4-电力电子器件.pptx

电力电子技术是涉及电子、电力和控制三个领域的交叉学科，主要研究对象是电力电子器件及其组成的电路或装置，用于电能的变换和控制。在这一领域中，常见的变换器包括交流-直流（AC-DC）变换、直流-交流（DC-AC）变换、交-交（AC-AC）变换和直流-直流（DC-DC）变换。 交流-直流变换通过二极管或整流桥将交流电转换为直流电，直流-交流变换则由逆变器实现，如无源逆变和有源逆变。交-交变换可改变交流电的幅值或频率，如交流调压和交-交变频。直流-直流变换则通过调整脉冲宽度来改变输出的平均值。 电力电子器件根据其控制方式可分为可控、半控和全控器件。二极管属于不可控器件，晶闸管（SCR）为半控器件，而GTO、BJT、功率MOSFET和IGBT等属于全控器件。器件的驱动方式也有区别，如电流控制器件（如SCR、GTO、BJT）和电压控制器件（如功率MOSFET、IGBT）。根据载流子参与导电情况，器件又分为单极型（如功率MOSFET）、双极型（如二极管、SCR、GTO、BJT）和复合型（如IGBT）。 功率二极管是最基本的电力电子器件，其特点是单向导电性，利用PN结的特性实现电流的单向流动。晶闸管（Thyristor）是一种大功率半导体开关，具有四层PNPN结构，其工作特点是需要阳极和门极同时施加正向电压才能导通，并且一旦导通，门极就失去了控制作用，只能通过降低阳极电压来使其关断，因此是半控型器件。双向晶闸管则可以双向导通，无论主电极的极性如何，都能被触发。 在实际应用中，晶闸管广泛用于可控整流、无触点开关、交流调压和逆变等场景。无触点开关利用微弱信号快速控制大电流的通断，替代传统的机械触点，提高了开关速度和可靠性。例如，单相半波可控整流器在电阻性负载下，其直流输出电压平均值和输出电流平均值可通过数学公式计算得出，同时输出电压和电流的有效值也有相应的计算方法。 总结来说，电力电子技术是现代电力系统的核心部分，涉及多种类型的电力电子器件，它们在能源转换和控制中扮演着关键角色，广泛应用于工业、交通、家电等领域，极大地推动了电力技术的发展和进步。