电力电子技术31
电力系统中的电力电子技术
电力系统中的电力电子技术电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的重要组成部分，它在电能的变换、控制和调节方面都发挥着至关重要的作用，为电力系统的安全稳定运行和高效能利用提供了重要支撑。
随着科技的不断发展和应用领域的不断扩大，电力电子技术也在不断创新和变革，在提高系统效率、减少能源浪费、改善电力质量、促进可再生能源的大规模接入等方面发挥着越来越大的作用。
电力电子技术主要是指利用半导体器件进行电能的控制和变换的技术。
通过使用晶闸管、场效应管、可控硅等器件，可以实现电能的调节、转换和控制，从而满足不同电力系统的需求。
在各种不同的应用场景中，电力电子技术均能发挥重要作用，包括变频调速技术、逆变技术、谐波抑制技术、无功补偿技术等等。
下面就让我们来详细了解一下电力系统中的电力电子技术。
一、变频调速技术变频调速技术是电力电子技术在电机控制方面的一种重要应用。
传统的电机调速一般通过调节电压、频率或机械传动来实现，但这种方法往往效率低、控制精度差。
而通过电力电子技术，可以实现对电机的高精度、高效率控制。
通过变频器，可以改变电机的供电频率，从而实现电机的调速。
这种调速方式不仅可以提高电机的效率，还可以实现对电机速度的精确控制，适用于各种类型的电机调速。
二、逆变技术逆变技术是电力电子技术在直流交流变换中的一种重要应用。
在很多情况下，需要将直流电能变换为交流电能或交流电能变换为直流电能，这就需要使用逆变器。
逆变器可以将直流电能转换为交流电能，并可以控制输出的频率、幅值和波形。
逆变技术广泛应用于交流传动系统、逆变式焊接设备、UPS系统等领域，为电能的高效利用提供了重要保障。
三、谐波抑制技术在电力系统中，因为非线性负载的存在，会产生各种谐波扰动。
谐波会影响系统的正常运行，降低电能的质量，甚至导致设备的损坏。
谐波抑制技术就显得尤为重要。
电力电子技术可以通过谐波滤波器、有源/无源滤波器等设备，对系统中的谐波进行有效抑制，保证系统的正常运行。
电力电子技术试卷与答案
《电力电子技术》试卷一、填空题（每空格1分，共31分)1．晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的有螺栓式与＿＿＿＿＿＿＿。
2．晶闸管象二极管一样,具有可控＿＿＿＿＿＿＿特性。
3．为了保证晶闸管可靠与迅速地关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，加一段时间的＿＿＿＿电压。
4．选用晶闸管的额定电压值应比实际工作时的最大电压大＿＿＿＿＿＿＿倍，使其有一定的电压裕量。
5．选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以＿＿＿＿＿＿.6．在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是＿＿＿＿＿＿＿极.7．单相半波可控整流电路，当电感性负载接续流二极管时,控制角的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。
8．在反电动势负载时，只有＿＿＿＿＿＿＿的瞬时值大于负载的反电动势，整流桥路中的晶闸管才能随受正压而触发导通。
9．把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为＿＿＿＿＿＿＿。
10．＿＿＿＿＿＿＿可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。
11．三相半波可控整流电路，带大电感负载时的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。
12．采用晶闸管共阳极接法的缺点是:要求三个触发电路的输出线圈＿＿＿＿＿＿＿。
13．触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲冲触发两种方法，目前采用较多的是＿＿＿＿＿＿＿触发方法.14．由于电路中共阴极与共阳极组换流点相隔60。
,所以每隔60。
有一次＿＿＿＿＿。
15．三相桥式整流电路控制角α的起算点，如α＝30.，在对应的线电压波形上脉冲距波形原点为＿＿＿＿＿＿＿。
16．双窄脉冲触发是在触发某一号晶闸管时，触发电路同时给＿＿＿＿＿＿＿一号晶闸管补表一个脉冲。
17．在三相可控整流电路中，α＝0。
的地方（自然换相点）为相邻线电压的交点，它距对应线电压波形的原点为＿＿＿＿＿＿＿。
18．在三相半波可控整流电路中，电阻性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿时,电流连续。
19．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时，输出电压波形出现负值,因而常加续流二级管.20．三相桥式全控整流电路,电阻性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时,电流连续.21．三相桥式可控整流电路适宜在＿＿＿＿＿＿＿电压而电流不太大的场合使用.22．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是由两组三相半波可控整流电路＿＿＿＿＿＿＿组成.23．考虑变压器漏抗的可控整流电路中,在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为＿＿＿＿＿＿＿.24．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏坑的相比，则使输出电压平均值＿＿＿＿＿＿＿。
电力电子技术复习题
《电力电子技术》复习题一、填空题（每空1分）1．电力电子技术也称变流技术，包括可控整流，有源逆变，直流斩波，交流调压。
2．单相桥式全控整流电路大电感负载，已知U2=100V，R=10Ω，α=45°，输出电流平均值为9A。
3．KP5-7E表示额定电流、电压为5A，700V的普通反向阻断（型）晶闸管。
4．单结晶体管发射极电压等于峰点电压U P电压时，单极晶体管导通；发射极电压低于谷点电压U V电压时，单极晶体管截止。
5．晶闸管（又名可控硅）为具有三个PN结的四层物理结构，封装引出三个电极，分别为阳极，阴极，门极。
晶闸管导通时刻可控，其导通必须同时满足两个条件：承受正向阳极电压的同时，门极得到正向触发信号。
晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持电流或阳极承受反向阳极电压。
6．IGBT具有驱动功率小，而导通压降低的特点，是电压控制型器件。
双向晶闸管主要应用于交流调压电路。
7．三相桥式全控整流电路，在电感性负载电感大小能保证输出电流连续时，控制角的最大移相范围为0-----90°，在电阻性负载情况下，控制角的最大移相范围为0----180°。
单相交流调压电路电感性负载采用相控时，α移相范围为φ～180°9．电力晶体管、可关断晶闸管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管，它们都是全控型电力电子开关器件（全控、半控或不控）。
10．有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量后送回电网装置。
实现有源逆变的条件为：外部条件：务必要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源。
内部条件：要求变流器中晶闸管的控制角α＞π/2。
11．通态平均电流表示连续导通的工频正弦半波电流平均值。
12．有源逆变的内部条件是变流器中晶闸管的控制角α＞π/2。
13．从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为控制角角，用α表示。
14．电力电子技术是由电力学、控制学和电子学交叉而形成的边缘科学。
15．直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有脉冲宽度调制（PWM）、频率调制（PFM）、混合调制三种。
电力电子技术复习题 _含答案)
12、 在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取 U2（）
13、 在单相桥式全控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。
（）
14、 单相全控晶闸管整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。
（）
15、 三相半波可控整流电路也必需要采用双窄脉冲触发。（ ）
2 晶闸管整流电路
2、 给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。 （ ）
3、 晶闸管导通后其电流趋向无穷大。
（）
4、 已经导通的晶闸管恢复阻断的唯一条件是 AK 极电源电压降到零或反向。（ ）
5、 晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。 （ ）
6、 晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。 （ ）
7、 触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。（ ）
合型 的 PWM 控制方法。 3、 正激电路和反激电路属于 13 励磁，半桥电路和全桥电路属于 14 励磁。 4、 开关电源大都采用 15 PWM 控制器.其原理方案分为 16 、 17 和 18 三类。 5、 试填写下列电路的名称
3 / 14
半桥电路 反激电路
正激电路 全桥电路
推挽电路
4、逆变电路
中，通常采用 规则采样法 来代替上述方法，在计算量大为减小的情况下得到的效果能够满足工程需要。
3. PWM 逆变电路３种目标控制： ７ 电压、 ８
电流和圆形磁链的 ９ 压 比较、 滞环电流比较 和 三角波比较。
5. 相电压正弦波叠加 3 次谐波构成 13 与三角波比较产生 PWM，可以提高 14 利用率并降低 15 。
2 / 14
致集电极电流增大，造成器件损坏。这种电流失控现象被称这 擎住 效应。 11、 IGBT 往往与 反并联 的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件 。 12、电力电子器件是在电力电子电路中是作为可控开关来用。电力电子器件是一种半导体开关，实际上是一种单 向单极开关。它不是理想开关，存在开关时间和开关暂态过程。开关时间尤其是关断时间限制了电力电子器件的 开关频率。 13、电力电子应用系统一般由控制电路、驱动电路和主电路组成一个系统。为了提高系统可靠性，还应加入电 压、电流检测电路和过压、过流保护电路并构成反馈闭环控制。 14.几乎所有的电力半导体器件均为 单向极性 开关。电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可 关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中， 在可控的器件中，功率范围最大的是 SCR 晶体管 ，开关频率最高的是_PMOS 电力场效应管
电力电子技术试题库答案
电力电子技术试题库一、题填空。
1、变流技术也称为电力电子器件的应用技术。
2、电力电子技术诞生于1957 年，是以美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
3、通常所用的电力有直流和交流两种。
4、1947 年，美国著名的贝尔实验室发明了晶体管。
5、迄今为止，用于制造电力电子器件的半导体材料仍然是硅。
6、在电化学工业中，电解铝、电解实验室等都需要大容量的整流电源。
7、经多年研究，能够制造电力电子器件的新材料，有碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石等。
8、在磁悬浮列车中，技术是一项关键技术。
9、相位控制方式和斩波控制方式分别简称为相控和斩控。
10、目前，碳化硅二极管以其优越的性能已经获得了广泛的应用。
11、在电气机车中，直流机车采用装置，交流机车采用装置。
12、通常把交流电变成直流电称为整流，而把直流电变成交流电称为逆变。
13、有源逆变和无源逆变的区别仅仅在于变流电路的交流侧是否与电网连接。
14、以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来变频调速已成为主流。
15、电力电子电路的换流方式可分为以下四种：换流、换流、换流、换流。
16、逆变电路根据直流侧电源的性质分类，可以分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。
17、变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。
18、软开关技术解决了电力电子电路中开关损耗和开关噪声问题。
19、电力电子器件按照被控制的程度可分为三类：不可控器件，半控型器件，全控型器件。
20、超导储能是未来的一种储能方式，它需要你强大的直流电源供电。
21、电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化。
22、在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被称为。
23、在电力电子电路中，器件的开关损耗和开关频率之间呈现线性关系。
24、PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛。
25、器件换流只适用于全控型器件，其余三种方式重要是针对晶闸管而言的。
26、晶闸管电路的主要控制方式是相控方式，而全控型器件电路的主要控制方式是斩控方式。
《电力电子技术》测试题及答案
《电力电子技术》测试题及其答案一、判断题1、表示各种电力半导体器件的额定电流，都是以平均电流表示的。
（错）2、对于门极可关断晶闸管，当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通，当门极加上足够的负触发脉冲时又可使导通着的晶闸管关断。
（对）3、晶闸管由正向阻断状态变为导通状态所需要的最小门极电流，称为该管的维持电流。
（错）4、在规定条件下，不论流过晶闸管的电流波形如何，也不论晶闸管的导通角是多大，只要通过管子的电流的有效值不超过该管额定电流的有效值，管子的发热就是允许的。
（错）5、三相半波可控整流电路的最大移相范围是0°～180°。
（错）6、无源逆变是将直流电变换为某一频率或可变频率的交流电供给负载使用。
（错）7、正弦波脉宽调制（SPWM）是指参考信号为正弦波的脉冲宽度调制方式。
（对）8、直流斩波器可以把直流电源的固定电压变为可调的直流电压输出。
（错）9、斩波器的定频调宽工作方式，是指保持斩波器通端频率不变，通过改变电压脉冲的宽度来使输出电压平均值改变。
（对）10、电流型逆变器抑制过电流能力比电压型逆变器强，适用于经常要求起动、制动与反转拖动装置。
（对）11、三相桥式全控整流大电感负载电路工作于整流状态时，其触发延迟角的最大移相范围为0°～90°。
（对）12、额定电流为100A的双向晶闸管与额定电流为50A两只反并联的普通晶闸管，两者的电流容量是相同的。
（错）13、晶闸管的正向阻断峰值电压，即在门极断开和正向阻断条件下，可以重复加于晶闸管的正向峰值电压，其值低于转折电压。
（对）14、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变参考信号正弦波的幅值，就可以调节逆变器输出交流电压的大小。
（对）15、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变载波信号的频率，就可以改变逆变器输出交流电压的频率16、若加到晶闸管两端电压的上升率过大，就可能造成晶闸管误导通。
（对）17、晶闸管整流电路中的续流二极管只是起到了及时关断晶闸管的作用，而不影响整流输出电压值及电流值。
电力电子技术
1.为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入续流二极管。
2.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平局值会增大。
3.晶闸管内有三个PN结。
4.晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于反电动势负载。
5.下面哪种功能不属于交流的功能（ C ）A.有源逆变B.交流调压C.变压器降压D.直流斩波6.晶闸管导通的条件是阳极加正向电压，门极有正向脉冲。
7.三相半波可控整流电路，电阻性负载，控制角α≤30°，每个周期内输出电压的平均值为Ud=1.17U2cosα8.串联谐振式逆变电路晶闸管的换流方式为负载换流。
9.三相全控桥式整流电路，控制角α为0°时，整流输出电压为最大值。
10.单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是0°~90°。
11.在大电感负载三相全控桥电路中，当α=90°时，整流电路的输出是0 。
12.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是0°~180°。
13.已经导通了的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流（①）①减小至维持电流IH以下②减小至擎住电流IL以下③减小至门极触发电流IG以下14.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极家加何种极性触发电压，管子都将工作在关断状态。
15.只有当阳极电流小于维持电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
16.晶闸管的工作状态有正向导通，正向阻断和反向截止状态17.电力电子器件一般工作在正向导通状态。
18.一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为220/√2 ；晶闸管的额定电流可选为15/1.57 A。
19.电力二极管的工作特性课概括为正向导通，反向截止。
20.斩波电路有三种控制方式：半控、全控和不可控。
21.晶闸管稳定导通的条件是：晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流。
电力电子技术_简答题及答案
1？晶闸管导通和关断条件是什么？当晶闸管上加有正向电压的同时，在门极施加适当的触发电压，晶闸管就正向导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断，只要让晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。
2、有源逆变实现的条件是什么？①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Uβ为负值；③主回路中不能有二极管存在。
3、什么是逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？如何防止逆变失败?答：1逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
2逆变失败的原因3防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点？答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
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文件: 电力电子技术31.4
电力电子技术
功率半导体器件(1)
封装形式：从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种。 封装形式：从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种。 封装形式
螺栓型封装， 通 螺栓型封装 ， 常螺栓是其阳极 ， 能与散热器紧 密联接且安装方 便。 平板型晶闸管可 由两个散热器将 其夹在中间。 其夹在中间。
学习目的： 大功率半导体器件的物理结构和工作原理 电力电子器件发展趋势 学时：2
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术31.2
电力电子技术
功率半导体器件(1)
8.1 电力二极管
功率半导体器件与对应的小功率器件相比，结构和特 功率半导体器件与对应的小功率器件相比， 功率半导体器件与对应的小功率器件相比 性更加复杂。 性更加复杂。 复杂性来源于为了适应大功率的应用，而对器件结构 复杂性来源于为了适应大功率的应用， 复杂性来源于为了适应大功率的应用 所进行的改进。 所进行的改进。 这种改进在本质上对于所有功率器件是通用的。因此 这种改进在本质上对于所有功率器件是通用的。 这种改进在本质上对于所有功率器件是通用的 ，以电力二极管为例来分析这种结构上的改进是具有代 表性的。 表性的。 二极管或PN结是所有功率半导体器件的基本组成单元 二极管或 结是所有功率半导体器件的基本组成单元 二极管 结是所有功率半导体器件的 对于二极管的深入分析有利于对其它器件的理解。 ，对于二极管的深入分析有利于对其它器件的理解。 分析内容：物理结构和工作原理，器件特性和主要参 分析内容：物理结构和工作原理， 分析内容 特性包括：静态的伏安特性 动态的开关特性） 伏安特性； 数。(特性包括：静态的伏安特性；动态的开关特性）
电力电子技术
功率半导体器件(1)
8.1.3 电力二极管的开关特性
开通过程。 开通过程。 正向压降先出现一个 正向压降先出现一个 过冲U 。 过冲 FP。（小功率二 极管无过冲现象） 极管无过冲现象） 经过一段时间才趋于 经过一段时间才趋于 接近稳态压降的某个值 （如 2V）。 ）。 正向恢复时间 fr。 正向恢复时间t 正向恢复时间 电流上升率越大，UFP 电流上升率越大， 电流上升率越大 越高 。 开关过程不仅与器件内在特性有关，也与外电路有关。 开关过程不仅与器件内在特性有关， 也与外电路有关。 （特性曲线中的diF/dt由外电路决定）。 特性曲线中的 由外电路决定） 由外电路决定
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术
功率半导体器件(1)
导通状态：门极注入触发电流后，使晶体管的 导通状态：门极注入触发电流后 发射极电流增大， 趋近于1 发射极电流增大，以致α1+α2趋近于1，流过晶 闸管的电流I 将趋近于无穷大， 闸管的电流 A，将趋近于无穷大，实现饱和导 实际由外电路决定。 通。IA实际由外电路决定。 晶闸管导通后，形成强烈正反馈，维持器件自锁导通， 晶闸管导通后，形成强烈正反馈，维持器件自锁导通， 正反馈 不再需要触发电流。 不再需要触发电流。
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术
功率半导体器件(1)
因此深入地理解功率器件的物理结构 、 制造方法和封 因此深入地理解功率器件的物理结构、 装形式，对于正确地选择和使用器件是十分重要的。 正确地选择和使用器件是十分重要的 装形式，对于正确地选择和使用器件是十分重要的。 大功率半导体器件的物理结构和特性与小功率器件有 大功率半导体器件的物理结构和特性与小功率器件有 较大的区别， 较大的区别，不能简单地将小功率器件的知识推广到 大功率器件。 大功率器件。
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术
功率半导体器件(1)
3）反向重复峰值电压URRM 对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。 对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。 使用时，应当留有两倍的裕量。 使用时，应当留有两倍的裕量。 4）反向恢复时间trr trr= td+ tf 5）最高工作结温TJM 结温是指管芯PN结的平均温度， PN结的平均温度 表示。 结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。 TJM 是指在PN 结不致损坏的前提下所能承受的最高 是指在 PN结不致损坏的前提下所能承受的最高 PN 平均温度。 平均温度。 TJM通常在125～175°C范围之内。 通常在125 175° 范围之内 125～ 之内。 6）浪涌电流IFSM 指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频 周期的过电流。 周期的过电流。
电力电子技术
功率半导体器件(1) I di
F
F dt t d
t
rr
U
t
F t F t 0
f t 2 U t R
t
1 R dt
di
反向恢复特性 对于变流电路 有重要影响
I RP U RP
关断过程 须经过一段短暂的时间（反向恢复时间）才能重 须经过一段短暂的时间（反向恢复时间） 新获得反向阻断能力，进入截止状态。 新获得反向阻断能力，进入截止状态。 关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显 关断之前有较大的反向电流出现， 反向电流出现 反向电压过冲。 的反向电压过冲。
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术
功率半导体器件(1)
8.1.1 电力二极管的基本结构
Anode
i
轻掺杂n型 轻掺杂 型
v
N- epi
P+
19 N = 10 cm A
-3
10 microns breakdown voltage dependent
漂移区
14 N = 10 cm D 19 N = 10 cm D
雪崩 击穿
哈尔滨工业大学电气工程系
电力电子技术
功率半导体器件(1)
晶闸管的开关特性 导通过程
iA 100% 90%
延迟时间td 上升时间tr 开通时间 tgt=td+ tr
10% 0 td uAK IRM tr t
关断过程 反向阻断 恢复时 反向阻断恢复时 间trr 正向阻断 恢复时 正向阻断恢复时 间tgr 关断时间
哈尔滨工业大学电气工程系
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电力电子技术
功率半导体器件(1)
8.2 晶闸管
晶闸管的结构
晶闸管由三个 晶闸管由三个 晶闸管由 PN结构成。 结构成。 结构成 可利用双晶体 可利用双晶体 可利用 管等效电路来 管等效电路来 分析其工作原 理。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件:
电力电子技术31.12
IH
O
IG2 IG1 IG=0 Ubo UA UDRM UDSM 反向阻断状态时，只有极小的反 反向阻断状态时， 反向阻断状态时 相漏电流流过。 相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿电压后 当反向电压达到反向击穿电压后 可能导致晶闸管发热损坏。 ，可能导致晶闸管发热损坏。
文件: 电力电子技术31.15
-3
重掺杂n型 重掺杂n型
N+ substrate
-3
250 microns
Cathode
器件的截面积由承受电流的能力而定。（对几 的器 器件的截面积由承受电流的能力而定。（对几KA的器 器件的截面积由承受电流的能力而定。（对几 截面积可达数平方厘米） 件，截面积可达数平方厘米） N-层也称漂移区，是小功率二极管所不具备的主要结 层也称漂移区， 层也称漂移区 构特征，作用是提高器件的耐压值， 构特征，作用是提高器件的耐压值，但会增加导通电阻
功率半导体器件(1)
8 功率半导体器件
前面几章中 ， 假设功率半导体器件具有理想的开关 前面几章中， 特性，这些特性包括： 特性，这些特性包括： 很高的阻断电压 很低的通态电压和电阻 很快速的开关过程 很强的散热能力 尽管功率器件的发展已取得了重大的进步，但迄今还 尽管功率器件的发展已取得了重大的进步， 没有哪种器件能具备上述所有特性。 没有哪种器件能具备上述所有特性。 这意味着没有哪种器件能适合于所有应用场合。针对 这意味着没有哪种器件能适合于所有应用场合。 特定的应用，需要合理地选择和搭配器件 合理地选择和搭配器件。 特定的应用，需要合理地选择和搭配器件。 如将器件串联或并联以控制更大的功率） （如将器件串联或并联以控制更大的功率）
O
t
trr
URRM t gr
tq=trr+tgr
哈尔滨工业大学电气工程系
晶闸管的开通和关断过程波形
文件: 电力电子技术31.16
电力电子技术
功率半导体器件(1)
晶闸管的主要参数 (1) 电压定额 断态重复峰值电压UDRM ——在门极断路而结温为额定值时 ， 允许重复加 在门极断路而结温为额定值时， 在门极断路而结温为额定值时 在器件上的正向峰值电压。 在器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压URRM ——在门极断路而结温为额定值时 ， 允许重复加 在门极断路而结温为额定值时， 在门极断路而结温为额定值时 在器件上的反向峰值电压。 在器件上的反向峰值电压。 通态（峰值） 通态（峰值）电压UT ——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电 流时的瞬态峰值电压。 流时的瞬态峰值电压。 中较小的标值作为该器件的额 通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额 定电压。选用时，应考虑安全裕量 安全裕量， 定电压。选用时，应考虑安全裕量，一般取额定电压 为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2 为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2～3倍。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术31.9
电力电子技术
功率半导体器件(1)
8.1.4 电力二极管的主要参数
1）正向平均电流IF(AV) 额定电流——在指定的管壳温度和散热条件下， 在指定的管壳温度和散热条件下， 额定电流 在指定的管壳温度和散热条件下 其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 按有效值相等的原则来选取电流定额， 按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一 定的裕量。 定的裕量。 正弦半波电流， 正弦半波电流，正向平均电流IF(AV)对应的有效值 为1.57IF(AV) 2）正向压降UF 在指定温度下， 在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流 时对应的正向压降。 时对应的正向压降。 是按照电流的发热效应来定义的， IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应