电力电子器件的分析与应用
电力电子器件及其应用
宽禁带半导体材料的应用
总结词
宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮化 镓）在电力电子器件中的应用越来越广 泛。
VS
详细描述
宽禁带半导体材料具有高临界场强和高电 子饱和速度等优点，使得电力电子器件能 够承受更高的工作电压和更大的工作电流 ，同时减小器件的体积和重量，提高系统 的能效和可靠性。
电力电子系统集成化与模块化
压保护、过电流保护和过热保护等。
驱动电路与控制电路设计
总结词
驱动电路和控制电路是电力电子系统中的重要组成部 分，其设计的好坏直接影响到整个系统的性能。
详细描述
驱动电路负责提供足够的驱动信号，使电力电子器件 能够正常工作。在设计驱动电路时，需要考虑信号的 幅度、相位、波形等参数，以确保器件能够得到合适 的驱动信号。控制电路则负责对整个电力电子系统进 行控制和调节，以确保系统能够按照预设的方式运行 。控制电路的设计需要充分考虑系统的动态特性和稳 态特性，并能够根据实际情况进行实时调节。
要点一
总结词
要点二
详细描述
在选择电力电子器件时，电压和电流容量是关键参数。
需要根据电路的工作电压和电流来选择合适的器件，以确 保器件能够安全、有效地运行。选择电压和电流容量过小 的器件可能导致器件过载，影响其性能和寿命；而选择电 压和电流容量过大的器件则可能造成浪费，增加成本。
工作频率与散热设计
总结词
总结词
电力电子系统正朝着集成化和模块化的方向 发展。
详细描述
集成化和模块化可以提高电力电子系统的可 靠性和可维护性，减小系统的体积和重量， 降低制造成本。同时，集成化和模块化还有 利于实现电力电子系统的标准化和系列化， 方便不同系统之间的互连和互操作。
电力电子在分布式发电和微电网中的应用
电力电子器件的分析与应用
中图分 类号 ： Ｎ６ Ｔ
文献 标识 码 ： Ｂ
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉ Ｐｏ ｒ Ｄｅ ｉｅ ａ ｙ ｉ ｎ ｐ ｉ ｔｏ ｆＥｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｃ ｗｅ ｖ ｃ
ＧＵ ａ － ｈ ｎ Ｈ ｉ ｏ ｇ ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ ａｈ－ ｌａｎ Ｓｈ － ｉ ｇ
和 应 用方法 。
态特性 ， 安全的极限参数与工作区。 ２ ２ １ ＧＴＲ 的特 性 ： Ｒ 静 态特 性 的 阻断 区仅 有极 ．． ＧＴ
小 的 反向漏 电流存 在 ， 而承 受全 部 高 电压 ， 似于 开关 类 处 于 断开 状 态 ， 饱 和 区 ， 在 即非 线性 区电流增 益和 导通
Ｋｅ ｒ ｓ：ｌ ｃｒ ｎｃｐ ｗｅ ｅ ｉｅ； ｒｖ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ；ｅｉｂｌ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ｅｅ ｔｏ ｉ ｏ ｒｄ ｖｃ ｄ ｉｅ；ｒ ｔｃ ｉ ｒ ｌ ｉ ｔ ｏ ａ ｉ
１ 引言
由于新 电力 电子 器 件 的不 断产 生 ， 器 仪 表 自动 仪
制 技 术与 开关 配 合 ， 到 向 电机 提 供不 同 电压 、 达 不同频
Ｇ Ｒ的动态特性与普通 晶体管相似 ， Ｔ 当给 Ｇ Ｒ加 以 Ｔ
阶跃 正基极 电流后 ， 延时 一段 时 间 ， 后集 电极 电流 先 然
器件。全控型 电力 电子器件按其结构与工作机理分为 双极型 、 单极型和混合型 。 双极型器件是 内部的电子和 空穴两种载流子参与导 电的器件， Ｇ Ｒ、 Ｔ 如 Ｔ Ｇ Ｏ等。 该类器件的特点是容量大 ， 但工作频率较低 ， 且有二次
电压都 很 小 ， 似 于开关 处 于接 通 态 。 作在 开关 状态 类 工
２ 电 力电子器件 的概述
２ １ 电 力电 子器 件 的分 类 ． 电力 电子 器 件 按其 特 性 分 两类 ： 半控 型 和 全控 型
电力电子器件与系统
电力电子器件与系统电力电子器件与系统是电力工程领域的一个重要分支，涉及到电力转换、控制和保护等方面的技术研究与应用。
本文将从电力电子器件和系统的概念、应用领域、工作原理以及发展趋势等方面进行论述，以帮助读者全面理解和掌握电力电子技术的基本知识。
一、电力电子器件的基本概念电力电子器件是指能够实现电能的整流、变换、控制和保护等功能的电子器件。
常见的电力电子器件包括晶闸管、可控硅、MOSFET、IGBT等。
这些器件通过控制电压或电流的开关状态，将电能从一种形式转换成另一种形式，以满足不同的电力需求。
电力电子器件具有高效、可靠、灵活等特点，在工业、农业、交通、通信等领域得到了广泛的应用。
二、电力电子器件的应用领域1. 电力系统电力电子器件在电力系统中的应用十分广泛。
它们可以用于电力输配电、电力负荷控制、电力变换和调节等方面。
比如，柔性交流输电技术就是利用大功率晶闸管和换流变换技术实现的，能够提高输电效率，降低线路损耗。
另外，电力电子器件还能实现对电力系统的稳定控制和保护，提高系统的可靠性和安全性。
2. 新能源随着新能源的快速发展，电力电子器件在风电、太阳能等新能源发电系统中的应用也越来越广泛。
电力电子器件可以将不稳定的新能源输出电能转换为稳定的交流电能，并通过逆变器等设备实现对新能源发电系统的功率调节和并网运行控制。
这种技术不仅可以提高新能源发电系统的利用率和可靠性，还可以减少对传统能源的依赖，具有重要意义。
3. 电动汽车电力电子器件在电动汽车领域的应用也十分重要。
电力电子器件可以实现电动汽车电池充电、电能变换和电机控制等功能。
通过电力电子器件的控制，可以实现对电动汽车电池的快速充电和有效管理，提高电动汽车的运行效率和续航里程。
此外，电力电子器件还可以控制电动汽车电机的转速和扭矩，提高汽车的操控性能。
三、电力电子系统的工作原理电力电子系统是由多个电力电子器件和控制电路组成的复杂系统。
这些器件和电路通过合理的连接和控制方式，实现对电能的转换和控制。
电力系统中的电力电子器件及其应用
电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。
电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分，正发挥着日益重要的作用。
它们的出现和应用，为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。
电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管（如 MOSFET 和IGBT）等。
这些器件具有不同的特性和性能，适用于各种不同的电力系统应用场景。
二极管是最简单的电力电子器件之一，它只允许电流单向通过。
在电力系统中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
例如，在电源适配器中，二极管将交流市电整流为直流电，为电子设备提供稳定的电源。
晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。
通过施加合适的触发信号，可以控制晶闸管的导通和关断。
晶闸管在电力系统中的应用非常广泛，如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。
通过控制晶闸管的导通角，可以实现对交流电压和电流的调节，从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。
它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。
MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景，如开关电源、电动汽车充电器等。
IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色，如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。
在电力系统中，电力电子器件的应用范围十分广泛。
首先，在发电环节，可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。
例如，太阳能光伏发电系统中，通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。
风力发电系统中，电力电子变流器用于控制风机转速，实现最大功率跟踪，同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。
在输电环节，高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势，成为了远距离大容量输电的重要手段。
新型电力电子元器件研究及应用
新型电力电子元器件研究及应用随着电力电子技术的不断发展，电子器件的种类和功能也得到了极大的拓展。
新型电力电子元器件不仅仅包括经典的半导体器件，还涵盖了各种新型器件，如功率集成芯片、SiC器件、GaN器件等。
这些新型器件的出现，让电力电子系统性能得到了显著提升，同时也推动了电力电子领域的技术进步。
1. 功率集成芯片的应用功率集成芯片（PIC）是一种具有高度集成化的、尺寸小、功率密度大的电力电子元器件。
相比传统的电力电子系统，采用PIC可以大幅提升系统的功率密度和效率。
同时，PIC的制造成本也相对较低，便于批量制造和应用。
目前，PIC已经在电机驱动、DC-DC转换、太阳能逆变、LED 驱动等领域得到了广泛应用。
以电机驱动为例，现代电机驱动系统一般由三个模块组成：控制模块、功率模块和传感器模块。
而采用PIC后，三个模块可以通过一个芯片实现，大大减小了系统体积、提高了效率、降低了故障率。
这种集成技术的应用有利于实现小型化、智能化、高效能的电力电子系统。
2. SiC器件的发展SiC（碳化硅）是一种WBG（宽禁带半导体）材料，相比传统的Si（硅）材料，具有更高的导通电流密度、更高的崩溃电场和更高的耐热温度。
因此，基于SiC的电力电子元器件具有更小的尺寸、更低的开关损耗和更高的开关频率。
目前，SiC器件已经广泛应用于电动汽车、高速列车、船舶、飞机等场合。
以电动汽车为例，传统的Si器件无法满足高速充电、快速加速等要求。
而采用SiC器件后，可以实现高达350kW的超级充电功率，保障了快速充电需求。
同时，SiC器件的应用还可以提高电动汽车驱动电机的效率，延长电池寿命，降低系统成本。
3. GaN器件的发展GaN（氮化镓）也是一种WBG材料，与SiC类似，具有更高的导通电流密度、更高的崩溃电场和更高的极限工作温度。
与SiC 不同的是，GaN器件的制造成本更低，适用于低压高频领域。
因此，基于GaN的电力电子元器件成为了高频应用的首选。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是现代电气工程领域中的重要分支，它主要研究与应用电子器件在电力系统中的转换、调节和控制技术。
电力电子器件的发展和应用，对于提高电力系统的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将从电力电子器件的基本原理、常见的电力电子器件和其应用领域等方面进行探讨。
一、电力电子器件的基本原理电力电子器件是指能够将电力信号进行转换、调节和控制的电子器件。
其基本原理是利用半导体器件的导通和截止特性，通过不同的电路拓扑结构，实现对电力信号的处理。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。
二、常见的电力电子器件1. 二极管：二极管是一种最简单的电力电子器件，其具有单向导电性。
它常用于整流电路中，将交流电信号转换为直流电信号。
2. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性的电力电子器件。
它具有可控性，可以通过控制电压或电流来实现导通和截止。
晶闸管广泛应用于交流电调节、交流电转换和交流电控制等领域。
3. 可控硅：可控硅是一种具有单向导电性和可控性的电力电子器件。
它可以通过控制触发信号来实现导通和截止。
可控硅常用于交流电调节和交流电控制等应用中。
4. IGBT：IGBT是一种综合了MOSFET和可控硅特性的电力电子器件。
它具有高压、高电流和高频率的特点，广泛应用于交流电调节、交流电转换和电力传输等领域。
5. MOSFET：MOSFET是一种具有双向导电性和可控性的电力电子器件。
它具有高速开关和低功耗的特点，常用于直流电调节、直流电转换和电力传输等应用中。
三、电力电子器件的应用领域电力电子器件在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电力调节：电力电子器件可以通过调节电压、电流和频率等参数，实现对电力系统的调节。
例如，通过调节晶闸管和可控硅的触发角度，可以实现对交流电的调节，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 电力转换：电力电子器件可以将不同形式的电力信号进行转换，实现能量的传输和转换。
电力电子技术的基本原理及应用
电力电子技术的基本原理及应用- 电力电子技术的基本原理及应用在现代工业和生活中，电力电子技术是一种非常重要的技术，它通过将电力电子元件与电力系统相结合，来提高电力系统的效率和控制能力。
本文将从电力电子元件的基本原理、电力电子系统的应用、电力电子技术的发展现状及未来趋势等方面，对电力电子技术做进一步的分析。
一、电力电子元件的基本原理电力电子元件是电力电子系统中的重要组成部分，常见的电力电子元件有晶闸管、二极管、场效应管、IGBT等。
这些元件的存在，可以实现电路中的各种控制和运算过程。
晶闸管是一种具有开关功能的电子元件，它的工作原理是利用控制电压去控制它的导通和封锁。
二极管是另一种基本的电力电子元件，它的工作原理是利用P型和N型半导体石墨组成PN结，可以实现电流的单向导通。
场效应管是半导体材料制成的，通过调节栅极电压来控制它的导通和截止。
IGBT则是差分MOSFET和双极性晶体管的结合体，它的工作原理是将IGBT的栅极与MOSFET的栅极和双极性晶体管的发射极进行耦合，在其内部引入PN结和MOSFET的场效应，从而实现它的导通和断开。
二、电力电子系统的应用电力电子技术的应用非常广泛，下面我们将重点分析它在家庭用电、工业生产、交通运输、能源等方面的应用。
1. 家庭用电在家庭用电方面，电力电子设备被广泛应用于各种电器管理设备中，如智能开关、照明设备、能量监测器、电池充电器等，可以使家庭用电更高效、更节能。
2. 工业生产电力电子技术在工业生产中起着非常重要的作用，通过电力电子设备的运用，工业生产中的电动机特性得到最大限度的发挥，实现了生产效率和产品质量的提升。
3. 交通运输电力电子技术在交通运输中也有着广泛应用，如变频空调、电子风扇、电子全自动出租车、电动汽车等，使人们的交通方式更加环保、节能、便利。
4. 能源电力电子技术在能源领域中也有着重要的作用，其中包括风电、太阳能电池、储能和节能装置，它们不仅可以在制造高效节能设备方面，也可以在实现能源的净化、更好的控制和应用方面发挥着重要作用。
电子行业电力电子器件及应用
电子行业电力电子器件及应用引言电子行业是一个快速发展的行业，在电子设备中，电力电子器件是不可或缺的关键组成部分。
电力电子器件是指用于调整和转换电能的器件，广泛应用于交流和直流电网、电动机驱动、电源供应等领域。
本文将介绍电子行业中常见的电力电子器件及其应用。
一、开关器件1.整流二极管 (Rectifier Diode)整流二极管是一种常见的开关器件，用于将交流电转换为直流电。
它具有正向导通和反向截止的特性，常用于交流电桥式整流器、逆变器等电路中。
2.IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) IGBT 是一种高压高频开关器件，兼具了普通晶体管和普通MOSFET的特点。
它可以控制高电压和高电流的通断，并且具有低开关损耗和快速切换速度的特点。
IGBT广泛用于工业设备、交通工具和电力传输中。
3.MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)MOSFET 是一种常见的开关器件，可以通过调节栅极电压来控制导通和截止。
它具有低导通电阻、低开关损耗和高开关速度的特点。
MOSFET 常用于直流转换器、电机驱动和太阳能发电逆变器等应用中。
二、功率模块1.IGBT模块IGBT模块是由多个IGBT芯片、隔离驱动电路和散热器组成的集成模块。
它可以方便地实现高压高频电路的设计和构建，广泛应用于电力传输、电机驱动和可再生能源领域。
2.整流桥模块整流桥模块是由多个整流二极管组成的集成模块。
它常用于交流电源的整流和直流电源供应的设计中。
3.功率放大模块功率放大模块是用于放大低功率信号为高功率信号的模块。
它常用于音频放大器、无线电频率放大器等应用中。
三、电力电子器件的应用1.交流调速电力电子器件在交流调速中起着重要作用。
例如，交流调压器使用电力电子器件的开关特性来调节交流电压的大小，实现电压调节和稳定。
2.无线充电利用电力电子器件的功率转换特性，可以实现无线充电技术。
电路中的电力电子器件与应用
电路中的电力电子器件与应用电力电子器件是构成电力电子系统的核心组成部分，在电力转换和控制中发挥着至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的电力电子器件，并探讨它们在电路中的应用。
一、二极管（Diode）二极管是最简单的电力电子器件之一，它具有单向导电特性。
在电路中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
此外，二极管还可以用作过电压保护装置，以保护其他电子元件不受过电压的损害。
二、晶闸管（Thyristor）晶闸管是一种控制型二极管，具有可控的导通和截止特性。
在电力电子系统中，晶闸管广泛应用于交流电控制领域。
通过控制晶闸管的触发方式和触发角，可以实现对交流电的精确控制，用于变频调速、电流调节等方面。
三、可控硅（SCR）可控硅是一种具有双向导电特性的晶闸管。
与晶闸管相比，可控硅增加了反向导通能力，可以实现交流电的双向控制。
可控硅在电动机控制、电源开关等领域有广泛应用。
四、功率场效应晶体管（Power MOSFET）功率MOSFET是一种常用的电力电子开关器件。
它具有低导通电阻和高开关速度的特点，可实现高效率的功率传递。
功率MOSFET在电力电子转换系统中常用于开关电源、直流电机驱动等应用。
五、电力管（Power Transistor）电力管是具有较大功率承载能力的晶体管。
在高功率放大和开关电路中，电力管具有重要作用。
它可以放大或开关大电流，广泛应用于音频放大器、电力调制器等电路中。
六、电容（Capacitor）电容是一种储存电能的器件，具有储电和隔直流的特性。
在电力转换和滤波电路中，电容被广泛应用。
它可以储存电能，平滑电压波动，并降低电路中的噪声。
七、电感（Inductor）电感是一种储存磁能的器件，具有感应电压和滤波的作用。
在电力电子系统中，电感常被用于电源滤波、变压器和电感驱动等应用，用以改变电流和电压的大小。
综上所述，电力电子器件在电路中扮演着不可或缺的角色。
通过合理选择和应用这些器件，我们可以实现电能的高效转换、精确控制和稳定输出。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是指将半导体器件和功率电子器件应用于电力系统和电力设备中，用以实现能量转换、电力控制和电力传递的技术。
随着科技的进步，电力电子技术在能源、交通、通信等领域得到广泛应用，对于推动社会发展和提高生活质量起到至关重要的作用。
一、电力电子器件的分类电力电子器件根据其功能和不同应用领域可分为多种类型，以下将对其中几种重要的电力电子器件进行简要介绍。
1. 变流器（Inverter）变流器是最常见的电力电子器件之一。
其主要功能是将直流电能转换为交流电能，或者将交流电能转换为直流电能。
变流器广泛应用于电能供应、电机驱动和光伏发电等领域，为能源的有效利用和电力系统的稳定运行提供了便利。
2. 整流器（Rectifier）整流器的主要功能是将交流电能转换为直流电能。
在电力系统中，整流器被广泛应用于直流输电、直流电机驱动和电池充电等方面。
此外，整流器还常用于调节电能质量，提高电力系统的稳定性。
3. 逆变器（Converter）逆变器是一种功率电子器件，其主要功能是将直流电能转换为交流电能，频率可以根据需要进行调整。
逆变器被广泛应用于太阳能发电、风力发电、UPS电源等领域，为可再生能源的利用和电力系统的稳定提供了支持。
二、电力电子器件的应用领域电力电子器件在各个领域的应用越来越广泛，以下将对其中几个重要的领域进行介绍。
1. 新能源发电随着环境保护意识的增强和对能源的依赖度的降低，新能源发电逐渐成为了人们关注的焦点。
光伏发电和风力发电是常见的新能源发电方式，而电力电子器件的应用则是实现这些发电方式的关键。
变流器和逆变器的应用能够将太阳能和风能转化为交流电能，并注入电力系统中，从而实现清洁能源的利用。
2. 电动汽车电动汽车已经成为未来交通的发展趋势。
电力电子器件在电动汽车中的作用不可忽视。
充电器、驱动系统和电池管理系统等均需要电力电子器件的支持，以实现电能转换、电力控制和电能储存等功能。
电力电子技术的应用使得电动汽车具备了高效、环保和可靠的特点。
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ＭＯＳＦＥＴ的静态特性与ＧＴＲ相似，其动态 特性与ＧＴＲ也相似，但它不存在存储电荷问题， 而有极间电容放电问题。 ２．２．４ ＩＧＢＴ的特性
ＩＧＢＴ是一种复合型器件，它相当于一个由 ＭＯ ＳＦＥＴ驱动的厚基区ＧＴＲ，具有输入阻抗高、 工作速度快、通态电压低、耐压高和承受大电流 等优点。ＩＧＢＴ的伏安特性与ＧＴＲ不同的是控制 参数是门源电压，而不是基极电流。．
参考文献：
【ｌ】 张立等．现代电力电子器件．北京：科学出版社，
２００２．
【２】 王锡吉．可靠性工程技术．北京：电子工业出版社，
１９９８．
【３】 黄正谨．ＣＰＬＤ系统设计技术入门与应用．北京：电 子工业出版社，２００２．
［海装动态］
●北约水下研究中心研究未来自主反潜 概念
【据简氏信息网２００９年１２月１４日报道】位于 拉斯佩尼亚的北约水下研究中心（ＮＵＲＣ）完成 了“普通近海互操作网络技术０９”（ＧＬＩＮＴ０９） 的重要测试，对自主无人艇（ＡＵｖ）的开发进行 了审查，该无人艇将是未来反潜作战能力的一部 分。
７结论
未来一个时期，电力电子行业将迎来良好的 发展前景，而自主创新是电力电子行业发展的持 久动力。只有通过自主创新，用创新精神引领企 业，掌握核心技术，才能提高企业的竞争力；只 有通过自主创新、才能摆脱目前低水平重复建设 和低价格恶性竞争的局面，进一步发展和壮大企 业，才能尽快缩短与发达国家的差距，促进电力 电子行业的高速发展。为缩短与发达国家的差距， 促进我国新型电力电子器件的早日问世，电力电 子行业加强自主创新是当务之急。未来几年，全
电力电子器件主要用作功率开关，利用不同 的控制技术与开关配合，达到向电机提供不同电 压、不同频率、不同相序的供电电压的目的，以 控制电机的起停、转向和转速。该类器件应有良 好的静态特性，快速的动态特性，安全的极限参
５７
船电技术Ｉ应用研究
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．５ ２０１０．５
数与工作区。 ２．２．１ ＧＴＲ的特性：
ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；ｄｒｉｖｅ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
１ 引言．
电力电子技术早在２０世纪中期就已出现， 在５０年代末６０年代初，电力电子才真正成为一 门学科，其催化剂是晶体管的发明，接着是大功 率晶闸管和ＧＴＯ（门极可关断晶体管）的出现。 ７０年代，随着集成电路（ＩＣ）与微处理器（Ｍｉｅｒｏｐ ｒｏｃｅｓｓｏｒ）为代表的微电子技术的突飞猛进，人们 将功率器件与微处理器进行有机地结合，产生了 自动化工业的革命。８０年代末，ＭＯＳＦＥＴ和ＩＧＢＴ 的问世和发展，使传统电力电子技术进入现代电 力电子技术时代。其发展先后经历了整流器时代、 逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技 术在许多新领域的应用。
船电技术ｆ应用研究
行业要着眼前沿技术，努力打造自主品牌，加大 技术研究力量和资金投入，积极推动自主创新能 力的提高。而电力电子器件正在进入以新型器件 为主的新时代，作为电力电子技术发展的决定性 因素，电力电子器件的研发及关键技术突破，必 然会促进电力电子技术的迅速发展，进而促进以 电力电子技术为基础的传统工业和高新技术产业 的迅速发展。电力电子器件通常用做开关器件， 广泛用于电机中，尤其是在微机控制系统和机电 一体化产品中占有越来越重要的地位，因此了解 该类器件的性能以及驱动、保护问题和可靠性设 计理论非常重要。
该项测试在２００９年中期开始进行，被认为是 向研制全功能协作反潜战系统这一长期目标前进 的重要一步。ＮＵＲＣ计划在２０１ １年到２０１２年进 行网络化广域网系统的演示验证，并希望系统在 ２０２０年到２０２５年间具有可部署能力。
ＮＵＲＣ的互操作反潜战（简称ＣＡＳＷ）项目 着手研究和论证如何能够让多种传感器系统在水 下网络中工作、能够在水下战场完成自动探测、
所谓最优驱动就是以理想的驱动信号去控制
５８
万方数据
器件的开关过程，以便提高开关速度、减少开关 损耗。如ＧＴＲ的驱动，正向基极驱动电流在驱动 初期，不但要有陡峭的前沿并要有一定时间的过 驱动电流，以便强迫其开通，开通之后，在正常 导通阶段的基极驱动电流则应该使ＧＴＲ恰好维 持在饱和状态，以便缩短存储时间ｔ。这样能加快 开通过程、降低开通损耗。而ＭＯ ＳＦＥＴ器件的输 入端为容性负载，也需要过冲的驱动前沿。典型 驱动电路有贝克嵌位电路和推拉式电路以及门极 驱动电路。
本文主要内容如下： (1)介绍了电力电子器件的背景知识，包括概念、分类和应用，并介绍了其发展动向，为研究电力电子器件和电力电子系统的非线性现象打下基础。 (2)总结了二极管、晶闸管、GTO、MOSFET和IGBT等电力电子器件的仿真模型，并对各种电力电子器件的仿真模型作了一个较为全面的分析，给出了 各种模型的仿真原理。 (3)探讨了电力电子电路与器件的非线性概念及研究方法。简要介绍了混沌的基本概念和判断方法。以Buck变换器为例，分析了电力电子电路分岔特 点和产生机制，并介绍了控制方法及策略。阐述了电力电子器件非线性现象及其损坏机理研究现状，提出了今后的研究趋势。 (4)以二极管和晶闸管为研究对象，从电力电子器件非线性模型着手，研究了二极管和晶闸管在简单电路中的非线性状态，并以二倍周期为例，揭示 了晶闸管混沌的产生机理。 (5)在电力电子变换器中考虑二极管的正反向导电模型，建立了Buck和Boost变换器的状态方程和仿真模型，研究了电力电子变换器中因为二极管的 非线性而出现的混沌现象。
３ 电力电子器件的驱动电路设计
驱动电路是低电平的逻辑控制信号与高压大 电流的电力电子器件之间的放大缓冲单元。驱动 电路在设计上应有如下考虑。 ３．１驱动方式的选择
驱动电路可分为直接驱动和隔离驱动两种方 式。直接驱动方式指驱动电路与主电路之间直接 连接，而隔离驱动方式则是驱动电路与主电路之 间设有隔离元件的联系。隔离方式有两种，电磁 隔离和光电隔离。电磁方式是通过脉冲变压器实 现，其方法简单，但有电磁干扰。光电隔离是采 用光电耦合器实现的，电磁干扰小，但其频率响 应速度较低。 ３．２最优化驱动
定位、跟踪和分类。ＮＵＲＣ该项目首席科学家
ＤａｖｉｄＨｕｇｈｅｓ表示，ＡＵＶ被认为是ＣＡＳＷ的关键 组成部分，因为它们的灵活性，它们能够进入对 有人控制平台来说风险过高的区域，能将有人控 制平台解放出来在别处部署。
在斯德哥尔摩举办的海事系统和技术２００９
会议和展览上，Ｈｕｇｈｅｓ讲解了ＣＡＳＷ不寻常的 作战方式，作战中传感器和水下装置自己作出决 策，并携带必要的负载到作战位置，以使探测和 分类最优化，并使定位错误最小化。这和传统的 以人为中心，依靠操作员进行信息判断的反潜战 技术形成鲜明相比。
５电力电子器件的缓冲电路
缓冲电路即吸收电路，全控电力电子器件在 运行中也必须配用开通和关断缓冲电路，但其作 用与晶闸管电路有所不同，缓冲电路的形式也有 所区别。由于全控型器件的工作频率比晶闸管高 得多，因此，开通与关断损耗是影响器件正常运 行的重要因素。利用缓冲电路把损耗在器件上的 部分能量转到缓冲电路中来，防止误触发。缓冲 电路的组成部件要求无感电阻，无感电容以及快 速恢复的整流二极管，要求快速恢复的整流二极 管正向恢复特性好，反向恢复时间短，反向恢复 电荷减少，且具有软恢复特性。
电力电子器件又称开关器件【ｌ】，相当于信号 电路中的Ａ／Ｄ采样，称之为功率采样，器件的工 作过程就是能量过渡过程，其可靠性决定了系统 的可靠性。由于新电力电子器件的不断产生，仪 器仪表自动化程度的提高，对系统可靠性的要求
收稿日期：２００９．１２．１０ 作者简介：康锋（１９８２一），男，本科，助理工程师，研 究方向：电力电子应用技术。
中图分类号：ＴＭ７６２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００３．４８６２（２０１０）０５．００５７．０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ
Ｋａｎｇ Ｆｅｎｇ，Ｚｈｏｕ Ｒｏｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，ＣＳＩＣ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）
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万方数据
电力电子器件的分析与应用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
康锋， 周蓉， Kang Feng， Zhou gong 中国船舶重工集团总公司七一二研究所,武汉,430064
船电技术 MARINE ELECTRIC & ELECTRONIC TECHNOLOGY 2010，30(5) 0次
过流保护可分为过载和短路两种情况，电力 电子器件的容量小，在较大的过电流条件下，将 会在极短的时间内造成永久性损坏，因此其保护 电路应速度快。在过流保护中，可利用参数状态 识别对单个器件进行自适应保护：利用互锁办法 对桥臂中两个器件进行逻辑保护：利用常规办法 对设备最终保护。另外要求准确迅速测出驱动电 路中过流状态。
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．５ ２０１０．５
船电技术Ｉ应用研究
电力电子器件的分析与应用
康锋周蓉
（中国船舶重工集团总公司七一二研究所，武汉４３００６４）
摘要：阐述了电力电子器件的驱动方式与最优化驱动以及缓冲电路设计方法。讨论了电力电子器件保护
问题，提出了提高电力电子器件可靠性设计理论。
关键词：电力电子器件驱动保护可靠性
４ 电力电子器件Βιβλιοθήκη 保护４．１ 自动快速保护ｌ列 电力电子器件功率大但体积小、容量小，使
用不当容易损坏，因此，驱动电路应具有自动保 护功能，如：为了提高开关速度而采用抗饱和保 护方式，要保证开关电路自身功耗低可采用退抗 饱和电路，为了防止由于基极欠驱动导致的器件 过载状态，还可采用电源电压监控保护等。 ４．２过流保护
万方数据
也越来越高。因此，在电力系统中有必要掌握新 电力电子器件的性能和应用方法。