中国矿业大学：《电工学（电子技术）》课程电子教案（PPT教学课件）第19章 电力电子技术

第19章电力电子 技术 1 电力电子器件 2. 可控整流电路 3. 逆变电路 4. 交流调压电路 5. 直流斩波电路（略） 1/61 章目录上一页下一页返回退出

1/61 章目录 上一页 下一页 返回 退出 第19章 电力电子 技术 1. 电力电子器件 2. 可控整流电路 3. 逆变电路 4. 交流调压电路 5. 直流斩波电路(略)

19.1电力电子器件 19.1.1电力电子器件的分类 1.不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2.半控器件 器件的导通可控，但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3.全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸 管(GTO)、功率晶体管(GTR)、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。 2/61 章目录上一页下一页返回退出

2/61 章目录 上一页 下一页 返回 退出 19.1 电力电子器件 19.1.1 电力电子器件的分类 1.不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2.半控器件 器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3.全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸 管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等

电力电子器件的符号 A A A C G 太 G+ K T GTO GTR VDMOS IGBT 电力电子器件的主要性能指标：电压、电流、 工作频率。 3161 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 电力电子器件的符号 G K T A K D G A A K GTO G D B C E S GTR VDMOS G C E IGBT 电力电子器件的主要性能指标：电压、电流、 工作频率。 3/61

19.1.2晶闸管 晶闸管(Silicon Controlled Rectifier)是在晶体管 基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现 使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性， 但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调 压及开关等方面。 优点： 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、 操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏)。 4/61 章目录上一页下一页返回退出

4/61 章目录 上一页 下一页 返回 退出 19.1.2 晶闸管 晶闸管(Silicon Controlled Rectifier)是在晶体管 基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现 使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性, 但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调 压及开关等方面。 优点： 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、 操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏)

1.普通晶闸管 A 阳极 (1)基本结构 9 晶闸管是具有三个 三 PN结的四层结构，其 个 结构及符号如图所示。 四. 层 NI PN A 结 导体 P2 OGG 控制极 N2 K (b)符号 (a)结构 6K阴极 晶闸管的结构及符号 5/61 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 A 阳极 P1 P2 N1 N2 P1 P2 N1 N2 P1 P2 N1 N2 控制极 K 阴极 G G 四 层 半 导 体 (a) 结构 晶闸管的结构及符号 三 个 PN 结 G 5/61 1. 普通晶闸管 (1) 基本结构 晶闸管是具有三个 PN结的四层结构, 其 结构及符号如图所示。 A K (b) 符号

合 P1 D N1 N N P吧 G ● P P N2 N K 晶闸管相当于PNP型和NPN型两个晶体管的组合。 6161 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 晶闸管相当于PNP型和NPN型两个晶体管的组合。 K + A T2 T1 P2 N1 N2 IG IA P1 N1 P2 IK G P1 P2 N1 N2 P1 P2 N1 N2 P1 P2 N1 N2 P P N N P1 P2 N1 N2 P1 P2 N1 N2 P1 N1 P2 N2 K G A P P N N N P A G K 6/61

1.普通晶闸管 (1)基本结构 阴极K 控制极G 钼 金锑合金 金硼钯片 硅 铝钥 铜 阳极A 晶闸管的结构和外形 7161 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 (1) 基本结构 1. 普通晶闸管 晶闸管的结构和外形 7/61

(2)工作原理 形成正反馈过程 A iB2 BB.ic T ic2 26 B1 B2iG G B2 1G B2 EG 在极短时间内使两 个晶体管均饱和导通， K 此过程称触发导通。 EA>0、EG>0 8/61 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 (2) 工作原理 在极短时间内使两 个晶体管均饱和导通, 此过程称触发导通。 形成正反馈过程 B2 G C 2 2 G B1 i i i i i iC1 β1 iC2 □ 1 2 G B2 E i i A R T1 T2 EG A B2 i β2 iG G i 1 2 G β β i K EA > 0、EG > 0 8/61

(2)工作原理 形成正反馈过程 A BBzicl iB2 iG R 1c2 2G口g1 Biic2 1B2 1 晶闸管导通后，去 掉EG,依靠正反馈， K 仍可维持导通状态。 EA>0、EG>0 9161 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 EA R T1 T2 EG A iB2 β2 iG iG 1 2 G β β i 晶闸管导通后，去 掉EG， 依靠正反馈, K 仍可维持导通状态。 EA > 0、EG > 0 □ iB1 iC2 2 iG iC1 β1 iC2 □ 1 2 iG iB 2 9/61 形成正反馈过程 iB2 iG G (2) 工作原理

晶闸管导通的条件： ①晶闸管阳极电路（阳极与阴极之间）施加正向电 压。 ②晶闸管控制电路（控制极与阴极之间）加正向电 压或正向脉冲（正向触发电压）。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈」 晶闸管仍可维持导通状态。 晶闸管关断的条件： ①必须使晶闸管阳极电流减小，直到正反馈效应 不能维持。 ②将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极 间加反向电压。 10/61 章目录上一页下一页返回退出

10/61 章目录 上一页 下一页 返回 退出 晶闸管导通的条件： ① 晶闸管阳极电路 (阳极与阴极之间) 施加正向电 压。 ② 晶闸管控制电路 (控制极与阴极之间) 加正向电 压或正向脉冲 (正向触发电压)。 晶闸管导通后, 控制极便失去作用。 依靠正反馈, 晶闸管仍可维持导通状态。 晶闸管关断的条件： ① 必须使晶闸管阳极电流减小,直到正反馈效应 不能维持。 ② 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极 间 加反向电压