第11章 电力电子器件( 晶闸管及其应用)

电力电子器件大全及使用方法详解一、二极管二极管是一种常见的电力电子器件，它可以实现电流的整流功能。

二极管具有单向导电性，即只有当正向电压施加在二极管上时，电流才能够流过二极管。

二极管常用于交流电转直流电的整流电路中。

使用方法：将二极管的正极连接到正电压，负极连接到负电压即可。

需要注意的是，二极管具有正向电压降(Vf)，在正向导通状态下会有一定的电压降，需要根据实际需求选择合适的二极管。

二、晶闸管晶闸管是一种可控硅器件，具有正向导通和反向封锁两种状态。

晶闸管通过控制门极电流来实现正向导通状态，控制门极电流为零时处于反向封锁状态。

晶闸管常用于高功率电流的开关和整流电路中。

使用方法：将晶闸管的端子正确连接，再通过控制晶闸管的门极电流来控制其导通和封锁状态。

在选择晶闸管时，需要考虑其额定电压和额定电流是否满足实际需求。

三、功率场效应管(MOSFET)功率场效应管是一种电压控制的开关器件，具有低导通电阻、快速开关速度和高电压容忍等优点。

功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器和电源开关等电力电子领域。

使用方法：将功率MOSFET的源极与负极连接，漏极与负载连接，控制其栅极电压来控制其导通和截止状态。

在选择功率MOSFET时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。

四、IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种中压、大功率的开关器件，它具有MOSFET和晶闸管的优点。

IGBT可以实现高压和高电流的控制，广泛应用于电力电子变换器、交流调速器和逆变器等领域。

使用方法：将IGBT的集电极与源极连接，发射极与负载连接，通过控制栅极电压来控制IGBT的导通和截止状态。

在选择IGBT时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。

总结：电力电子器件包括二极管、晶闸管、功率MOSFET和IGBT等，它们在电力电子领域中具有重要的应用。

电力电子技术及其应用在现代科技飞速发展的时代，电力电子技术犹如一颗璀璨的明星，在众多领域发挥着至关重要的作用。

从日常生活中的电子设备到大型工业生产，电力电子技术的身影无处不在。

电力电子技术，简单来说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

它将传统的电力技术与现代电子技术相结合，实现了对电能高效、精确的处理和控制。

电力电子器件是电力电子技术的核心。

从早期的晶闸管，到后来的功率晶体管、场效应管，再到如今广泛应用的绝缘栅双极型晶体管（IGBT），电力电子器件不断更新换代，性能也日益优越。

这些器件能够承受高电压、大电流，并具有快速的开关速度，使得电能的变换更加高效和可靠。

在电源领域，电力电子技术的应用极为广泛。

我们日常使用的手机充电器、笔记本电脑电源适配器等，都是基于电力电子技术实现的。

通过将交流电转换为直流电，并调整电压和电流的大小，为各种电子设备提供稳定、适配的电源。

而在工业生产中，大型的不间断电源（UPS）系统能够在电网出现故障时，迅速为关键设备提供持续的电力供应，保障生产的正常进行。

在交通运输领域，电力电子技术也有着突出的表现。

电动汽车的快速发展离不开电力电子技术的支持。

电动汽车的驱动系统中，需要将电池提供的直流电转换为交流电来驱动电机运转，同时还需要对电池进行充电管理，以保证电池的寿命和性能。

此外，轨道交通中的电力牵引系统也大量采用了电力电子技术，实现了电能的高效利用和列车的精准控制。

在可再生能源领域，电力电子技术更是发挥着关键作用。

太阳能光伏发电和风力发电等可再生能源的输出通常是不稳定的直流电，需要通过电力电子装置将其转换为交流电，并与电网实现连接和并网运行。

同时，为了提高能源的利用效率，还需要进行最大功率点跟踪（MPPT）控制，确保在不同的环境条件下，能源的输出达到最大值。

在电机调速领域，电力电子技术同样不可或缺。

传统的交流电机调速方法效率低下，而采用电力电子变频器可以实现对电机转速的精确控制，不仅提高了电机的运行效率，还降低了能耗。

目 录第一章 电力电子技术简介及其器件发展 (1)第二章 晶闸管 (2)2.1 晶闸管的产生及符号 (2)2.2晶闸管的导通与关断条件 (3)2.3 晶闸管的工作原理 (4)2.4 晶闸管的阳极伏安特性 (5)2.5 晶闸管的主要参数 (6)2.5.1 晶闸管的重复峰值电压 (7)2.5.2晶闸管的额定通态平均电流额定电流T I （AV ） (7)2.6 通态平均电压T U （AV ） (8)2.7 门极触发电压GT U 和门极触发电流GT I (8)2.8 维持电流H T (9)2.8 掣住电流L I (9)2.9 断态电压临界上升率du ／dt (9)2.10 通态电流临界上升率di ／dt (10)第三章 双向晶闸管及其派生晶闸管 (11)3.1 双向晶闸管 (11)3.2 快速晶闸管 (12)3.4 光控晶闸管 (13)第四章 晶闸管的保护与串并联使用 (14)4.1 过电压保护 (14)4.1.1操作过电压 (14)4.1.2雷击过电压 (15)4.1.3换相过电压 (15)4.1.4关断过电压 (15)4.2 过电压保护措施 (15)4.2.1操作过电压的保护 (15)4.2.2浪涌（雷击）过电压的保护 (15)4.2.3 过电流保护 (17)4.4 晶闸管的串、并联 (18)第五章 晶闸管应用实例 (19)5.1 单相全控桥式整流电路 (19)5.2 三相全控桥式整流电路 (20)总结 (22)参考文献 (23)第一章电力电子技术简介及其器件发展第一章电力电子技术简介及其器件发展电力电子技术，即由国际电工委员会命名的，一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路进而实现电能的变换和控制的完整学科。

突出对“电力”的变换，变换的功率可以大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或更小。

电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制技术3个部分，其中电力电子器件是基础，变流电路是电力电子技术的核心。

电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。

电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分，正发挥着日益重要的作用。

它们的出现和应用，为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。

电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。

常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管（如 MOSFET 和IGBT）等。

这些器件具有不同的特性和性能，适用于各种不同的电力系统应用场景。

二极管是最简单的电力电子器件之一，它只允许电流单向通过。

在电力系统中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。

例如，在电源适配器中，二极管将交流市电整流为直流电，为电子设备提供稳定的电源。

晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。

通过施加合适的触发信号，可以控制晶闸管的导通和关断。

晶闸管在电力系统中的应用非常广泛，如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。

通过控制晶闸管的导通角，可以实现对交流电压和电流的调节，从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。

它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。

MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景，如开关电源、电动汽车充电器等。

IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色，如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。

在电力系统中，电力电子器件的应用范围十分广泛。

首先，在发电环节，可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。

例如，太阳能光伏发电系统中，通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。

风力发电系统中，电力电子变流器用于控制风机转速，实现最大功率跟踪，同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。

在输电环节，高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势，成为了远距离大容量输电的重要手段。

电力电子器件与应用电力电子技术是现代电气工程领域中的重要分支，它主要研究与应用电子器件在电力系统中的转换、调节和控制技术。

电力电子器件的发展和应用，对于提高电力系统的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。

本文将从电力电子器件的基本原理、常见的电力电子器件和其应用领域等方面进行探讨。

一、电力电子器件的基本原理电力电子器件是指能够将电力信号进行转换、调节和控制的电子器件。

其基本原理是利用半导体器件的导通和截止特性，通过不同的电路拓扑结构，实现对电力信号的处理。

常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。

二、常见的电力电子器件1. 二极管：二极管是一种最简单的电力电子器件，其具有单向导电性。

它常用于整流电路中，将交流电信号转换为直流电信号。

2. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性的电力电子器件。

它具有可控性，可以通过控制电压或电流来实现导通和截止。

晶闸管广泛应用于交流电调节、交流电转换和交流电控制等领域。

3. 可控硅：可控硅是一种具有单向导电性和可控性的电力电子器件。

它可以通过控制触发信号来实现导通和截止。

可控硅常用于交流电调节和交流电控制等应用中。

4. IGBT：IGBT是一种综合了MOSFET和可控硅特性的电力电子器件。

它具有高压、高电流和高频率的特点，广泛应用于交流电调节、交流电转换和电力传输等领域。

5. MOSFET：MOSFET是一种具有双向导电性和可控性的电力电子器件。

它具有高速开关和低功耗的特点，常用于直流电调节、直流电转换和电力传输等应用中。

三、电力电子器件的应用领域电力电子器件在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电力调节：电力电子器件可以通过调节电压、电流和频率等参数，实现对电力系统的调节。

例如，通过调节晶闸管和可控硅的触发角度，可以实现对交流电的调节，提高电力系统的稳定性和可靠性。

2. 电力转换：电力电子器件可以将不同形式的电力信号进行转换，实现能量的传输和转换。

电路中的电力电子器件与应用电力电子器件是构成电力电子系统的核心组成部分，在电力转换和控制中发挥着至关重要的作用。

本文将介绍一些常见的电力电子器件，并探讨它们在电路中的应用。

一、二极管（Diode）二极管是最简单的电力电子器件之一，它具有单向导电特性。

在电路中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。

此外，二极管还可以用作过电压保护装置，以保护其他电子元件不受过电压的损害。

二、晶闸管（Thyristor）晶闸管是一种控制型二极管，具有可控的导通和截止特性。

在电力电子系统中，晶闸管广泛应用于交流电控制领域。

通过控制晶闸管的触发方式和触发角，可以实现对交流电的精确控制，用于变频调速、电流调节等方面。

三、可控硅（SCR）可控硅是一种具有双向导电特性的晶闸管。

与晶闸管相比，可控硅增加了反向导通能力，可以实现交流电的双向控制。

可控硅在电动机控制、电源开关等领域有广泛应用。

四、功率场效应晶体管（Power MOSFET）功率MOSFET是一种常用的电力电子开关器件。

它具有低导通电阻和高开关速度的特点，可实现高效率的功率传递。

功率MOSFET在电力电子转换系统中常用于开关电源、直流电机驱动等应用。

五、电力管（Power Transistor）电力管是具有较大功率承载能力的晶体管。

在高功率放大和开关电路中，电力管具有重要作用。

它可以放大或开关大电流，广泛应用于音频放大器、电力调制器等电路中。

六、电容（Capacitor）电容是一种储存电能的器件，具有储电和隔直流的特性。

在电力转换和滤波电路中，电容被广泛应用。

它可以储存电能，平滑电压波动，并降低电路中的噪声。

七、电感（Inductor）电感是一种储存磁能的器件，具有感应电压和滤波的作用。

在电力电子系统中，电感常被用于电源滤波、变压器和电感驱动等应用，用以改变电流和电压的大小。

综上所述，电力电子器件在电路中扮演着不可或缺的角色。

通过合理选择和应用这些器件，我们可以实现电能的高效转换、精确控制和稳定输出。

电力电子器件与应用电力电子技术是指将半导体器件和功率电子器件应用于电力系统和电力设备中，用以实现能量转换、电力控制和电力传递的技术。

随着科技的进步，电力电子技术在能源、交通、通信等领域得到广泛应用，对于推动社会发展和提高生活质量起到至关重要的作用。

一、电力电子器件的分类电力电子器件根据其功能和不同应用领域可分为多种类型，以下将对其中几种重要的电力电子器件进行简要介绍。

1. 变流器（Inverter）变流器是最常见的电力电子器件之一。

其主要功能是将直流电能转换为交流电能，或者将交流电能转换为直流电能。

变流器广泛应用于电能供应、电机驱动和光伏发电等领域，为能源的有效利用和电力系统的稳定运行提供了便利。

2. 整流器（Rectifier）整流器的主要功能是将交流电能转换为直流电能。

在电力系统中，整流器被广泛应用于直流输电、直流电机驱动和电池充电等方面。

此外，整流器还常用于调节电能质量，提高电力系统的稳定性。

3. 逆变器（Converter）逆变器是一种功率电子器件，其主要功能是将直流电能转换为交流电能，频率可以根据需要进行调整。

逆变器被广泛应用于太阳能发电、风力发电、UPS电源等领域，为可再生能源的利用和电力系统的稳定提供了支持。

二、电力电子器件的应用领域电力电子器件在各个领域的应用越来越广泛，以下将对其中几个重要的领域进行介绍。

1. 新能源发电随着环境保护意识的增强和对能源的依赖度的降低，新能源发电逐渐成为了人们关注的焦点。

光伏发电和风力发电是常见的新能源发电方式，而电力电子器件的应用则是实现这些发电方式的关键。

变流器和逆变器的应用能够将太阳能和风能转化为交流电能，并注入电力系统中，从而实现清洁能源的利用。

2. 电动汽车电动汽车已经成为未来交通的发展趋势。

电力电子器件在电动汽车中的作用不可忽视。

充电器、驱动系统和电池管理系统等均需要电力电子器件的支持，以实现电能转换、电力控制和电能储存等功能。

电力电子技术的应用使得电动汽车具备了高效、环保和可靠的特点。

电工电子技术及应用教案（83）【课题编号】83-11-01【课题名称】认识晶闸管【教学目标】知识传授目标：1.掌握晶闸管的结构和电路符号。

2.理解晶闸管的工作原理。

3.解晶闸管的特性、国产晶闸管型号及其含义及主要参数。

能力培养目标1.培养学生的抽象思维能力。

2.养成一定的动手实践能力。

【教学重点】晶闸管的工作原理和应用技术。

【难点分析】晶闸管的结构和种类，晶闸管的伏安特性曲线及主要参数。

【学情分析】学生的抽象思维能力较弱，不易直接讲解晶闸管的工作原理，就先通过演示实验，让学生观察到晶闸管的特性和应用，以激发他们的学习兴趣，从而引导他们掌握晶闸管的工作原理。

【教学方法】实验法、讲授法【教具资源】晶闸管及演示其导通的实验装置、多媒体课件【课时安排】1学时【教学过程】一、导入新课晶闸管是一种利用弱电控制强电的半导体器件，它使电子技术应用非常广泛。

国防军事、工业交通、农业商业、家用电器方面，无不渗透着电力电子技术的新成就。

二、讲授新课教学环节1 晶闸管的结构符号教师活动：投影晶闸管的多媒体动画。

学生活动：观察晶闸管的多媒体动画。

初步掌握晶闸管的结构和电路符号。

教学环节2 晶闸管的工作原理演示教师活动：演示晶闸管的触发导通实验学生活动：观察实验现象，理解晶闸管导通的条件和关断的条件。

讲解教师活动：重点讲解晶闸管内部可看成是两个三极管连结。

有触发信号时内部电路形成强烈的正反馈，其使迅速导通。

教学环节3晶闸管的伏安特性教师活动：投影晶闸管伏安特性曲线的多媒体课件。

学生活动：观察伏安特性曲线的转折点并理解原理。

教学环节4晶闸管的型号和主要参数教师活动：展示晶闸管的型号和主要参数学生活动：认真听讲，理解并记忆。

三、课堂小结教师与学生共同回顾晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、晶闸管的型号以及主要参数，把分散的知识联系起来，综合理解晶闸管的特性。

四、课堂练习1.晶闸管是由半导体材料制成的可控电子开关。

（）2.晶闸管一旦导通后，其阳阴极伏安特性与整流二极管的正向伏安特性相似。