电力电子器件

电力电子器件电力电子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。

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。

电力电子器件的特征◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。

◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。

◆由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。

◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。

电力电子器件的功率损耗断态损耗通态损耗：是电力电子器件功率损耗的主要成因。

开关损耗：当器件的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。

分为开通损耗和关断损耗。

电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。

电力电子器件的分类按照能够被控制电路信号所控制的程度◆半控型器件：指晶闸管（Thyristor）、快速晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、双向晶闸管。

◆全控型器件：IGBT、GTO、GTR、MOSFET。

◆不可控器件：电力二极管（Power Diode）、整流二极管。

按照驱动信号的性质◆电流驱动型：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。

Thyrister，GTR，GTO。

◆电压驱动型：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。

电力MOSFET，IGBT，SIT。

按照驱动信号的波形（电力二极管除外）◆脉冲触发型：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。

晶闸管，SCR，GTO。

◆电平控制型：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通断状态。

GTR，MOSFET，IGBT。

按照载流子参与导电的情况◆单极型器件：由一种载流子参与导电。

新型电力电子器件电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。

又称功率电子器件。

20世纪50年代，电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管。

60年代发展起来的晶闸管，因其工作可靠、寿命长、体积小、开关速度快，而在电力电子电路中得到广泛应用。

70年代初期，已逐步取代了汞弧闸流管。

80年代，普通晶闸管的开关电流已达数千安，能承受的正、反向工作电压达数千伏。

在此基础上，为适应电力电子技术发展的需要，又开发出门极可关断晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管等一系列派生器件，以及单极型MOS功率场效应晶体管、双极型功率晶体管、静电感应晶闸管、功能组合模块和功率集成电路等新型电力电子器件。

各种电力电子器件均具有导通和阻断两种工作特性。

功率二极管是二端(阴极和阳极)器件，其器件电流由伏安特性决定，除了改变加在二端间的电压外，无法控制其阳极电流，故称不可控器件。

普通晶闸管是三端器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，称半控型器件。

可关断晶闸管、功率晶体管等器件，其门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，称全控型器件。

后两类器件控制灵活，电路简单，开关速度快，广泛应用于整流、逆变、斩波电路中，是电动机调速、发电机励磁、感应加热、电镀、电解电源、直接输电等电力电子装置中的核心部件。

这些器件构成装置不仅体积小、工作可靠，而且节能效果十分明显(一般可节电10%～40%)。

单个电力电子器件能承受的正、反向电压是一定的，能通过的电流大小也是一定的。

因此，由单个电力电子器件组成的电力电子装置容量受到限制。

所以，在实用中多用几个电力电子器件串联或并联形成组件，其耐压和通流的能力可以成倍地提高，从而可极大地增加电力电子装置的容量。

器件串联时，希望各元件能承受同样的正、反向电压；并联时则希望各元件能分担同样的电流。

电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。

其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。

2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。

可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。

3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。

4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。

5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。

以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。

二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。

常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。

2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。

常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。

3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。

电子行业电力电子器件及应用引言电子行业是一个快速发展的行业，在电子设备中，电力电子器件是不可或缺的关键组成部分。

电力电子器件是指用于调整和转换电能的器件，广泛应用于交流和直流电网、电动机驱动、电源供应等领域。

本文将介绍电子行业中常见的电力电子器件及其应用。

一、开关器件1.整流二极管 (Rectifier Diode)整流二极管是一种常见的开关器件，用于将交流电转换为直流电。

它具有正向导通和反向截止的特性，常用于交流电桥式整流器、逆变器等电路中。

2.IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) IGBT 是一种高压高频开关器件，兼具了普通晶体管和普通MOSFET的特点。

它可以控制高电压和高电流的通断，并且具有低开关损耗和快速切换速度的特点。

IGBT广泛用于工业设备、交通工具和电力传输中。

3.MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)MOSFET 是一种常见的开关器件，可以通过调节栅极电压来控制导通和截止。

它具有低导通电阻、低开关损耗和高开关速度的特点。

MOSFET 常用于直流转换器、电机驱动和太阳能发电逆变器等应用中。

二、功率模块1.IGBT模块IGBT模块是由多个IGBT芯片、隔离驱动电路和散热器组成的集成模块。

它可以方便地实现高压高频电路的设计和构建，广泛应用于电力传输、电机驱动和可再生能源领域。

2.整流桥模块整流桥模块是由多个整流二极管组成的集成模块。

它常用于交流电源的整流和直流电源供应的设计中。

3.功率放大模块功率放大模块是用于放大低功率信号为高功率信号的模块。

它常用于音频放大器、无线电频率放大器等应用中。

三、电力电子器件的应用1.交流调速电力电子器件在交流调速中起着重要作用。

例如，交流调压器使用电力电子器件的开关特性来调节交流电压的大小，实现电压调节和稳定。

2.无线充电利用电力电子器件的功率转换特性，可以实现无线充电技术。

习题3.101.电力电子器件一般工作在开关状态，通常情况下，电力电子器件功率损耗为当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。

2.二极管英文名字缩写（TVS），二极管电气符号为。

3.电力二极管主要类型：、、。

3.131.晶闸管英文名字缩写为：。

2.同一晶闸管维持电流I H与掣住电流I l在数值大小上有I l I H。

3.晶闸管基本工作特性的概括为正向触发刚导通，反向截止。

3.201.晶闸管：。

门极自关断晶闸管：。

电力晶闸管。

2.GTO的多元集成，多元集成，多元的功率集成结构是为了便于实现萌及控制关断而设计。

3.功率晶体管GTR从高压小电流向低电压大电流跃变现象：。

4.GTR共发射极接法时输出特性中的三个区域：，，。

5.GTR电气符号中：b是极。

c是极。

e是极。

3.271.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR的共发射极接法时输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者截至区对应后者，前者饱和区对应后者，前者非饱和区对应后者。

2.电力MOSFET的电气符号中，G是极，D 极，S 极。

3.电力MOSFET通态电阻具有温度系数。

4.晶闸管；门级的关断晶闸管：；电力晶体管：；绝缘栅双型晶体管：。

电力场效应管晶体管。

4.31.在如下电力电子器件中SCR，GTO，IGBT，MOSFET中，按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电情况，属于双极型器件是；属于单极型器件；属于复合型器件的是；属于电压驱动的是；电流驱动型全控器件。

2.晶闸管的电气图形符号：。

3.门级的关断晶闸管电气图形符：。

4.电气晶体管电气图形符号：。

5.电力场效应晶体管电器图形符号：。

6.绝缘栅双极型晶体管电气图形符号：。

7.如图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，电流最大值为I m，试计算波形的电流平均值I d与电流有效值I L，如果考虑安全裕量为a。

应选择额定电流为多大的晶闸管?1.单项桥式全控整流电路，带电阻负载时，其a角的移相范围：带阻感负载时，a角的移相范围：。

电力电子器件
电力电子器件是用于电力变换和开关领域的电子器件。

它可按下列不同方式分类:
1.按控制方式分
不可控型:整流二极管、快速整流二极管等;
半可控刑:普通晶阐管，快速晶闸管，双向晶闸管，逆导品闸管，光控晶闸管等:
全控型:双极结型晶体管(GTR)，门极关断(GTO)晶闸管，电力场效应晶体管(MOSFET)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。

2.按内部芯片结构分
整流二极管最简单，仅为一对PN结:
各种品体管为PNP或NPN方式;
各种晶闸管为PNPN结。

3.按器件的通断控制方式分
各种品闸管均为脉冲触发实现导通或关新(GTO)，在导通或关断期间无需施加控制脉冲;各种品体管型电力电子器件均为电平型控制，控制电平存在时导通，控制电平消失时即关断。

4.按外形结构型式分
螺栓形:整流二极管(300A以下)，晶闸管(500A以下);
平板形:可有凹台和凸台两种型式，可与散热器双面接触(双面冷却)，用于200A以上的大电流器件;
模块封装形:将整流管、晶闸管、IGBT等分立器件按臂对、单相桥式、
三相桥式、三相半桥、三相交流开关等整流电路联结方式压制在一个模块内。

它具有体积小、重量轻、结构紧凑、连接方便的特点，且总体价格低。

标准的模块型器件的电联结方式见表3-1。

智能功率模块:将电力电子器件与其驱动电路、保护电路集中压装在一个模块内，且具有与控制系统的低电平信号接口，便于电力电子设备制造厂的整机设计、开发和制造，如三菱公司的IGBT智能功率模块;ABB公司的集成门极换向晶闸管(IGCT)模块。

电力电子器件电力电子器件是电力系统中的重要组成部分，它们在电能转换、调节和控制等方面发挥着关键作用。

本文将介绍电力电子器件的分类、工作原理以及在电力系统中的应用。

一、分类根据其功能和特性，电力电子器件可以分为不同类型。

常见的电力电子器件主要包括晶闸管、可控硅、晶闸二极管、IGBT、MOSFET等。

这些器件具有不同的工作原理和特性，适用于不同的电力应用。

二、工作原理1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导通能力的半导体器件。

它由四个不同极性的层连接而成，通过控制极的激励信号，可以控制晶闸管的导通和截止状态，实现电流的控制和转换。

2. 可控硅：可控硅是一种双向可控的半导体开关。

它可以通过加在控制极上的电流脉冲或电压来控制其导通和截止状态，用于实现交流电的调节和控制。

3. 晶闸二极管：晶闸二极管是一种具有可控导通特性的二极管。

它与普通二极管相比，在导通状态下具有较低的压降和较高的导通电流能力，可以用于实现电流的控制和反向电压的保护。

4. IGBT：IGBT是绝缘栅双极型晶体管的简称。

它结合了晶闸管和MOSFET的优点，既能承受高电压，又具有低导通压降和高开关速度的特性，广泛应用于电力电子和工业控制领域。

5. MOSFET：MOSFET是一种常用的场效应管。

它具有高输入阻抗、低开关损耗和快速响应速度等优点，适用于低功率应用和高频切换。

三、应用电力电子器件在电力系统中的应用广泛。

以下是几个常见的应用领域：1. 逆变器：电力电子器件可以将直流电转换为交流电，实现电能的逆变。

这在再生能源发电系统中尤为重要，可以将太阳能电池板或风力发电机输出的直流电转换为交流电，供电给家庭或工业用电。

2. 变频器：电力电子器件的调节特性使其非常适合用于变频器。

变频器可以根据需要调整电机的转速和运行模式，实现对电机的精确控制，广泛应用于工业和交通领域。

3. 电能质量改善器：电力电子器件可以修复和改善电力系统中的电能质量问题，如电压波动、谐波污染等。

电力电子知识点总结一、电力电子的基本原理电力电子是运用半导体器件实现电能的变换、控制和调节的技术领域。

在电力电子领域中最常用的器件是晶闸管、可控硅、晶闸管二极管、IGBT等。

它们通过对电压和电流的控制，实现将电能从一种形式转换为另一种形式。

电力电子的基本原理可以分为电力电子器件、电力电子电路和电力电子系统三个方面。

1. 电力电子器件电力电子器件是实现电力电子技术的基础。

常见的电力电子器件有晶闸管、可控硅、三端闭管、IGBT等，在电力电子中起着至关重要的作用。

晶闸管是一种四层结构的半导体器件，能够控制电流的导通和截止，实现电能的控制和调节。

可控硅是一种三端器件，具有双向导通特性，广泛应用于交流电路中。

IGBT集结了MOS管和双极型晶体管的优点，具有高开关速度、低导通压降等特点，是目前应用范围最广泛的功率器件之一。

2. 电力电子电路电力电子电路是利用电力电子器件构成的电路，实现对电能的控制和调节。

常见的电力电子电路包括整流电路、逆变电路、斩波电路等。

整流电路能够将交流电转换为直流电，逆变电路能够将直流电转换为交流电，斩波电路能够实现对电压和频率的调节。

这些电路在各种电力电子设备中得到了广泛应用，如变频调速器、逆变焊接电源等。

3. 电力电子系统电力电子系统是由多个电力电子电路组成的系统，实现对电能的复杂控制和转换。

常见的电力电子系统包括交流电调压系统、柔性直流输电系统、电能质量调节系统等。

这些系统在能源转换、传输和利用方面发挥着关键作用，是现代电力系统中不可或缺的一部分。

二、电力电子的常见器件和应用电力电子领域中常见的器件有晶闸管、可控硅、IGBT等。

而在现代工业中，电力电子技术得到了广泛的应用，如变频调速器、逆变焊接电源、电动汽车充电设备等。

1. 变频调速器变频调速器是一种能够实现电机转速调节的设备，它利用电力电子技术对电机供电进行控制，实现对电机转速的调节。

通过变频调速器，可以实现电机的恒流恒功率调节，使得电动汽车、电梯、风力发电机等设备具有更加灵活和高效的性能。