以上），而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一般需要进行电气隔离，而通过其它手段如光、磁等来传递信号。 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 由于主电路中往往有电压和电流的过