文档介绍：电力电子技术-
第二章电力电子器件
电子技术(模拟电子电路和数字电子电路)
*电力电子技术就是实现电能的变换和控制
*一般电路分为一次电路和二次电路,一次电路是主电路,二次电路是控制电路,电力电子器件通常在一次电路/主电路中。
*电真空器件:晶闸管问世前的水银整流器(***弧整流器)都属于此类→基本淘汰了
半导体器件:
现在使用的,基本都是半导体器件,所以通常把电力电子器件也叫电力半导体器件。
(如手机里的芯片,也是用硅制作的集成电路)
*信息电路的电子器件,能处理各种不同的信息,能放大、变换,但处理电功率的能力都不大,流过的电流,承受的电压都比较小,主要用来处理信息(微弱的信号),而一般电力电子器件,处理电功率的能力远大于信息的电子器件。
*处理信息的电子器件,有很多器件在模拟电路中,可能工作在放大状态,而电力电子器件,一般都是开关状态,若放大状态,管子承受的电压比较高,电流比较大,损耗比较大,发热会损坏。所以,一般要么电压高,电流很小;要么电流大,而通态压降低,损耗不会太大。
*电力电子器件一般都有一个门极或控制极,通过信息电路来控制。
(电力电子器件的驱动,需要控制电路来控制,所以。。。。。)
*电力电子器件即使不工作在放大状态,损耗相对来说也比较大,会发热,所以要安装散热器,防止器件烧坏。(书P11)
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损耗的组成:
? 通态损耗:管子处于导通时的损耗,管子有管压降,流过比较大的电流, 例:100A的电流流过管子,有1V的管压降,100W的损耗就会发热,就要安装散热器。
? 断态损耗:断开时的损耗,理想情况下,断开时,应该是没有电流流过,没有损耗,但实际上,存在漏电流,漏电流一般比较小,所以断态损耗所占比例比较小。(任何情况下,所占比重都不大)
? 开关损耗:开通或关断过程中的损耗,任何电力电子开关,开通或断开都不是瞬时完成,有一个过程,例:从断到通,电压从高到低,电流从小到大,在这个过程中,电流和电压都不高也不低,两个想乘,数值也不小,所以开关损耗的功率比较大,时间非常短。
①开通损耗(断→通)和关断损耗(通→断)的损耗不一样。
②一般来说,这个损耗功率不小,但如果次数不多(开关频率比较低时),总的损耗也可能不大。例如,开关频率为50HZ(比较低的频率,每个周期通断的频率小),即使开关过程中单位时间的损耗不小,但由于次数少,所以开关损耗所占比例并不大。但如果电力电子器件工作频率比较高(几十、几百KHZ),则每个周期通断次数多。
总结:开关损耗与管子工作频率关系密切,若频率高,开关损耗占比
重大(可能比通态损耗比重还大),若频率低,开关损耗可以忽略不计。
电力电子系统中,器件处于一个什么样的位置一个电力电子系统,并不是仅仅是几个管子组成,是由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。(主电路也不仅仅只有电力电子器件,可能还有电感、电容等其他元件)
主电路:两个管子(IGBT)、电感、电容。
控制电路:由信息电子电路组成,按照系统的工作要求形成控制信号。通过驱动电路,控制主电路中电力电子器件的导通或者关断,完成功能。(书)
有时需要检测电路,要通过控制实现相应功能,必须要有检测,否则不知道是否达到要求,类似于反馈。看图:检测电路把信息传达给控制电路,控制电路根据检测的情况,产生控制开通或关断的信号,通过驱动电路,驱动主电路/负载。
保护电路:使电力电子器件和整个系统能可靠工作。一旦出现问题,不会损坏附加的电路
电气隔离:主电路一般是高压的(几百伏,上千伏),而控制电路一般只有几伏,检测、保护、驱动电路都在二次这边,驱动电路是连接主电路和控制电路的,所以必须要进行隔离,否则高电压回到低电压那边去,导致短路。/控制电路的元器件承受不了高压,所以要隔离。(强电、弱电必须隔离,若混在一起,危险)
隔离一般有光电隔离、磁隔离等。
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控制电路有时也把检测、保护、驱动电路包括进去,主要是左侧的控制电路。
? 半控型器件:一半可以控制。这类器件主要是指晶闸管(Thyristor),它是通过门极的控制,能使它导通,
不能使它关断。(没有只能控制关断,不能控制导通的)——(本书主要讲的)
? 全控型器件:代表器件IGBT、MOSFET。即可控制导通又能控制关断。——(现在流行)
? 不可控器件:代表器件电力二极管(Power Diode),只有两个电极,不能用控制信号来控制,不需要控
制电路、驱动电路,加正向电压就通,加负向电压就断。——(下节就讲,现在几乎不用)
按照被控制程度分成三类,按驱动方式、器件名称等方法也可由其他分类。
不能驱动的不