西安交通大学：《电力电子技术 Power Electronics》课程电子教案（PPT课件讲稿）第一章 电力电子器件

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PEN制作 《电力电子技术》 电子教案 第1章电力电子器件 PENI EC

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 《电力电子技术》 电子教案 第1章 电力电子器件

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 第1章电力电子器件 引 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 M 小结 PEN 章第2页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第2页 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

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 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: ◇简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等 问题 ◇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 M PEN 章第3页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第3页 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： 简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等 问题 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 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.1电力电子器件概述 11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 M PEN 章第4页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第4页 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

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.1电力电子器件概述 >111电力电子器件的概念和特征 >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 >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 M PEN 章第5页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第5页 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 ➢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 ➢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 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 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 M PEN 章第6页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第6页 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。 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.11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)能处理电功率的大小,即承受电 压和电流的能力,是最重要的参数 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 M PEN 章第7页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第7页 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) 能处理电功率的大小，即承受电 压和电流 的能力，是最重要的参数 ➢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。 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.11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/9 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 电力电子器件的动态特性(也就是开关特性)和参 数,也是电力电子器件特性很重要的方面,有些时 候甚至上升为第一位的重要问题。 作电路分析时,为简单起见往往用理想开关来代替 M PEN 章第8页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第8页 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 ➢电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参 数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时 候甚至上升为第一位的重要问题。 ➢作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.11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 导通时器件上有一定的通态压降,形成通态损耗 M PEN 章第9页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第9页 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。 ➢导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗 ■

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 111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 >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 >对某些器件来讲,驱动电路向其注入的功率也是 造成器件发热的原因之 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 M PEN 引章第10页

西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第10页 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 ➢ 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 ➢ 对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是 造成器件发热的原因之一 ➢ 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 ■