变频器常用电力电子器件
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无锡市技工院校
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课题: ___________________________ 教学目得要求:1、了解变频器屮常用电力电子器件得外形与符号
2、了解相关电力电子器件得特性
教学重点、难点:
重点:1、认识变频器中常用电力电子器件
2、常用电力电气器件得符号及特性
难点:常用电力电气器件得特性
授课方法: _________________________________
教学参考及教具(含多媒体教学设备): _______________________
《变频器原理及应用》机械工业出版社王延才主编
授课执行情况及分析:
在授课中,主要从外形结构、符号、特性等儿方面对变频器中常用得电力电子器件进行介绍。通过本次课得学习,大部分学生已对常用电力电子器件有了一定得认识,达到了预定得教学目标。
板书设计或授课提纲
电力二极管得内部也就是一个PN 结,英而积较大,电力二极管引出了两个极,分别称为 阳极A 与阴极K.
电力二极管得功耗较大,它得外形有螺旋式与平板式两种。
2、伏安特性:电力二极管得阳极与阴极间得电压与流过管子得电流之间得关系称为伏控器
皿属
(1) 正向特性:当从零逐渐增大正向电•电 压时,开始
阳极电流很小,这一段特性曲线捽 很靠近横坐标。当正向电压大于0、5V 时,
正向阳极电流急剧上升,管子正向导通。如合 果电路中不接限流元件,二极管将被烧毁。
產二扱管得开底电压为卫、5 V 左右,HO 错二极管得开启电压为0、I V 左右。
(2) 反向特性:当二极管加上反向电压 时,起始段得反
向漏电流也很小,而且随着 反向电压得增加•反向漏电流只就是略有 增大,但当反向电压增大到反向不重复 峰值电压值时,反向漏电流开始急剧增加。
如果对反向电压不加限制得话,二极管将被击穿而损坏。
3、使用场合
电力二极管常用于将交流电变换为直流电得整流电路中,也用于具有回馈或续流得逆 变电路中。
二、晶闸管(SCR):就是硅晶体闸流笛得简称,包括普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、 逆导晶闸管与快速晶闸管等。其中普通晶闸管又叫可控硅,常用SCR 表示。
1、外形及符号
件 门极 加负 电压 可使 其关 断,全 控器 件 双极 型
全 控器 件 单极 型全
安特性。
(a)外形
(b)结构
(c)电气图形符号
(b)平板形 (c)图形符号
晶闸管得种类很多,从外形上瞧主要由螺栓形与平板形两种,
螺栓式晶闸管容量一般为 10~200A;平板式晶闸管用于200A3个引出端分别叫做阳极A 、阴极K 与门极G 门极又叫 控制极。
2、 结构
晶闸管就是四层((P I N 1P 2N 2)三端(A 、K 、G)器件。 3、 晶闸管得导通与阻断控制
导通控制:在晶闸管得阳极A 与阴极K 间加正向电压,同时在它得门极G 与阴极K 间也 加正向触发电压,且有足
够得门极电流。
晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用,因此门极所加得触发电压一般为脉冲电压。晶 闸管从阻断变为导通得过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安, 而晶闸管导通后,从阳极到阴极可以通过几百、几千安得电流。要使导通得晶闸管阻断,必 须将阳极电流降低到一个称为维持电流得临界极限值以下。
三、 门极可关断晶闸管(GTO)
门极可关断晶闸管,具有普通晶闸管得全部优点,如耐压高、电流大、控制功率大、使 用方便与价格低;但它具有自关断能力,属于全控器件。在质量、效率及可靠性方而有着明 显得优势,成为被广泛应用得自关断器件之一。
1、 结构:与普通晶闸管相似,也为PNPN 四层半导体结构、三端(阳极A 、阳极K 、门 极G)器件。
2、 门极控制
GTO 得触发导通过程与普通晶闸管相似,关断则完全不同,GTO 得关断控制就是靠门极 驱动电路从门极抽出卩2基
区得存储电荷,门极负电压越大,关断得越快。
四、 电力晶体管(GTR)
电力晶体管通常又称双极型晶体管(BJT),就是一种大功率髙反压晶体管,具有自关断 能力,并有开关时间短、饱与压降低与安全工作区宽等优点。它被广泛用于交直流电机调速、 中频电源等电力变流装置中,属于全控型器件。
工作原理与普通中、小功率晶体管相似,但主要工作在开关状态,不用于信号放大,它所 承受得电压与电流数值较大。
五、 电力MOS 场效应晶体管(P-MOSFET)
电力MOS 场效应晶体管就是对功率小得电力MOSFET 得工艺结构进行改进,在功率 上有所突破得单极性半导体器件,属于电压控制型,具有驱动功率小、控制线路简单、工作 频率高得特点。
1、结构
(a)螺栓形
⑵输岀特性:以栅一源电压为参变量仮映漏极电流J
与漏极电压UQS 间关系得
输出特性可划分为4个区域:非饱与区I 、 饱与区
II 、截止区III 、雪崩区IV 。在非饱 与区U DS 较
小,当U GS 为常数时,心与
几乎呈线性关系。在饱与区,漏电流几 乎不再随漏源电压变化。当大于一泄
得电压值后,漏极PN 结发生雪朋击穿,进 入雪崩
区【V,漏电流突然增大,直至器件损 坏。
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了 GTR 与MOSFET 得优点,既有GTR 耐髙电压、电流大得特点,又兼有单极性电压驱动器
件MOSFET 输入阻抗髙、驱动功率小等优点。目前在20KHZ 及以下中等容量变流装置中 得到了广泛应用,已取代了 GTR 与功率MOSFET 得一部分市场,成为中小功率电力电子设 备得主导器件。
1、结构
S
D
N 沟道
(b) N 沟道符号
P 沟道
(c) P 沟道符号
>U 「随着
D 与
六.绝缘栅双极型晶体管(IGBT)
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)就是20世纪80年