学习情境二+电力电子器件及其驱动保护+(1)

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武汉交通业学职院电力电子术 技oPwer lEctreniosc海燕帅

02122..1

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学情境二习 电力子电件及器驱其动保护.2 电1电子器件力述概

22.电 力极二管23 晶.闸管SCR()2.4 极关门断闸管(GT晶)O25. 力晶电管体(GT)R

26.电力 场效晶体应管M(SFOE)T27 绝.栅缘双极晶体管I(BT)G2.8 GTO、TG、MRSOET、FGITB驱动与保护2

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21. 力电电器子概件述21..1 念 2概.1.2同 理处息信电子的件器比一相般征特 .2.1 电力电子器件的分类33

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2..11概 念力电子器电件(PowreEl etcornci Dveiec)—可直—接用于主电路中，现电实能 的换变控制和的电子件器

。主电路M(an Pioer Cwiructi)——电设备或气电系力中统直接承， 电能担变换的控制任或的务路电。4

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21.2 同.处信理的息电子件器比的相般特一征

能理电处功的能率，力般远大于一理信处息 的子电器。件电 力子电器件一都工般在开关状态作 电力。电子件器往往要需由息信电电子(路动驱 电路来)控。 电制力电器件子身的功率自损耗远大信息电于子 器件，一般要安装都散器。热5

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2..1 同处2信理息的电器子相比件一般的征

电特电力器件子损的耗通态损耗 主要 耗损断态 耗损开通耗损关损开耗关断耗损通态损耗器是功件率耗的损主成因。 器要开关频件较率高，时开损耗关可能成为器件 功损率的耗主要因。素6

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.2.3 1电电力器件的分子类照按器能够件控制被程的度分，以下三类为控型器件(T半yhisrto)r —通—过控信制号以可控制其导而通不控制能其 断。关晶如闸管及其部大派分生件 全器型器件控 —通过—控信制既可号制控导通又可其制控其 断，又称关关断器自。GT件，OMOFET,SIBTG不 控器可件Po(er Diowd)e ——不能用控制号来信制其通控,断因 也就此 需要不驱电动路如电力。二管极7

2.

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1. 3电力电子件器分的类按驱照动电信路的性质号分，为两类：电流驱型动— 通过—从制控端入或注者抽电流来实现导通或出者关的控断制这。电力电子器件类称为流驱电动电型电子器力件电或流控制型力 电电器子件如。晶闸，管TGO,CT,MICT。G压驱动电型——通过在控仅端制和公端之间施共一定的电压信加号就可实现通或者导断的关控。这类制力电电子件器称电为压动型驱电 电子力器或电压件控制电力型电器件子。称为场也器件或控效应场器件 如。MSOFETIG,BT8

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21.. 电3力电器子件分的类照按流载参子导电与的况情分为，类三：单性极器件MO(SEF,SIT)T——一种有载子参与导流。电双极性器件(电二力管极，闸晶，管GTO,TR,GS TI)H——由电和子空穴两载流子参与种导的器件电合型器件复(IBT,MCGTI,CGT)——由单性极

器件和双性器件极成集合而成的器件混9

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22.电 力极二管22..1PN 与结力二电管极的工作理原2.22. 力电极二的管基特本性2..23电力二极管 主要参的数 .2.4 2电力极管二主要类型 2的.25 电力.极管二名命10

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.22. 1N结与电P二力管的工作原理极 Po wr eDidoe构结和理简原，单工可靠，自作2世05纪0年初期就获代应得。用 快恢复极管和肖二特基极管，二分在别中高频、整流和 变逆，以及压低频高整流场合，具的有不可替代 的位。地11

2

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2.1. NP与结电力二极管工的原作理本结基构和工原 作与信息理子电路电 中二的管一样极。由一个面 积较的 PN结大和两端引以 线封及装组的。 从成形外上，主要 有看螺型和栓平板型两 种封装。KA a )c

)A

KA IPJ )bN KA

K图-2 电1二极力管外形、的构结电和气图形符 a号 外)形 b 结构)c) 电气 形图符

1号2

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2.2.1 NP与电力结二极的工作原理P管结的状态N态 参数状 电流 压 电态阻正向导正向通 维大持1V 阻态低反截止向乎几为零 向反大高 阻态反击向穿反大向 向大 反—

— 二管的极基本原就在于PN理的单结向导电性这一主要特征。PN的反结击向穿(两形式)雪种击崩(高穿压)齐纳穿击(压低 两种击穿均可)能致导击热13

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2穿2.1. N结P与力电极二的工管作理原 NP的电结效应：容PN结的电 量荷随加电压而外变，呈现化 电容效，应称结为电容CJ又，称为微电分。 容结电容其产生按机和制用的作差分为别垒势电 C容B和扩电容散D。 电C容响影 P 结N工的作率频尤其，高速是 的开关状。态14

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22.2 .力二电极的基本管性特1) 静态特性要主其指安特性伏门电槛 U T压O, 向正流电 IF 开始 明显增所对加的电应。 压与 IF 应的电力对二极两端管 电压即为的其向正压电 U降 F。承 受向反电时压只，有微 小图-2 2电力极二管的安特伏

而数性恒定值反向漏电流。的51

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2.22.电 力极二的管本基特性PN结2 )动态特性—二—管极电的-电压特性随时间变流的化特 性— 一—般专指映反态和断通态之间换转过的 开程特性关。PN结 延迟时间t:=dt1- t 0 ,t0’电流降时间：下ft t=2- 1反t恢复时向间：trr =t+ tfd 向恢正复间：tf时r恢特性复软度：的下时间降延迟时间与 比的t值 /tf,或d称复系恢，数S用表r。示图-3 2力二电管的动极过态波程形a) 向正偏臵换转反为向臵 b偏)零 臵偏换为正转向偏1臵6

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2.2. 3电力二管的极要参主数Im

) 1定额电流正向(均平流电IF)(A)VIFA(V)

力电二极管正向的平均流I 电F(AV)是在规指的管壳温定和散度条热下件许允通的最过 工大半频电波的平流均, 值元标称件的定电额就流这是电流个。额定电(流平均值为：

)1 I (FA V ) 2 1I F 2Kf

0Im is ntd (t ) 2Im

流的电有效值： 波系数形f:正K半弦电流波的形波数K系：f

0

mI(s ni ) td( t ) 2

Kf

电流有效 电流值均平 值FI .571,I F 1.5 I7 F( VA) FI AV )( 2实际应中，用额定电流般选择为式一中系的数1.5~2是安全数系

F IIF A(V ) ( .1 5~2 ) 1.57

在给

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定闸管的晶定额流之电后任，意波形的 际实许电允流平值为均

d I

157.IT( V A )(1. ~5 2k) f

:

下图为流过在电力二例极的管电波形。试流算该计电流形波的平均、有效值值 波、形系。若数安全系数取为2,求定额电流为010的A闸管实晶允际许通的过 平均和最大值值是多少？解： 际电流平均值 电流有实效值 形系波1 I 数d 2

2 2

30

mI d t () Im 31IT 2

3

I m2 d0 ( t ) Im 3

0 .85 I

0.m8Im =5174.1 I 3 m 010A的晶闸管际实允许通的电流过平均 Kf 值=Id = 1.75 10 0 4=.512A 2 1. 47i

Im2/π3 2π

大电最流I m =I3 d=3 45.1 213 53.6A 81

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2.2.3 力二极管电的要参主数2)向正平均压U电F在指定的壳温度和散热管件条，下元通过件5Hz0弦正波半额 正定向平值电流均，时元阳极件和阴极之间电压平均值的，取规定 系级列别为称~,简称压降，管般在0一.5~41之间V

3)额(电压)定向反重复峰电值U压RM对电力二极R管能重复施所的反加向最高峰值电。通压为击常穿 压U电的三B之分。二

使时，若用力电极二所承受管到最大的向反瞬时电压值DMU, 则其额定压电般选一择 为URRM=(~2) 3UM思考D题实：际电路中反向高峰最电压值为20V0,择二选极管的URRM 多是少

4)反？恢复时向间trrrr= tt+d ft91

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