电力电子期末复习

电力电子期末一、概念（含填空、名词解释、简答）.电力半导体器件：电力电子器件均由半导体制成，故也称电力半导体器件。.整流：交流变直流逆变：直流变交流.交流电力控制：交流变交流可以是电压或者电力的变换，称作交流电力控制，也可以是频率或相数的转换。.相控方式：晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件，对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。5.斩控方式：与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）方式，相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩波方式。.主电路：在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被称为主电路。.电力电子器件：指直接可用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或者控制的电子器件。.绝缘栅双极晶闸管：.电力场效应晶体管：.电压驱动（控制型）型电力电子器件：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，这类电力电子器件则被称为电压驱动型电力电子器件。.场控器件（场效应器件）：由于电压驱动型器件实际上是通过加在控制端上的电压在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场来改变流过器件的电流大小和通断状态的，所以电压驱动型器件又被称为场控器件。.根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号和波形，又可以将电力电子器件（电力二极管除外）分为脉冲触发型和电平控制型两类。13.脉冲触发型电力电子器件：如果是通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制，一旦已进入导通或阻断状态且主电路条件不变的情况下，器件就能够维持其导通或阻断状态，而不必通过继续施加控制端信号来维持其状态，这类电力电子器件被称为脉冲触发型电力电子器件。.电平控制型电力电子器件：如果必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在导通状态，或者关断并维持在阻断状态，这类电力电子器件则被称为电平控制型电力电子器件。.单极型器件：由一种载流子参与导电的器件称为单极型器件（也称为多子器件）。.双极型器件：由电子和空穴两种载流子参与导电的器件称为双极型器件。.复合型器件：由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件则被称为复合型器件，也称混合型器件。.电力二极管（半导体整流器）：不可控器件，结构和原理简单，工作可靠。.漂移区：电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区（在半导体物理中用N-表示），也称漂移区。.本征半导体：低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料。21.电导调制效应：.结电容Cj（微分电容）：PN结中的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应。.普通二极管（整流二极管）：多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5微秒以上，这在开关频率不高时并不重要，在参数表中甚至不列出这一参数，但其正向电流定额和反向电压定额却可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上。.快恢复二极管（快二极管）：恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5微秒以下）的二极管。.肖特基二极管：以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管。其优点是，反向恢复时间很短（10~40ms），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲，在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管。其弱点是，当所能承受的反向耐压提高时，其正向压降也会高的不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合，反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须严格地限制其工作温度。.晶闸管又称可控硅整流器。.对晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的出发电流IG的电路称为门极触发电路。也正是由于通过其门极只能控制其开通，不能控制其关断，晶闸管才被称为半控型器件。.光控晶闸管：由光出发的晶闸管称为光控晶闸管。.快速晶闸管：包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400Hz和10kHz以上的斩波电路或逆变电路中。.双向晶闸管：可以认为是一对反并联联结的普通晶闸管的集成。.逆导晶闸管：将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，这种器件不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。.光控晶闸管（光触发晶闸管）：利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。.GTO是门极可关断晶闸管的简称，严格的讲也是晶闸管的一种派生器件，但可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断，因而属于全控型器件。.电力晶体管也称巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管。.一次击穿：当GTR的集电极电压升高到击穿电压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。.二次击穿：一次击穿发生时如不有效的限制电流，Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，同时伴随着电压的陡然下降，这种现象称为二次击穿。.电力MOSFET：就像小功率的用于信息处理的场效应晶体管分为结型和绝缘栅型一样，电力场效应晶体管也有这两种类型，但通常主要是指绝缘栅型中的MOS型，简称电力MOSFET。.耗尽型：MOSFET的种类和结构繁多，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。.增强型：对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道的称为增强型。.VMOSFET:电力MOSFET大都采用垂直导电结构，称为VMOSFET。.MOSFET的转移特性：漏极直流电流ID和栅源间电压UGS的关系反映了输入电压和输出电流的关系，称为MOSFET的转移特性。.密勒平台：UGS在这段时间内基本维持不变的波形称为密勒平台。.绝缘栅双极晶体管（IGBT）（开通需10~15V）：综合了GTR和MOSFET的优点，即开关频率高，容量大的特点，因此具有良好的特性。.拖尾电流：tfi2对应的集电极电流称为拖尾电流。.正向偏置安全工作区：根据最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗可以确定IGBT在导通工作状态的参数极限范围。.反向偏置安全工作区：根据最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率duCE/dt，可以确定IGBT在阻断状态下的参数极限范围。.MOS控制晶闸管（MCT）:是将MOSFET与晶闸管组合而成的复合型器件。.静电感应晶体管SIT:是一种结型场效应晶体管，将用于信息处理的小功率SIT器件的横向导电结构改为垂直导电结构，即可制成大功率的SIT器件。.静电感应晶闸管SITH:是在SIT的漏极层上附加一层与漏极层导电类型不同的发射极层而得到的，就像IGBT可以看作是电力MOSFET与GTR复合而成的器件一样，SITH也可以看做是SIT与GTO复合而成。因为工作原理也与SIT类似，门极和阳极电压均能通过电场控制阳极电流，因此SITH又被称为场控晶闸管。.集成门极换流晶闸管IGCT实质上是将一个平板型的GTO与由很多个并联的电力MOSFET器件和其他辅助元件组成的GTO门极驱动电路，采用精心设计的互联结构和封装工艺集成在一起。.功率模块：按照典型电力电子电路所需要的拓扑结构，将多个相同的电力电子器件或多个相互配合使用的不同电力电子器件装封在一个模块中，可以缩小装置体积，降低成本，提高可靠性，对工作频率较高的电路，还可以大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求。.功率集成电路：将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，则称为功率集成电路。.电力电子电路的单片集成：为了强调功率集成电路是所有器件和电路都集成在一个芯片上而又称之为电力电子电路的单片集成。.高压集成电路：一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。.智能功率集成电路：一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。.智能功率模块:往往专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的封装集成，也称智能IGBT。.集成电力电子模块：若是将电力电子器件与其控制、驱动、保护等所有信息电子电路都封装在一起，则往往称之为集成电力电子模块。.电力电子积块：对中、大功率的电力电子装置来讲，往往不是一个模块就能胜任的，通常需要像搭积木一样由多个模块组成，这就是所谓的电力电子积块。57.沟槽技术：即门极不再是与硅片表面平行的平板形状，而是垂直深入在低掺杂N区开的槽中。.整流电路：它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。.半波整流：改变触发时刻，ud和id波形随之改变，直流输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在u2正半周内出现，故称半波整流。.续流二极管：在整流电路的负载两端并联一个二极管，并在电路中起到续流的作用。.续流：当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR和VT施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。.全波整流：由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路称为全波整流。.id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续。.电流连续：若id波形不出现为0的点的情况，称为电流连续。.单相全波可控整流电路：是以一种使用的单相可控整流电路，又称单相双半波可控整流电路。.共阴极接法：三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，他们的阴极连接在一起，称为共阴极接法。.共阴极组：在各种整流电路中，最为广泛的是三相全桥式全控整流电路，习惯将其共阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组。.共阳极组：阳极连接在一起的三个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。69.宽脉冲触发：在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲，使脉冲宽度大于60°（一般取80°~100°），称为宽脉冲触发。.双脉冲触发：在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°~30°，称为爽脉冲触发。.换相重叠角：换相过程持续的时间用电角度表示，称为换相重叠角。.二极管整流电路：由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为二极管整流电路。.谐波：.无功：.逆变：把直流电转变成交流电，这种对应于整流的逆向过程称为逆变。.变流电路:既工作在整流状态又工作在逆变状态的整流电路称为变流电路。.无源逆变:如果变流电路的交流测不与电网连接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，称为无源逆变。.逆变失败（逆变颠覆）：由于逆变电路的内阻很小，就会形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败。.触发电路：实现对相控电路相位控制的电路总称为触发电路。.有源逆变：当交流测接在点网上，即交流测接有电源时，称为有源逆变。.换流方式分类：器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流；电网换流：由电网提供换流电压称为电网换流；负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流；强迫换流：设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流；电容换流：强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此称为电容换流。.电压换流：给晶闸管加上反向电压而使其关断的换流叫电压换流。.电流换流：先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加上反向电压的换流叫电流换流。.直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。它们也分别被称为电压源型逆变电路和电流源型逆变电路。.电压型逆变电路的主要特点：⑴直流侧位电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗；⑵由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同；⑶当交流测为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。.自励方式：逆变电路的触发信号取自负载两端，其工作频率受负载谐振频率的控制而比后者高一个适当的值。.他励方式：与自励方式相对应，固定工作频率的控制方式称为他励方式。.无换向器电动机：用逆变器驱动同步电动机时，其工作特性和调速方式都和直流电动机相似，但没有换向器，因此称为无换向器电动机。.直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。（开关电源）间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也成为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。.脉冲宽度调制：保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton,称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型。.频率调制或调频型：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。.混合型：ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。.正激电路：.反激电路：.半桥电路：.全桥电路：.双端电路中常用的整流电路形式为全波整流电路和全桥整流电路。.开关电源：间接直流变流电路不仅用于直流-直流变流装置，如果输入端的直流电源是交流电网整流得来，则构成交-直-交-直电路，