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电力电子技术——研究内容
目录
CONTENTS01电力电子器件
02电力电子变流电路
03电力电子电路控制方式
电力电子技术研究的内容
•包括三个方面:
•电力电子器件
•变流电路
•控制电路
电力电子开关器件
•一般特征(与信息处理器件比较)表现在以下几个方面:
•1)电力电子器件所能处理电功率的大小。
•2)电力电子器件一般工作于开关状态。
•3)电力电子器件需要由信息电子电路控制。
•4)由于耗散功率大,在器件封装时需考虑散热设计及工作时外部需
安装散热器。
电力电子器件的分类
按照器件能够被控制电路信号所控制的程度,分为以下三类:
1)半可控器件
晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件
通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定
2)全控型器件
绝缘栅双极型晶体管(Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT)
通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断,
电力场效应晶体管(PowerMOSFET)
又称自关断器件。
门极可关断晶闸管(GTO)、巨型晶体管GTR
3)不控型器件
电力二极管(PowerDiode)
不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱
动电路。
只有两个端子,器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
基本分类
•按电力电子器件的驱动信号性质可以将器件分为电压型和电流型器件。
1、电流型器件必须有足够的驱动电流才能使器件导通,因而一般情
况下需要较大的驱动功率,这类器件有SCR、GTR、GTO等。
2、电压型器件的导通只需要有足够的电压和很小的驱动电流,因而
电压型器件只需很小的驱动功率,这类器件有IGBT、MOSFET、
MCT等。
基本分类
•按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类:
•1、双极型电力电子器件:是指器件内部电子和空穴两种载流子都
参与导电过程的半导体器件,这类器件具有通态压降低、阻断电压高、
电流容量大等优点,适用于中大容量的变流装置和电动机的驱动控制。
•这类器件有巨型晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、静电感
应晶闸管(SITH)等。
基本分类
•2、单极型电力电子器件:是指器件内只有多数载流子参与导电过程
的半导体器件,这类器件具有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿问
题、安全工作区宽、电流负温度系数良好的电流自动调节能力等优点,
适用于中小功率、开关频率高的变流装置和电动机的驱动控制。
•这类器件包括有功率场效应晶体管(MOSFET)和静电感应晶体管(SIT)
等。
基本分类
•3、混合型电力电子器件:是由双极型和单极型两种器件混合集成。
•利用耐高压、电流容量大的双极型器件(如SCR、GTR、GTO)作为输出级;
•利用输入阻抗高、频率响应快的单极型器件(如MOSFET)作为输入级。
•从而具备双极型和单极型器件的优点。这类器件有绝缘栅双极型晶体管
(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)、功率集成电路(PIC)等。
电力电子应用系统组成
•电力电子应用系统或变流电路:以电力半导体器件为核心,通过不
同的电路拓扑和控制方式来实现对电能的变换和控制。
•由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
图1-3电力电子应用系统或变流电路
•控制电路通过检测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。
•主电路和控制电路连接的路径上,一般需要进行电气隔离,通过其它
手段如光、磁等来传递信号。
•主电路和控制电路中附加一些保护电路,以保证电力电子器件和整个
电力电子系统正常可靠运行。
电力电子电路有四种换流方式
•1、电源换流。由电源电压极性改
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