电力电子技术电子教案2.ppt

1、现代电力电子技术原理与应用,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,2,第二章 功率半导体器件,理想的开关器件,关断时可承受正、反向电压（越高越好） 开通时可流过正、反向电流（越大越好） 开通态、关断态均无损耗 状态转换过程无损耗 状态转换过程快速完成（越快越好） 开关寿命长（允许的开关次数越多越好）,2020年10月11日,3,第二章 功率半导体器件,功率半导体器件的状态,导通态（on） 关断态（off） 切换态（换流与换相）,2020年10月11日,4,第二章 功率半导体器件,功率半导体器件（实际电力电子开关）,可承受单向或双向断态电压 可流过单向或双向通态电流 导通态和关断态的损

2、耗可接受 切换过程的损耗可接受 切换速度可接受 正确应用时寿命很长,2020年10月11日,5,第二章 功率半导体器件,功率半导体器件（实际电力电子开关）,2020年10月11日,6,第二章 功率半导体器件,功率半导体器件分类,不控型整流二极管 半控型晶闸管 全控型GTO、BJT、IGBT、MOSFET ,2020年10月11日,7,第二章 功率半导体器件,功率半导体器件及换流技术年谱,2020年10月11日,8,功率二极管,第二章 功率半导体器件,P-N结型半导体器件 单向导电器件 非线性器件,电力系统谐波问题 计算机仿真的困难,2020年10月11日,9,功率二极管,符号,实际伏安特性,理

3、想伏安特性,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,10,晶闸管,第二章 功率半导体器件,四层三端半导体器件 半可控电器件（控通不控断） 非线性器件,电力系统谐波问题 计算机仿真的困难,2020年10月11日,11,晶闸管,符号,实际伏安特性,理想伏安特性,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,12,晶闸管,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,13,螺栓型晶闸管外观,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,14,螺栓型晶闸管外观,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,15,平板型晶闸管外观,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,16,常

4、用全控型电力电子器件,第二章 功率半导体器件,功率晶体管（巨型晶体管，BJT，GTR） 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET） 绝缘栅型双极型晶体管（IGBT） 门极可关断晶闸管（GTO） ,2020年10月11日,17,功率晶体管,第二章 功率半导体器件,电流控制器件 用于中小功率场合（数十千瓦数百千瓦） 开关频率较低（数千赫兹以下） 二次击穿问题,2020年10月11日,18,MOSFET,第二章 功率半导体器件,电压控制器件 用于小功率场合（数十千瓦以下） 开关频率较高（可至数兆赫兹） 无二次击穿问题,2020年10月11日,19,IGBT,第二章 功率半导体器件,电压控制器件 用

5、于中小功率场合（数十千瓦数百千瓦） 开关频率中（数十千赫兹以下） 掣住效应问题（寄生晶闸管） 该功率等级目前最理想的器件,2020年10月11日,20,绝缘栅型双极型晶体管（IGBT）,符号,实际伏安特性,理想伏安特性,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,21,小功率IGBT器件外观,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,22,IGBT功率模块外观,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,23,IGBT功率模块外观（侧面）,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,24,IGBT功率模块外观（底面）,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,25,GT

6、O,第二章 功率半导体器件,电流控制器件（关断控制电流很大） 用于（极）大功率场合（可至数十兆瓦） 开关频率低（千赫兹以下） 极大功率应用的（几乎）唯一选择,2020年10月11日,26,电力电子功率模块,第二章 功率半导体器件,电力电子器件的集成 电力电子器件与驱动、保护电路的集成 电力电子器件与控制电路的集成,2020年10月11日,27,未来发展趋势,高电压 大电流 低功耗 高开关速度,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,28,未来发展趋势,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,29,电路中的开关器件,第二章 功率半导体器件,KVL与 KCL,不能违反的电路定律：,2020年10月11日,30,电路中的开关器件：遵守KVL,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,31,电路中的开关器件：遵守KCL,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,32,电路中的开关器件：危险的例子,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,33,电路中的开关器件：危险的例子,第二章 功率半导体器件,2020年10月11日,34,电路中开关器件符号的处理：仅考虑主