第1章 电力电子器件第五讲[可修改版ppt]
电力电子技术(第3版)PPT 第一章 电力电子器件
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2021-6-26
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
2） 非线性电阻保护
硒堆由成组串联的硒整流片构成，如图所示为硒堆保护几种接 法。(a)图为单相时的接法。单相时用两组对接后再与电源并联； (b)、(c)为三相的接法，三相时用三组对接成Y形或用六组结成D形。
硒堆保护几种接法 a）单相连接 b）三相Y型连接 c）三相△连接
（1）电阻均流 如图b)所示，在并联的各晶闸管中串入一小电阻R是最简便的均流方
法。均流电阻R由下式决定： R (0.5 ~ 2)UT () I Ta
串入均流电阻R后，电流分配不均匀度可大大地改善，但因电阻上有损耗， 并且对动态均流不起作用，只适用于小功率场合。对于大电流器件的并联，均 流可领先各并联支路的快熔电阻、电抗器电阻和连接导线电阻的总和来达到。
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（1）静态均压（正反向阻断状态下的均压）
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
（2）动态均压（开通过程与关断过程的均压）
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§1.3 晶闸管的保护、扩容和简单测试
IF
UROM URSM
+
_
电子技术基础课件第1章 电力电子器件
第1章电力电子器件电力电子技术和电子学的关系电力电子器件概述功率二极管晶闸管电力晶体管（GTR）功率场效应晶体管（功率MOSFET）绝缘栅双极型复合晶体管（IGBT）2018/9/3LU电力电子技术11.1 电力电子技术和电子学的关系电力电子电路和电子电路许多分析方法致仅应 器件的工作状态信息电半导体器件既许多分析方法一致，仅应用目的不同。
信息电子：半导体器件既可处于放大状态，也可处于开关状态；广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算做电力电子电路。
电力电子：为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态这是电力电子电路广泛用于电视机、计算机等电子装置中，其电源部分都是电力电子电路是工作在开关状态，这是电力电子技术的一个重要特征。
电子电路。
2018/9/3电力电子技术21.2 电力电子器件概述电力电子器件的概念电力电子器件的特征应用电力电子器件的系统组成电力电子器件的分类2018/9/3电力电子技术3电力电子器件：可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
P2SCR: 晶闸管GTO: 可关断晶闸管GTR: 高功率晶体管MOSFET: 功率场效应管IGBT:绝缘栅门控双极型晶体管主电路: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。
2018/9/3电力电子技术4同处理信息的电子器件相比的一般特征： 能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。
电力电子器件一般都工作在开关状态。
电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。
电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
电力电子器件的主要用途是高速关导通时有明电力电子器件的主要用途是高速开关，导通时有明显的管压降，关断时有漏电流。
过载能力不强，器件使用的电压和电流须严格限制在给定的范围内。
2018/9/3电力电子技术51.2.3 应用电力电子器件系统组成在主电路检测和控制电路中附加一些电路，控制电路R L V 1保护以保证电力电子器件和整个电驱动电路系统正常可靠运行控制电路路电路主电路V 2电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器电气隔离2018/9/3电力电子技术6件为核心的主电路组成。
电力电子器件综合概述PPT课件( 83页)
关断条件： 阳极电流IA小于维持电流IH
实现方法：1）减小阳极电源电压或增大阳极回路电阻； 2）将阳极电源反向。
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晶闸管的结构与工作原理
A
A
P1
N1 N1
G
P2 P2
N2
K
IA
PNP
IB1V1 NhomakorabeaG
I
G
I c1I B2
Ic2
R
V
NPN 2
S
E
I
A
E
K
G
K
IG
IB2
IC2 =IB1
IC1
模块型电力晶体管的内部结构既有单管型，也有达林顿复合型， 其容量范围从30A／450V～800A／1400V不等。
在一个模块的内部有一单元结构、二单元结构、四单元结构和 六单元结构。
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电力晶体管（GTR）
1. GTR的结构和工作原理
模块型电力晶体管的内部结构既有单管型，也有达林顿复合型， 其容量范围从30A／450V～800A／1400V不等。
第1章 电力电子器件
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
本章小结
1
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 电力电子电路系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类
电主电 压电流
路
关断
反应快、可靠性高、寿命长、功率大、价格低，且具 有节能的特点。
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电力电子器件的分类
电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页
(1) 欲使晶闸管导通需具备两个条件：
① 应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电 压。
② 应在晶闸管的门极与阴极之间也加上正向 电压和电流。
(2) 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用， 故晶闸管为半控型器件。
(3) 为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小 到一定数值以下，这只有用使阳极电压减 小到零或反向的方法来实现。
(4) 擎住电流IL 晶闸管从断态转换到通态时移去触发信号
之后，要器件维持通态所需要的最小阳极 电流。对于同一个晶闸管来说，通常擎住 电流IL约为维持电流IH的(2～4)倍。
(5) 门极触发电流IGT 在室温且阳极电压为6V直流电压时，使晶
(1) 额定电压
断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM 中较小的那个数值标作器件型号上的额定电压。 通常选用晶闸管时，电压选择应取(2～3)倍的安 全裕量。
(2) 额定电流IT(AV) 在环境温度为+40℃和规定冷却条件下，器件在
电阻性负载的单相工频正弦半波电路中,管子全导 通(导通角> 170°)，在稳定的额定结温时所允许 的最大通态平均电流。
功率二极管的开关特性
2. 功率二极管的主要参数
(1) 反向重复峰值电压URRM 取反向不重复峰值电压URSM的80％称为反 向重复峰值电压URRM，也被定义为二极管 的额定电压URR。显然，URRM小于二极管 的反向击穿电压URO。
(2) 额定电流IFR
二极管的额定电流IFR被定义为其额定发 热所允许的正弦半波电流平均值。其正向 导通流过额定电流时的电压降UFR一般为 1～2V。当二极管在规定的环境温度为 +40℃和散热条件下工作时，通过正弦半波 电流平均值IFR时，其管芯PN结温升不超过 允 电许流值为。若正弦电流的最大值为Im，则额定
电力电子技术课件-第1章 电力电子器件 200页
2. 双向晶闸管
双向晶闸管不论从结构还是从特性方面来 说，都可以看成是一对反向并联的普通晶 闸管。在主电极的正、反两个方向均可用 交流或直流电流触发导通。
双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏 安特性。
3. 逆导晶闸管
逆导晶闸管是将晶闸管和整流管制作在同 一管芯上的集成元件。
由于逆导晶闸管等效于反并联的普通晶闸 管和整流管，因此在使用时，使器件的数 目减少、装置体积缩小、重量减轻、价格 降低和配线简单，特别是消除了整流管的 配线电感，使晶闸管承受的反向偏置时间 增加。
晶闸管流过正弦半波电流波形如图所示
它的通态平均电流IT(AV)和正弦电流最大值Im之间的 关系表示为：
IT(A 2 1 V)0 Imsitn ( dt)1 Im
正弦半波电流的有效值为：
(1-6)
IT 21 0 (Imsi nt)2d(t)1 2Im
(1-7)
1.2.2 晶闸管的特性和主要参数
1. 晶闸管的特性 (1) 晶闸管的伏安特性 晶闸管的伏安特性是晶闸管阳极与阴极间
电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系特 性。
晶闸管的伏安特性
(2) 晶闸管的门极伏安特性
由于实际产品的门极伏安特性分散性很大， 常以一条典型的极限高阻门极伏安特性和 一条极限低阻门极伏安特性之间的区域来 代表所有器件的伏安特性，由门极正向峰 值电流IFGM﹑允许的瞬时最大功率PGM和正 向 特 其性峰中区,值0A域电B。压C0PU为GFG为不M门划可极定靠允的触许区发的域区最称,A大为DE平门F均极GC功伏B率安A。 为可靠触发区,
功率二极管的开关特性
2. 功率二极管的主要参数
(1) 反向重复峰值电压URRM 取反向不重复峰值电压URSM的80％称为反 向重复峰值电压URRM，也被定义为二极管 的额定电压URR。显然，URRM小于二极管 的反向击穿电压URO。
第1章 电力电子器件53958
1.1.3 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) 半控型器件
➢ 晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件
通➢ 过器控件制的信关断号由可其以在控主制电路其中导承通受而的不电压能和控电制流其决关定 断。
2) 全控型器件
➢ 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 （ Insulated-Gate Bipolar
P型区
- + ·+ ·+ ·+
- + ·+ ·+ ·+
- + ·+ ·+ ·+
- + ·+ ·+ ·+
- + ·+ ·+ ·+
空间电荷区
N型区
图1-3 PN结的形成
• 扩空交散间界运电处动荷电和建子漂立和移的空运电穴动场的最被浓终称度达为差到别内动，电态造场平 成或衡了自，各建正区电、的场负多，子 空其向间方另电向一荷是区量阻的达 止扩到扩散稳散运定运动值动，，的到形，对成另方了一区一方内个面成稳又为定吸少的引子由对，空方在间区界面 电内两荷的侧构少分成子别的（留范 对 下围本了，区带被而正称言、为则负为电空多荷间子但电）不荷向能区本任，区意按运移所动强，的调即杂的质 角漂离度子移不。运同这动也些。被 不称能为移动耗的尽正层、负阻电挡荷层称或为势空垒间区电。荷。
当电力二极管的外加电压由正 向变为反向，正向电流在此反向电 压的作用下开始下降至零后，由于 二极管在PN结两侧储存了大量少 子因而并没有恢复反向阻断能力， 这些少子在外加反向电压的作用下 被抽取出电力二极管，因而形成交 大的反向电流，并伴随有明显的反 向过冲电压，当反向电流的变化率 接近于零后，电力二极管两端承受 的电压降至外加电压的大小，电力 二极管完全恢复对反向电压的阻断 能力。这就是二极管的反向恢复过 程。
《电力电子技术》PPT第1章
《电力电子技术》PPT第1章
☆1.1电力电子的构成☆1.2电力电子发展简史☆1.3电力电子的应用领域第1章
绪论1.1电力电子的构成电力电子的英文是PowerElectronics，它是由电力（旋转电机、静止变换装置）、电
子（含电子器件和电子电路）以及控制（连续和离散）三种技术来支撑的。
图1-1电力电子技术的构成1.2电力电子发展简史随着科学技术的发展，电力电子已从真空管发展到晶体管、IC和LSI。
电力电子技术应用的范围也在不断扩大，其发展历程为（如图1-2
所示）：（1）水银整流器（2）晶闸管（3）大功率晶体管（4）智能化的模块（5）超高频、超大容量的高功能元件图1-2电力电子发展简史1.3电力电子的应用领域由于功率整流器、功率晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等功率器件取得很大进展，故电力变换和控制的领域不断地扩大。
下面将重点介绍电力电子器件在工业企业和日常生活的应用领域。
如图1-4和图1-5所示。
图1-4
电力电子技术的应用领域。
第五讲电力电子器件
• 晶闸管触发电路的原理解释：
图1-27 常见的晶闸管触发电路
• V1、V2构成脉冲放大环节（V1和V2接成达林顿结构）； • 脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节，这里利用了脉冲变压器原边的
电压等于电感与电流变化率的乘积的原理在副边产生了触发脉冲开始的大电流；
• V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的G和K之间输出触发脉冲；
• VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而
设计。在以后的电路中会多次出现这种电路的使用。
4.5 典型全控型器件的驱动电路
➢ 晶闸管触发电路应满足下列要求： 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概 念） 触发脉冲应有足够的幅度 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离
4.4 晶闸管的触发电路
IM
I t
t1 t2
t3
t4
图1-26 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
+
-
A
A
uon
V1 C1
V
G
G
K
uoff
K V2 C2
-
+
a)
b)
a)直接耦合式驱动电路 b)脉冲变压器耦合式驱动电路
a)为一种直接耦合式门极驱动电路。电路采用半桥结构，通过C1和C2分压， 为GTO的阴极提供零电位。控制信号uon使得V1导通，为GTO提供触发电流；而 关断信号uoff使得V2导通，C2的电压放电产生关断负电流使GTO关断。这种电路 结构简单，有较强的关断能力。