對電力電子器件應用技術發(fā)展的思考(編輯修改稿)
2025-07-14 13:40 本頁面
【文章內容簡介】 或功率系統(tǒng)中，直接承擔電能的變換或控制任務的電路。廣義上功率電子器件可分為電真空器件和半導體器件兩類，目前往往專指功率半導體器件。 功率電子器件的特征： 1) 所能處理電功率的大小，也就是其承受電壓和電流的能力，是其最重要的參數，一般都遠大于處理信息的電子器件。2) 為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開關狀態(tài)。3) 由信息電子電路來控制 ,而且需要驅動電路。4) 自身的功率損耗通常仍遠大于信息電子器件，在其工作時一般都需要安裝散熱器。 功率電子器件的分類：■按照能夠被控制電路信號所控制的程度◆半控型器件1) 主要是指晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。2) 器件的關斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的?！羧匦推骷?) 目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。2) 通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷?！舨豢煽仄骷?1) 功率二極管（Power Diode）2) 不能用控制信號來控制其通斷■按照驅動信號的性質◆電流驅動型 通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導通或者關斷的控制。 ◆電壓驅動型僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導通或者關斷的控制?！霭凑镇寗有盘柕牟ㄐ危üβ识O管除外 ） ◆脈沖觸發(fā)型 通過在控制端施加一個電壓或電流的脈沖信號來實現(xiàn)器件的開通或者關斷的控制。 ◆電平控制型 必須通過持續(xù)在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號來使器件開通并維持在導通狀態(tài)或者關斷并維持在阻斷狀態(tài)。 ■按照載流子參與導電的情況 ◆單極型器件 由一種載流子參與導電。 ◆雙極型器件 由電子和空穴兩種載流子參與導電。 ◆復合型器件 由單極型器件和雙極型器件集成混合而成，也稱混合型器件。 三、功率電子器件的應用電路 整流電路整流電路（Rectifier）是功率電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設備。 整流電路的分類1) 按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。2) 按電路結構可分為橋式電路和零式電路。3) 按交流輸入相數分為單相電路和多相電路。4) 按變壓器二次側電流的方向是單向或雙向，分為單拍電路和雙拍電路。如圖31所示，為一常見的單相橋式半控整流濾波電路。圖3單相橋式半控整流電路 逆變電路與整流相對應，把直流電變成交流電稱為逆變。當交流側接在電網上，即交流側接有電源時，稱為有源逆變；當交流側直接和負載連接時，稱為無源逆變。逆變電路的應用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽能電池等都是直流電源，當需要這些電源向交流負載供電時，就需要逆變電路。另外，交流電動機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等功率電子裝置使用非常廣泛，其電路的核心部分都是逆變電路。有人甚至說，功率電子技術早期曾處在整流器時代，后來進入逆變器時代。下圖為基本的單項橋式逆變電路。負載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2圖3逆變電路及其波形舉例 DC—DC變流電路直流直流變流電路（DCDC Converter）的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{電壓的直流電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流電路也稱斬波電路（DC Chopper），它的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{電壓的直流電，一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。間接直流變流電路是在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)，在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為帶隔離的直流直流變流電路或直交直電路。直流斬波電路的種類較多，包括六種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，其中前兩種是最基本的電路。利用不同的基本斬波電路進行組合，可構成復合斬波電路。如下圖為一升壓斬波電路。圖3升壓斬波電路 AC—AC變流電路交流交流變流電路：把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路。交流交流變換電路可以分為直接方式（即無中間直流環(huán)節(jié)）和間接方式（有中間直流環(huán)節(jié)）兩種。直接方式 交流功率電子控制電路：只改變電壓、電流或對電路的通斷進行控制，而不改變頻率的電路。變頻電路：改變頻率的電路。ACAC變換電路廣泛應用于燈光控制（如調光和舞臺燈光控制）、異步電動機軟啟動和調速、供電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調節(jié)等場合。 PWM控制電路PWM（Pulse Width Modu
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