第1章电力电子2ppt-典型全控型器件.pptx

电力电子技术是现代电子工程领域中的一个重要分支，它涉及到电力系统的转换、控制和调节。本章节主要探讨了四种典型的全控型电力电子器件，包括门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）以及绝缘栅双极晶体管（IGBT）。这些器件由于其可控性高、效率优良，广泛应用于大功率系统。 门极可关断晶闸管（GTO）是在晶闸管的基础上发展起来的一种新型器件，它具备可控开关的能力，可以在门极施加负脉冲电流的情况下主动关断。GTO的电压和电流容量较大，适用于兆瓦级以上的应用。与普通晶闸管相比，GTO的结构更为复杂，内部由多个小的GTO单元并联，每个单元都有独立的门极和阴极。这种多元集成结构使得GTO的开关速度更快，对di/dt的承受能力更强。 GTO的工作原理可以利用双晶体管模型进行解释，类似于两个晶体管V1和V2的并联，导通条件是两个晶体管的基极电流增益之和大于或等于1。在GTO的设计中，α2被设置得较大，以提高关断的灵敏度。此外，导通时的饱和程度较浅，有利于门极控制关断，但会增加导通状态下的管压降。 GTO的动态特性体现在开通过程和关断过程中。开通时，它需要经过延迟时间和上升时间。关断时，关键在于储存载流子的抽取，这包括存储时间ts、下降时间tf和尾部时间tt。门极负脉冲的大小和形状直接影响到这些时间参数，从而影响GTO的开关性能。 除了GTO，其他全控型器件如电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）也是电力电子系统中的重要组成部分。GTR是一种双极型晶体管，具有较高的电流容量，但开关速度相对较慢。Power MOSFET以其高速度和低损耗成为低压大电流应用的理想选择。而IGBT则是结合了MOSFET和GTR的优点，既能快速开关，又能承受高电压和大电流，因此在许多工业和电力应用中占据主导地位。 全控型电力电子器件的发展极大地推动了电力系统向高频化、智能化方向发展，它们在电力转换、电机驱动、新能源发电等领域发挥着至关重要的作用。理解这些器件的工作原理和特性对于设计高效、可靠的电力电子系统至关重要。