功率器件及控制技術電子講稿2013

1、功率器件及控制技術功率器件及控制技術周方明周方明 教授教授江蘇科技大學焊接教研室江蘇科技大學焊接教研室2第一章第一章 緒論緒論第二章第二章磁性器件磁性器件第三章第三章電力電子器件電力電子器件第四章第四章 測控器件測控器件第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保護電路第七章第七章整流電路整流電路第八章第八章 斬波電路斬波電路第九章第九章 逆變電路逆變電路功率器件及控制技術功率器件及控制技術3第一章第一章 緒論緒論 一、本課程目的與任務一、本課程目的與任務 能識別常用的能識別常用的功率器件功率器件，了解其結構特點、，了解其結構特點、 主

2、要主要性能參數(shù)及應用場合。性能參數(shù)及應用場合。 掌握常用的掌握常用的測控器件測控器件，了解其結構、功能及應用，了解其結構、功能及應用場合。場合。 掌握常用的幾種掌握常用的幾種變流技術變流技術，了解其主電路特點、，了解其主電路特點、工作原理、主要應用。工作原理、主要應用。 返回主頁返回主頁4二、課程內容二、課程內容 功率器件與控制技術功率器件與控制技術功率器件功率器件測控器件測控器件電力電子器件電力電子器件磁性器件磁性器件性性能能驅驅動動保保護護變變壓壓器器電電抗抗器器集集成成觸觸發(fā)發(fā)器器脈脈寬寬調調制制器器光光電電耦耦合合器器霍霍爾爾元元件件應用應用整流整流調壓調壓斬波斬波逆變逆變變頻變頻5三

3、、教學安排及學習方法三、教學安排及學習方法 教學安排教學安排 理論課：理論課：28學時；實驗課：學時；實驗課：4學時。學時。學習方法學習方法 配合教師的教學過程；閱讀相關資料；配合教師的教學過程；閱讀相關資料；參加實驗（教師科研）。參加實驗（教師科研）。6四、課程考核要求四、課程考核要求 記筆記（收交）記筆記（收交） 實驗（需交實驗報告）實驗（需交實驗報告）考勤記錄考勤記錄課堂提問課堂提問考核（大作業(yè)或口試、筆試）考核（大作業(yè)或口試、筆試） 7第二章第二章 磁性器件磁性器件2- -1 磁性材料與性能磁性材料與性能2- -2 變壓器變壓器2-3 2-3 電抗器電抗器2-4 2-4 課堂討論課堂討

4、論 返回主頁返回主頁8第二章第二章 磁性器件磁性器件 2-1 磁性材料與性能磁性材料與性能一、磁性一、磁性基本概念：磁性基本概念：磁性 磁導率磁導率（相對磁導率相對磁導率r ） 磁性磁性是材料的一種物是材料的一種物理特征，是物質電結理特征，是物質電結構的一種宏觀表現(xiàn)。構的一種宏觀表現(xiàn)。(H/m)71040空氣HB09第二章第二章 磁性器件磁性器件一、磁性一、磁性磁性材料分類：磁性材料分類：順磁順磁Mn Cr O 逆磁逆磁Cu Hg H鐵磁鐵磁 Fe Co Ni0BB0BB0BBNsB0B0BBB10第二章第二章 磁性器件磁性器件二、鐵磁材料磁化曲線二、鐵磁材料磁化曲線 基本概念：磁飽和、剩磁、

5、矯頑磁力、磁滯現(xiàn)象、基本概念：磁飽和、剩磁、矯頑磁力、磁滯現(xiàn)象、磁滯回線。磁滯回線。 11第二章第二章 磁性器件磁性器件二、鐵磁材料磁化曲線二、鐵磁材料磁化曲線 基本概念：磁飽和、剩磁、矯頑磁力、磁滯現(xiàn)象、基本概念：磁飽和、剩磁、矯頑磁力、磁滯現(xiàn)象、磁滯回線。磁滯回線。 1 112第二章第二章 磁性器件磁性器件二、鐵磁材料磁化曲線二、鐵磁材料磁化曲線1.鐵磁材料分類鐵磁材料分類 軟磁材料：軟磁材料：電工鋼、鐵氧體、坡莫合金、鑄鐵、電工鋼、鐵氧體、坡莫合金、鑄鐵、 鑄鋼等。鑄鋼等。 特點：特點：磁場小，剩磁小、矯頑磁力小、磁滯回線小、磁場小，剩磁小、矯頑磁力小、磁滯回線小、 損耗小損耗小 硬磁材

6、料硬磁材料：鎢鋼、鈷鋼、稀土合金等。：鎢鋼、鈷鋼、稀土合金等。 特點：特點：磁場大，剩磁大、矯頑磁力大、磁滯回線大、磁場大，剩磁大、矯頑磁力大、磁滯回線大、 損耗大。損耗大。 13第二章第二章 磁性器件磁性器件2 .鐵磁材料的溫度特性鐵磁材料的溫度特性 居里點居里點：強磁：強磁弱磁的轉換溫度弱磁的轉換溫度 常用磁性材料性能對比常用磁性材料性能對比 飽和飽和B 居里點居里點 電阻率電阻率 損耗損耗 價格價格 硅鋼片硅鋼片 1000K 大大 中中鐵氧體鐵氧體 393K 小小 低低非晶態(tài)非晶態(tài) 0.8B 523K 最小最小 高高cm4105 . 1cm921010cm461010B5141)8 .

7、1 (TB114第二章第二章 磁性器件磁性器件三、常用磁性器件三、常用磁性器件 繼電器、電磁鐵、電動機、變壓器、電抗器繼電器、電磁鐵、電動機、變壓器、電抗器 15變變壓壓器器電電抗抗器器16第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器 一、一、變壓器分類變壓器分類 作用：作用：變壓、阻抗匹配。變壓、阻抗匹配。基本概念：基本概念：鐵芯、繞組。鐵芯、繞組。工作原理：工作原理：把繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈聯(lián)接把繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈聯(lián)接到不同電路上，通過電磁感應，實現(xiàn)電路間能量傳遞。到不同電路上，通過電磁感應，實現(xiàn)電路間能量傳遞。單相、三相單相、三相分類分類升壓、降壓升壓、降壓低

8、頻、中頻、高頻低頻、中頻、高頻 17第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2 變壓器變壓器二、結構二、結構 鐵芯鐵芯繞組繞組18第二章第二章 磁性器件磁性器件2- 2 變壓器變壓器三、工作原理三、工作原理空載空載 物物理理模模型型幾何模型幾何模型物理過程物理過程19第二章第二章 磁性器件磁性器件2- 2 變壓器變壓器三、工作原理三、工作原理空載空載 基本概念：空載、空載電流、主磁通、漏磁通基本概念：空載、空載電流、主磁通、漏磁通電壓平衡式電壓平衡式 22010111euriuee向量表示：U1=-EE1+I0r1U20=E2 數(shù)學模型數(shù)學模型20第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2 變壓器變壓器三

9、、工作原理三、工作原理空載空載 mfNE1144. 4mfNE2244. 41144.4fNUm212121NNEEeeK000IIIC101xjIE等效電路等效電路 變壓比空載損耗漏磁變壓比空載損耗漏磁21第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器三、工作原理三、工作原理. .負載運行負載運行 電電壓壓平平衡衡式式 2222211111riueerieeu磁磁勢勢平平衡衡式式102211NiNiNi22第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器四、變壓器額定值與電特性四、變壓器額定值與電特性 . .額定值額定值額定電壓額定電壓 額定電流額定電流 額定容量額定容量 額定頻率額定頻率

10、. .電特性電特性 外特性外特性：當輸入電壓不變時，變壓器的輸出電壓隨：當輸入電壓不變時，變壓器的輸出電壓隨次級電流的變化關系。次級電流的變化關系。電壓調整率電壓調整率U U：表示從空載到額定負載時，次級表示從空載到額定負載時，次級電壓變化的數(shù)值和次級額定電壓（即空載電壓）之比，電壓變化的數(shù)值和次級額定電壓（即空載電壓）之比， 23第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器四、變壓器額定值與電特性四、變壓器額定值與電特性 變壓器的損耗和效率變壓器的損耗和效率 %10022NonUUUUFecuPPP%100%1002212PPPPP損耗：損耗： 效率：效率： 一般變壓器在額定負載時，一般

11、變壓器在額定負載時，都在都在90%以上。以上。 20200909- -2 224第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器五、特殊變壓器五、特殊變壓器 . .自耦變壓器自耦變壓器aaKUUKNNUU122121安全安全! !25第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2變壓器變壓器五、特殊變壓器五、特殊變壓器 . .電壓互感器電壓互感器. .電流互感器電流互感器 21UKUuU2最大值為最大值為100伏伏 21IKIiI2最大值為最大值為5安培安培 串串并并26第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 一、分類一、分類. .直流與交流直流與交流 . .空心、鐵心、電子電抗器空

12、心、鐵心、電子電抗器 電子電抗器電子電抗器? ?STTSTT電源電源(surface tension transfer)(surface tension transfer)27第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 二、典型電抗器二、典型電抗器電感值計算電感值計算定義：每單位電流在電抗線圈內產生的磁定義：每單位電流在電抗線圈內產生的磁 通鏈大小通鏈大小2002009 9-2-228第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 二、典型電抗器二、典型電抗器29第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 二、典型電抗器二、典型電抗器30第二章第二章

13、 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 二、典型電抗器二、典型電抗器31第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 電抗器電抗器 二、典型電抗器二、典型電抗器232第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管3-3 3-3 晶閘管（晶閘管（SCR)SCR)3-4 3-4 晶體管晶體管3-5 3-5 新型復合場控器件新型復合場控器件3-6 3-6 功率集成電路功率集成電路返回主頁返回主頁33第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 一、電力電子器件的一、電力電子器件的分類分類 1 按不同的開關特性分按不

14、同的開關特性分: 不控器件不控器件 二極管二極管 半控型器件半控型器件 SCR 全控型器件全控型器件 GTR/ GTO/ MOSFET/ IGBT 34第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述2 根據(jù)器件體內電子和空穴兩種載流子參根據(jù)器件體內電子和空穴兩種載流子參 與導電的情況分與導電的情況分 :雙極型雙極型 PN，SCR (二種載流子二種載流子 )單極型單極型 MOSFET/SIT (一種載流子一種載流子 )混合型混合型 IGBT（復合器件）復合器件）35第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 3 根據(jù)控制信號的不同分根據(jù)控制信號的不同分:

15、電流控制型電流控制型 電壓控制型電壓控制型 36第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 2 237第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、電力電子器件的符號表示法電力電子器件的符號表示法 38第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、電力電子器件的符號表示法電力電子器件的符號表示法 二極管二極管電力晶體管電力晶體管39第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、電力電子器件的符號表示法電力電子器件的符號表示法 晶閘管晶閘管可關斷可關斷晶閘管晶閘管40第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3

16、-1 概述概述 二、二、電力電子器件的符號表示法電力電子器件的符號表示法 MOSFETMOSFETIGBTIGBT41第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較1.參數(shù)和特性的比較參數(shù)和特性的比較 42第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較1.參數(shù)和特性的比較參數(shù)和特性的比較 43第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較1.參數(shù)和特性的比較

17、參數(shù)和特性的比較 44第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較1.參數(shù)和特性的比較參數(shù)和特性的比較 45第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較1.參數(shù)和特性的比較參數(shù)和特性的比較 46第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較2.應用范圍的比較應用范圍的比較 47第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種

18、電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較2.應用范圍的比較應用范圍的比較 48第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各種電力電子場控器件的比較各種電力電子場控器件的比較2.應用范圍的比較應用范圍的比較 49第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管 一、一、結構結構50第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管 一、一、結構結構51第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管 二、性能參數(shù)及型號二、性能參數(shù)及型號 .參數(shù)參數(shù) 52第三章第三

19、章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管 二、性能參數(shù)及型號二、性能參數(shù)及型號 .參數(shù)參數(shù) 53第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極管大功率二極管 .性能性能.型號型號 三、工作原理三、工作原理 概念：導通慣性、阻斷慣性、存貯時間 54第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-2 3-2 大功率二極大功率二極管管 .性能性能.型號型號 三、工作原理三、工作原理 55第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-3 3-3 晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 一、一、結構結構56第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-3 3-3 晶閘管

20、（晶閘管（SCRSCR） 一、一、結構結構57第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 二、參數(shù)、性能、型號二、參數(shù)、性能、型號.參數(shù)參數(shù) 58第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 二、參數(shù)、性能、型號二、參數(shù)、性能、型號.參數(shù)參數(shù) 59第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 二、參數(shù)、性能、型號二、參數(shù)、性能、型號.性能性能.型號型號 60第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 二、參數(shù)、性能、型號二、參數(shù)、性能、型號

21、.性能性能.型號型號 61第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理62第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理自持導通自持導通63第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理晶閘管導通的條件是：陰陽極間必須施晶閘管導通的條件是：陰陽極間必須施加正向電壓，極對陰極施加正的控制電流加正向電壓，極對陰極施加正的控制電流 晶閘管在正向電壓時是可控的，在反向晶閘管在正向電壓時是可控的，在反向電壓時則完全處于

22、關斷狀態(tài)，也就是說它電壓時則完全處于關斷狀態(tài)，也就是說它具有單向導電性質具有單向導電性質 晶閘管一旦觸發(fā)導通，控制極便失去作晶閘管一旦觸發(fā)導通，控制極便失去作用，即元件的可控性是不可逆的用，即元件的可控性是不可逆的 64第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 四、四、特種晶閘管特種晶閘管 快速晶閘管快速晶閘管 雙向晶閘管雙向晶閘管 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管逆導晶閘管逆導晶閘管 65第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-33-3晶閘管（晶閘管（SCRSCR） 四、四、特種晶閘管特種晶閘管 快速晶閘管快速晶閘管 雙向晶閘管雙向晶閘管 門極可

23、關斷晶閘管門極可關斷晶閘管逆導晶閘管逆導晶閘管 66第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 一、一、雙極型大功率晶體管（雙極型大功率晶體管（GTRGTR）. .結構結構 . .主要參數(shù)主要參數(shù) . .特性特性 09-0309-0367第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 一、一、雙極型大功率晶體管（雙極型大功率晶體管（GTRGTR）. .結構結構 . .主要參數(shù)主要參數(shù) . .特性特性 68第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 一、一、雙極型大功率晶體管（雙極型大功率晶體管（GTRGTR）. .結構結構 . .主要參數(shù)主要參數(shù) .

24、 .特性特性 69第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 一、一、雙極型大功率晶體管（雙極型大功率晶體管（GTRGTR）. .特性特性 70第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 一、一、雙極型大功率晶體管（雙極型大功率晶體管（GTRGTR）. .特性特性 安全工作區(qū)安全工作區(qū)71第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .結構結構72第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .結構結

25、構73第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .結構結構74第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET）. .主要參數(shù)主要參數(shù)75第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 76第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 MOSFETMOSF

26、ETGTRGTR77第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-4晶體管晶體管 二、二、功率場效應管（功率場效應管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 3 378第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT） . .結構結構 79第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT） . .結構結構 80第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一

27、、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT） 2. 2. 主要參數(shù)主要參數(shù) 3. 3. 性能性能 81第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT） 2. 2. 主要參數(shù)主要參數(shù) 3. 3. 性能性能 82第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）擎住效應與安全工作區(qū)擎住效應與安全工作區(qū) qingqing83第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控

28、器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）擎住效應與安全工作區(qū)擎住效應與安全工作區(qū) C C擎住效應擎住效應84第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）擎住效應與安全工作區(qū)擎住效應與安全工作區(qū) 85第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）4. IGBT模塊模塊 86第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型

29、復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）87第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）88第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）89第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）90第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型

30、復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）91第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 一、一、絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型晶體管（IGBTIGBT）92第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 二、靜電感應晶體管（二、靜電感應晶體管（SITSIT）1.結構結構2 .參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 93第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 三、靜電感應晶閘管三、靜電感應晶閘管1.結構結構2. 參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 94

31、第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 三、靜電感應晶閘管三、靜電感應晶閘管 1.結構結構2. 參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 95第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 三、靜電感應晶閘管三、靜電感應晶閘管 1.結構結構2. 參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 96第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 四、四、MOS柵控晶閘管（柵控晶閘管（MCT） 1.結構結構2 .參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 97第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 四、四、MOS柵控

32、晶閘管（柵控晶閘管（MCT） 1.結構結構2. 參數(shù)參數(shù)3 .性能性能 98第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-5新型復合場控器件新型復合場控器件 四、四、MOS柵控晶閘管（柵控晶閘管（MCT） 1.結構結構2 .參數(shù)參數(shù)3. 性能性能 99第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路 PIC（Power Integrated Circuit）是指功率在是指功率在1W以上，具有邏輯、控制、保護、以上，具有邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷等功能的集成電路傳感、檢測、自診斷等功能的集成電路 一、分類一、分類 高壓集成電路（高壓集成電路（HVICHVIC）智能功

33、率集成電路（智能功率集成電路（SPICSPIC）PIC實現(xiàn)了集成電路功率化、功率器件集實現(xiàn)了集成電路功率化、功率器件集成化，使功率和信息相統(tǒng)一，成為機電一體成化，使功率和信息相統(tǒng)一，成為機電一體化的接口。化的接口。 100第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路智能化體現(xiàn)：控制功能、接口功能和保護智能化體現(xiàn)：控制功能、接口功能和保護功能。功能。 1智能功率開關智能功率開關 101第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路智能化體現(xiàn)：控制功能、接口功能和保護智

34、能化體現(xiàn)：控制功能、接口功能和保護功能。功能。 1智能功率開關智能功率開關 102第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路2.步進電動機智能控制電路步進電動機智能控制電路 103第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路2.步進電動機智能控制電路步進電動機智能控制電路 104第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路3 .智能勵磁器智能勵磁器 105第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3

35、-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路3 .智能勵磁器智能勵磁器 106第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路4 .無刷直流電機，專用無刷直流電機，專用IC 107第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路4 .無刷直流電機，專用無刷直流電機，專用IC 108第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路二、智能功率集成電路二、智能功率集成電路5. 逆變器用功率集成電路逆變器用功率集成電路 109第三章

36、第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路三、高壓集成電路三、高壓集成電路 1. 300V全橋全橋HVIC 2. 300V視頻放大器視頻放大器HVIC 3. SP600HVIC 110第三章第三章 電力電子器件電力電子器件 3-6功率集成電路功率集成電路三、高壓集成電路三、高壓集成電路 1. 300V全橋全橋HVIC 2. 300V視頻放大器視頻放大器HVIC 3. SP600HVIC 111第四章第四章 測控器件測控器件 4-1概述概述4-2集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器4-3頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件4-4晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件4-5光電耦合器光電耦

37、合器4-6電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件返回主頁返回主頁112第四章第四章 測控器件測控器件 4-1 概述概述 一、作用一、作用 驅動功率器件正常工作，檢測輸出信號驅動功率器件正常工作，檢測輸出信號保證電源穩(wěn)定工作保證電源穩(wěn)定工作 二、類型二、類型驅動作用器件驅動作用器件 脈沖觸發(fā)器脈沖觸發(fā)器脈寬調制器脈寬調制器器件管驅動器件器件管驅動器件光電耦合器光電耦合器113第四章第四章 測控器件測控器件 4-1 概述概述 二、類型二、類型檢測元件檢測元件 互感器互感器分流器分流器電阻器電阻器霍爾傳感器霍爾傳感器 4 4114第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸

38、發(fā)器 一、一、類型類型 國產常用集成觸發(fā)器有國產常用集成觸發(fā)器有KC（KJ）系列。系列。其中應用最多為其中應用最多為KC04（KJ004）。）。 KC04115第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 二、二、結構組成結構組成 116第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 二、二、結構組成結構組成 117第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 三、三、工作原理工作原理 118第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 三、三、工作原理工作原理 119第四章第四章 測控器件測控器件

39、4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 四、四、應用應用 120第四章第四章 測控器件測控器件 4-2 集成脈沖觸發(fā)器集成脈沖觸發(fā)器 四、四、應用應用 121第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 一、一、分類分類 電力電源中常用兩種調制方式電力電源中常用兩種調制方式, PWM和和PFM。PWM器件型號很多，功能不器件型號很多，功能不盡相同，實際中最常用。盡相同，實際中最常用。 5 5122第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 二、二、結構結構 123第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器頻率及脈寬調

40、制器件件 二、二、結構結構 124第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 三、三、工作原理工作原理 125第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 三、三、工作原理工作原理 126第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 四、四、應用應用 127第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 四、四、應用應用 128第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器件頻率及脈寬調制器件 四、四、應用應用 時間常數(shù)（頻率）時間常數(shù)（頻率） )3 . 1

41、67. 0(/1121DTTRRCttf129第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器頻率及脈寬調制器件件 四、四、應用應用 時間常數(shù)（頻率）時間常數(shù)（頻率） 130第四章第四章 測控器件測控器件 4-3 頻率及脈寬調制器頻率及脈寬調制器件件 四、四、應用應用 時間常數(shù)（頻率）時間常數(shù)（頻率） 131第四章第四章 測控器件測控器件 4-4 晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件 一、一、分類分類 555時基電路、音頻功放、時基電路、音頻功放、EXB841 132第四章第四章 測控器件測控器件 4-4 晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件 二、二、結構結構 133第四章第四章 測控器件測控

42、器件 4-4 晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件 二、二、結構結構 134第四章第四章 測控器件測控器件 4-4 晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件 三、三、應用應用 135第四章第四章 測控器件測控器件 4-4 晶體管驅動晶體管驅動IC器件器件 三、三、應用應用 136第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 一、一、分類分類 低速、高速低速、高速單光耦、四光耦單光耦、四光耦 137第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 二、二、結構結構 138第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 二、二、結構結構 139第四章第四章 測控器件測

43、控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 三、三、工作原理工作原理 140第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 三、三、工作原理工作原理 141第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 四、應用四、應用 142第四章第四章 測控器件測控器件 4-5 光電耦合器光電耦合器 四、應用四、應用 143第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 一、一、電壓測試器件電壓測試器件 1.電阻器電阻器 2.互感器互感器 3. 3.霍爾器件霍爾器件 144第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信

44、號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 1.分流器分流器 2.互感器互感器 3. 3.霍爾器件霍爾器件結構結構145第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 1.分流器分流器 2.互感器互感器 3. 3.霍爾器件霍爾器件結構結構146第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 工作原理工作原理CHHBIKV147第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 應用應

45、用148第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 應用應用149第四章第四章 測控器件測控器件 4-6 電壓、電流信號測試器件電壓、電流信號測試器件 二、二、電流測試器件電流測試器件 應用應用150第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電路的驅動電路返回主頁返回主頁151第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1

46、晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 一、一、晶閘管觸發(fā)電路要求晶閘管觸發(fā)電路要求1.觸發(fā)信號應有合適的功率（電壓電流）觸發(fā)信號應有合適的功率（電壓電流） 2.觸發(fā)信號的起始時刻應滿足主電路的要求觸發(fā)信號的起始時刻應滿足主電路的要求（同步）（同步） 3.觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，以保證晶閘管觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，以保證晶閘管在需要導通的區(qū)域都能可靠地開通在需要導通的區(qū)域都能可靠地開通 4.觸發(fā)電路的波形應滿足主電路的需要（前觸發(fā)電路的波形應滿足主電路的需要（前沿陡度和強觸發(fā)要求）沿陡度和強觸發(fā)要求） 152第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 一、一

47、、晶閘管觸發(fā)電路要求晶閘管觸發(fā)電路要求153第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 二、二、觸發(fā)電路種類觸發(fā)電路種類 1.單結晶體管式單結晶體管式 2.晶體管式晶體管式 3.運放式運放式 4.集成觸發(fā)器式集成觸發(fā)器式 154第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 三、三、輸出級輸出級 1. 1.直接輸出直接輸出 155第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 三、三、輸出級輸出級 1. 1.直接輸出直接輸出 156第五章第五章 電力電子器件的驅動電

48、力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 三、三、輸出級輸出級 1. 1.直接輸出直接輸出 157第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 三、三、輸出級輸出級 2. 2.隔離輸出隔離輸出 158第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-1 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 三、三、輸出級輸出級 2. 2.隔離輸出隔離輸出 159第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 一、一、門極開通電路門極開通電路與普通晶閘管相似。需前沿陡、寬度與普通晶閘管相似。需前沿陡、寬度窄、導通

49、期間維持電流大窄、導通期間維持電流大 160第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 二、二、門極關斷與陰極間加反壓門極關斷與陰極間加反壓 161第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 二、二、門極關斷與陰極間加反壓門極關斷與陰極間加反壓 162第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 三、三、門極反偏電路門極反偏電路 GTO承受承受du/dt能力差，為防止誤觸發(fā)，設置反偏電路能力差，為防止誤觸發(fā)，設置反偏電路 163第五章第五章 電力電子器件

50、的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 三、三、門極反偏電路門極反偏電路 GTO承受承受du/dt能力差，為防止誤觸發(fā)，設置反偏電路能力差，為防止誤觸發(fā)，設置反偏電路 164第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電路門極驅動電路 四、四、應用實例應用實例 165第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-2 GTO門極驅動電門極驅動電路路 四、四、應用實例應用實例 166第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 一、一、基本要求基本要求 1.晶體管開關時

51、應有盡可能小的開關時間晶體管開關時應有盡可能小的開關時間2.2.持續(xù)導通時管子應有盡可能小的管壓降，持續(xù)導通時管子應有盡可能小的管壓降，但管子又不應該進入深度飽和狀態(tài)但管子又不應該進入深度飽和狀態(tài) 3.關斷狀態(tài)時管子應有能力承受盡可能高的關斷狀態(tài)時管子應有能力承受盡可能高的阻斷電壓阻斷電壓 4.基極驅動電路和控制信號在電氣上應是隔基極驅動電路和控制信號在電氣上應是隔離的，對此可采用光電隔離或變壓器隔離方離的，對此可采用光電隔離或變壓器隔離方式。式。 167第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 一、一、基本要求基本要求 16

52、8第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 一、一、基本要求基本要求 169第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 二、二、抗飽和電路抗飽和電路 1. 1.作用作用 2. 2.電路形式及工作原理電路形式及工作原理 170第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電大功率晶體管基極驅動電路路 二、二、抗飽和電路抗飽和電路 1. 1.作用作用 2. 2.電路形式及工作原理電路形式及工作原理 171第五章第五章 電力電子器件的

53、驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電大功率晶體管基極驅動電路路 二、二、抗飽和電路抗飽和電路 1. 1.作用作用 2. 2.電路形式及工作原理電路形式及工作原理 172第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電大功率晶體管基極驅動電路路 二、二、抗飽和電路抗飽和電路 1. 1.作用作用 2. 2.電路形式及工作原理電路形式及工作原理 173第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 三、三、應用實例應用實例174第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3

54、大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 三、三、應用實例應用實例175第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-3 大功率晶體管基極驅動電路大功率晶體管基極驅動電路 三、三、應用實例應用實例176第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電路的驅動電路 一、一、功率功率MOSFETMOSFET的驅動的驅動 電路簡單，無需特殊電路電路簡單，無需特殊電路 177第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 一、一、功率功率MOSFETMOSFET的驅動

55、的驅動 電路簡單，無需特殊電路電路簡單，無需特殊電路 178第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 +UGE大大 RG小小 179第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 +UGE大大RG小小 180第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBT

56、IGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 +UGE大大RG小小 181第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 182第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 183第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動

57、要求驅動要求 184第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 185第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 186第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 1. 1.驅動要求驅動要求 187第五章第五章 電力電子器件的驅動電

58、力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 2. 2.應用實例應用實例 188第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 2. 2.應用實例應用實例 189第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 2. 2.應用實例應用實例 190第五章第五章 電力電子器件的驅動電力電子器件的驅動 5-4 IGBT和功率和功率MOSF

59、ET的驅動電的驅動電路路 二、二、IGBTIGBT驅動驅動 2. 2.應用實例應用實例 191第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保護電路6-1 概述概述6-2 晶閘管保護晶閘管保護6-3 全控型電力半導體器件的保護全控型電力半導體器件的保護6-4 電力半導體器件過熱保護電力半導體器件過熱保護返回主頁返回主頁192第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保護電路6-1 概述概述 一、一、必要性必要性二、種類二、種類半控器件保護半控器件保護-晶閘管晶閘管 全控器件保護全控器件保護GTR，IGBT 按器件分按器件分 193第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保

60、護電路6-2 晶閘管保護晶閘管保護 一、一、過電流保護過電流保護 （一）、過載能力（一）、過載能力 晶閘管的過載能力主要受結溫的限制。晶閘管的過載能力主要受結溫的限制。 2IT（AV）0.5S 3 IT（AV）60ms 6 IT（AV）20ms 194第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保護電路6-2 晶閘管保護晶閘管保護 一、一、過電流保護過電流保護 （一）、過載能力（一）、過載能力 1快速熔斷器快速熔斷器 快熔用作短路保護是合適的，但不宜作快熔用作短路保護是合適的，但不宜作過載保護過載保護 195第六章第六章 電力電子器件的保護電路電力電子器件的保護電路6-2 晶閘管保護晶閘