电力电子技术复习资料.doc
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,是应用于电力领域的电子技术,主要用于电力变换。电力电子技术可以分为电力电子器件制造技术和变流技术两大类。
电力电子器件是应用于主电路中,能够实现电能变换或控制的电子器件。电力电子器件可以工作于开关状态,以减小本身损耗。
电力电子系统的根本组成包括主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等。检测主电路中的信号并送入控制电路,根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
电力电子器件可以根据控制信号所控制的程度分类为半控型器件、全控型器件和不可控器件。半控型器件通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件,如 SCR 晶闸管。全控型器件可以通过控制信号既可以控制其导通也可以控制其关断的电力电子器件,如 GTO、GTR、MOSFET 和 IGBT。不可控器件不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件,如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类,电力电子器件可以分为电流型器件和电压型器件。电流型器件通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件,如 SCR、GTO、GTR。电压型器件通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件,如 MOSFET、IGBT。
根据器件部载流子参与导电的情况分类,电力电子器件可以分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。单极型器件是部由一种载流子参与导电的器件,如 MOSFET。双极型器件是由电子和空穴两种载流子参数导电的器件,如 SCR、GTO、GTR。复合型器件是有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件,如 IGBT。
晶闸管 SCR 是一种半控型器件,它的工作原理是当 AK 间加正向电压,晶闸管不能导通,主要是中间存在反向 PN 结。然后,GK 间加正向电压,NPN 晶体管基极存在驱动电流,NPN 晶体管导通,产生集电极电流。集电极电流构成 PNP 的基极驱动电流,PNP 导通,进一步放大产生 PNP 集电极电流。与构成 NPN 的驱动电流,继续上述过程,形成强烈的负反应,这样 NPN 和 PNP 两个晶体管完全饱和,晶闸管导通。
晶闸管是半控型器件的原因是因为晶闸管导通后撤掉外部门极电流,但是 NPN 基极仍然存在电流,由 PNP 集电极电流供应,电流已经形成强烈正反应,因此晶闸管继续维持导通。因此,晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关断。
晶闸管的关断工作原理是满足下面条件,晶闸管才能关断:去掉 AK 间正向电压;AK 间加反向电压;设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下。