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文档介绍

文档介绍:电力电子器件的概念和特征
电力电子电路的基础 —— 电力电子器件
概念:
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。
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。
广义上分为两类:
电真空器件 (***弧整流器、闸流管等电真空器件)
半导体器件 (采用的主要材料仍然是硅)

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3. 同处理信息的电子器件相比,电力电子器件的一般特征:
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。
电力电子器件一般都工作在开关状态。
实用中,电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。
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。
电力电子器件的概念和特征

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通态损耗:
断态损耗:
开关损耗:
开通损耗:在器件开通的转换过程中产生的损耗
关断损耗:在器件关断的转换过程中产生的损耗
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。
电力电子器件的概念和特征

导通时器件上有一定的通态压降
阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
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应用电力电子器件的系统组成
电力电子系统:由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成




检测
电路
驱动
电路
R
L
主电路
V
1
V
2
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成

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控制电路按系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断,来完成整个系统的功能。
有的电力电子系统中,还需要有检测电路。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路,从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。
主电路中的电压和电流一般都较大,而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流,因此在主电路和控制电路连接的路径上,如驱动电路与主电路的连接处,或者驱动电路与控制信号的连接处,以及主电路与检测电路的连接处,一般需要进行电气隔离,而通过其它手段如光、磁等来传递信号。
应用电力电子器件的系统组成

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由于主电路中往往有电压和电流的过冲,而电力电子器件一般比主电路中普通的元器件要昂贵,但承受过电压和过电流的能力却要差一些,因此,在主电路和控制电路中附加一些保护电路,以保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行,也往往是非常必要的。
器件一般有三个端子(或称极或引脚),其中两个联结在主电路中,而第三端被称为控制端(或控制极)。器件通断是通过在其控制端和一个主电路端子之间加一定的信号来控制的,这个主电路端子是驱动电路和主电路的公共端,一般是主电路电流流出器件的端子。
应用电力电子器件的系统组成

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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:
半控型器件

绝缘栅双极晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor——IGBT)
电力场效应晶体管(电力MOSFET)
门极可关断晶闸管(GTO)
不可控器件
电力二极管(Power Diode)
只有两个端子,器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件
器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定
全控型器件
不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。
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按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质,分为两类:
1) 电流驱动型
电力电子器件的分类

2) 电压驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制