【正文】 (13) IA = IC1 + IC2 (14) a1和 a2分別是晶體管 V1和 V2 的共基極電流增益； ICBO1和 ICBO2分別是 V1和 V2的共基極漏電流。 反向承受一定電壓，處于阻斷（截止）狀態(tài)。 缺點：漏電流很大、耐壓低。s以下，數(shù)百 ns）的二極管，簡稱快速二極管 。 電力二極管的主要類型 普通二極管 (整流二極管） 多用于開關頻率 不高（ 1kHz以下） 的整流電路中 反向恢復時間長 一般在 5181。 額定電壓 。 正向壓降 UF 電力二極管在正向電流導通時二極管上的正向壓降。 電力二極管 PN結的工作原理 電力二極管的結構與基本特性 電力二極管的主要參數(shù) 電力二極管的主要類型 電力二極管的主要參數(shù) 正向平均電流 IF(AV) 在規(guī)定的管殼溫度和散熱條件下，所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。 注意：電流、電壓反向問題 過沖 正偏壓時，正向偏壓降約為 1V左右；導通時，二極管看成是理想開關元件，因為它的開通時間很短； 但在關斷時，它需要一個反向恢復時間（ reverserrecovery time） 。經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷能力，進入截止狀態(tài)。 正向電流 IF對應的電力二極管兩端的電壓 UF為其正向電壓降。 門檻、閾值電壓 正向電壓大于 UTO，正向電流線性增長。 正向電壓較小，正向電流很小，幾乎為零。 PN結的反向截止狀態(tài) 微弱的反向電流 。 PN節(jié)的工作原理已經(jīng)在模擬電子技術課程中涉及，不再展開討論。 4）電力電子器件盡管工作在開關狀態(tài)，但是自身的功率 損耗通常仍遠大于信息電子器件，為了保證不至于因 損耗散發(fā)的熱量導致器件溫度過高而損壞，不僅在器 件封裝上考慮散熱設計，而且在其工作時一般都還需 要設計安裝散熱器。 3）電力電子器件在實際應用中往往由信息電子電路來控 制。其處理電功率的能力一般遠大于處理信息的電 子器件。 電力電子器件是功率半導體器件。模擬、數(shù)字控制 —— 微機控制 （ 1）一般工業(yè) 冶金工業(yè)中高頻感應加熱電源設備 （ 2） 交通運輸 DJ型交流電力傳動機車 磁懸浮列車 國內(nèi)外知名變頻器 西門子（ Siemens）公司 施奈德公司 富士公司 安圣（華為電氣）變頻器系列 ABB公司 （ 3）電力系統(tǒng) 晶閘管變流裝置 無功補償裝置 （ 4）電子裝置用電源 開關、 UPS電源 電子裝置用電源 （ 5）家用電器 交流變頻控制器的原理框圖 變頻空調(diào)控制器 直流變頻空調(diào)的電路原理圖 (6)其它 不間斷電源 YJ32雙繞組雙速異步風力發(fā)電機 水泵變頻、風機變頻節(jié)能 教材的內(nèi)容可分為三大部分 第一部分：電力電子器件 （第 1章 全書的基礎 ) 第二部分：電力電子電路 （第 2~4章 全書的主體 ) 第三部分： PWM控制技術 （第 5章） 第四部分：電力電子應用（拓展） （第 6~9兩章） 第 1章 電力電子器件 電力電子器件概述 電力二極管 晶閘管 及其派生器件 門極可關斷晶閘管 電力晶體管 功率場效應晶體管 絕緣柵雙極性晶體管 其他新型電力電子器件 本章小結 電力電子器件概述 電力電子器件的概念和特征 電力電子器件的基本類型 電力電子器件的 模塊化與集成化 電力電子器件的 應用領域 電力電子器件的概念和特征 主電路（ Power Circuit） 在電氣設備或電力系統(tǒng)中，直接承擔電能的變化或控制任務的電路。 電力變換電路的發(fā)展 新型電力變換電路：諧振型逆變電路 性能更佳 晶閘管電路 相位控制方式；全控型器件 PWM控制方式；就異步電動機而言，矢量控制、直接轉矩控制；就控制理論而言，自適應控制、模糊控制。降低電力電子器件的開關損耗、抑制電磁干擾。功率因數(shù)可以達到 1，基本不消耗無功功率、不產(chǎn)生諧波。治理：補償無功功率、抑制諧波。 原因？ 整流電路、逆變電路應用最為廣泛。盡管功率較小，重要發(fā)展方向。 直流 電力 交流 交流變交流 直流變直流（斬波） 直流變交流（逆變） 交流變直流（整流） 電力變換 兩大分支 電力電子技術 電力電子器件 制造技術 變流技術 變流 技術 電力電子器件構成各種電力變換電路 { 對這些電路進行控制的技術 變流技術（電力電子器件應用技術） —— 電力電子技術的核心 電力電子器件制造技術 — 電力電子技術的基礎 相互支持、相互促進 與其他學科的關系 電子學 電力學 控制理論 電力電子技術 圖 01描述電力電子學的倒三角形 邊緣學科 與電子學的關系 器件、電路 電力電 子器件制造技術 電子器件 制造技術 理論基礎、材料、制造工藝 分析方法、分析軟件 電子電路 電力電子 電路 電力電子電路 —— 電力變換 電子電路 —— 信息處理 信息電子電路器件 開關狀態(tài) 放大狀態(tài) 電力電子電路器件 開關狀態(tài) 功率損耗 電力電子技術廣泛用于電力工程 與電力學的關系 電力電子技術 高 壓 直 流 輸 電 靜 止 無 功 補 償 交 直 流 電 力 傳 動 電 解 電 鍍 電 加 熱 電 力 機 車 牽 引 電力工程 高性能交直流電源 與控制理論的關系 控制理論 電力電子技術 弱電和強電接口 弱電控制強電 實 現(xiàn) 紐 帶 2. 電力電子技術的發(fā)展歷史 電力電子 器件的發(fā)展 電力變換 電路的發(fā)展 控制 技術的發(fā)展 20世紀 70年代 低壓小電流、高壓大電流晶閘管系列化 派生型晶閘管：雙向、逆倒、光控 半控型器件 1958 工業(yè)用晶閘管問世、電力電子技術誕生 80年代后期 以 IGBT為代表的復合型器件異軍突起 MOSFET與 GTR復合 驅動功率小、開關速度快；通態(tài)壓降小、載流能力大；主導器件 電力電子器件的發(fā)展 20世紀 70年代后期 全控型器件迅速發(fā)展 GTO、 GTR、 MOSFET 可通可斷、開關速度高于晶閘管 全控型器件 全控復合型器件 功率集成模塊 把若干個電力電子器件及必要的輔助元件、電路模塊化，便于應用。緒 論 1. 什么是電力電子技術 2. 電力電子技術的發(fā)展歷史 3. 電力電子技術的應用 4. 本課程的主要內(nèi)容 1. 什么是電力電子技術 概念 兩大分支 與其他學科的關系 概念 數(shù)字電子 技術 模擬電子 技術 電力電子 技術 信息電子 技術 電子技術 信息電子技術：信息處理 電力電子技術：電力變換 電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，也就是使用電力電子器件，應用電路理論、控制理論對電能進行變換、控制的技術。包括電壓、電流、頻率、波形等方面的變換、控制。結構緊湊、體積小巧。 20世紀 70年代以前，整流電路占有主導地位； 20世紀 80年代以后，逆變電路的應用日益廣泛，但整流電路仍然占有重要地位。 常用：晶閘管相控整流電路，消耗無功功率、產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。有源電力濾波器 電力變換電路的發(fā)展 高功率因數(shù)整流電路，采用自關斷器件、 PWM控制。 軟開關電路。利用諧振原理，使電力電子器件在零電壓或零電流的條件下開通、關斷，理論上可將開關損耗降至零并抑制電磁干擾。 控制技術的發(fā)展 20世紀 80年代后期 高性能單片微機、數(shù)字信號處理器應用于電力電子電路控制。 電力電子器件（ Power Electronic Device) 直接用于處理電能的主電路中，以開關方式實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 1）電力電子器件所能處理電功率的大小，是其最重要的 參數(shù)。 2）電力電子器件因處理電功率較大，為了減小本身的損 耗、提高效率，一般都工作在開關狀態(tài)。信息電子電路是電力電子器件的驅動電路。 電力電子器件概述 電力電子器件的概念和特征 電力電子器件的基本類型 電力電子器件的模塊化與集成化 電力電子器件的應用領域 電力電子器件的基本類型 半控型器件 全控型器件 通過控制信號可控制 其導通而 不 能 控制其關斷 ｛ 晶閘管 及其派生器件 關 斷 主 電 路 電 流 電 壓 通過控制信號即可控制 其導通又 能 控制其關斷 ｛ 絕緣柵雙極晶體管 電力場效應晶體管 門極可關斷晶閘管 自關斷器件 門極可關斷晶閘管 處理兆瓦級 大功率電能 不能 用 控制信號控制 其通斷， 不需要 驅動電路 電力二極管 不控型器件 主 電 路 ｛ 通 斷 電 流 電 壓 只有兩個端子 2. 按照驅動電路加在 電力電子 器件上驅動信號的性質(zhì) 電流驅動型 電壓驅動型 通 斷 單極型器件 由一種載流子參與導電的器件 雙極型器件 由電子和空穴兩種載流子參與導電的器件 復合型器件 單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件 電力電子器件的模塊化與集成化 電力電子器件 最初是單管結構、分立器件 電力電子設備 電力電子器件及其散熱器、驅動、保護等電路 結構松散、體積大、可靠性差、成本高 電力電子器件的模塊化與集成化 結構緊湊、體積小、可靠性高、成本低 功率模塊 由若干功率開關器件與快速二極管組合而成 單片集成式模塊 功率器件、驅動、保護等電路集成于一個硅片 智能功率模塊 將具有驅動、自保護、自診斷功能的集成芯片 再度與電力電子器件集成 表 11 電力電子器件 類 型 名稱 中文名稱 英文名稱 分立 器件 不可控器件 電力二極管 Power Diode 半控型器件 晶閘管 (可控硅 ) Thyristor (SCR) 全 控 型 器 件 電流控制器件 電力晶體管 (雙極型晶體管 ) GTR (BJT) 門極可關斷晶閘管 GTO 電壓控制器件 電力場效應晶體管 Power MOSFET 絕緣柵雙極型晶體管 IGBT 場控晶閘管 MCT 靜電感應晶體管 SIT 靜電感應晶閘管 SITH 集成模塊 功率模塊 Power Module 單片集成模塊 System on a Chip 智能功率模塊 IPM 以上各種類型器件的特點為： 電力電子器件的應用領域 電力電子器件 應用廣泛 電力電子器件允許的開關頻率與允許功率范圍及主要應用領域 1 0 1 0 0 1 k 1 0 k 1 0 0 k 1 M1 0 01 k1 0 k1 0 0 k1 M1 0 M1 0 0 Mf / H zP / V A1 0 MGTO（機車、地鐵、SVG等）SCR（高壓直流輸電、靜止無功補償?shù)雀邏侯I域）GTR（UPS、空調(diào)、冰箱等）I G B T （ 電 機 調(diào) 速 、 逆 變 器 、變 頻 器 等 中