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1、1.1 电力电子器件的基本模型电力电子器件的基本模型电力电子技术电力电子技术( (第第5 5版版) ) 第第1 1章章 电力电子器件电力电子器件1.11.1 电力电子器件的基本模型电力电子器件的基本模型1.1.1 电力电子器件的基本模型与特性电力电子器件的基本模型与特性 在对电能的变换和控制过程中，电力电子器件可以在对电能的变换和控制过程中，电力电子器件可以抽象成下图所示的理想开关模型，它有三个电极，其中抽象成下图所示的理想开关模型，它有三个电极，其中A和和B代表开关的两个主电极，代表开关的两个主电极，K是控制开关通断的控制是控制开关通断的控制极。它只工作在极。它只工作在“通态通态”和和“断态
2、断态”两种情况，两种情况，在通态在通态时其电阻为零，断态时其电阻无穷大。时其电阻为零，断态时其电阻无穷大。 图图1.1.1 电力电子器件的理想开关模型电力电子器件的理想开关模型1、基本模型：、基本模型：1.1.1 1.1.1 电力电子器件的基本模型与特性电力电子器件的基本模型与特性 2、基本特性：、基本特性：（1）电力电子器件一般都工作在开关状态。）电力电子器件一般都工作在开关状态。（2）电力电子器件的开关状态通常由外电路来决定。）电力电子器件的开关状态通常由外电路来决定。（3）器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗）很）器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗）很大，为保证不至因损耗散发的热量导致
3、器件温度大，为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。1.1.2 电力电子器件的种类电力电子器件的种类 1、按器件的开关控制特性可以分为以下三类：、按器件的开关控制特性可以分为以下三类： 不可控器件：不可控器件：通过控制信号不能控制其导通和关断，只能由电路条件通过控制信号不能控制其导通和关断，只能由电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。 如：电力二极管（如：电力二极管（Power Diode） 半控型器件：半控型器件：通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断的
4、器件称通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断的器件称为半控型器件。为半控型器件。 如：晶闸管（如：晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件）及其大部分派生器件 全控型器件：全控型器件：通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件，称通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件，称为全控型器件。为全控型器件。 如：门极可关断晶闸管（如：门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor ） 功率场效应管（功率场效应管（Power MOSFET） 绝缘栅双极型晶体管（绝缘栅双极型晶体管（Insulated-Gate Bipolar Transistor） 2 2、按控制
5、信号的性质不同又可分为两种：、按控制信号的性质不同又可分为两种： 电流控制型器件：电流控制型器件： 采用电流信号来实现导通或关断控制。采用电流信号来实现导通或关断控制。 如：晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、如：晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT 电压控制型器件：电压控制型器件： 采用电压控制（场控原理控制）它的通、断，输入控制端采用电压控制（场控原理控制）它的通、断，输入控制端基本上不流过控制电流信号，用小功率信号就可驱动它工作。基本上不流过控制电流信号，用小功率信号就可驱动它工作。 如：代表性器件为如：代表性器件为MOSFET管和管和IGBT管管1.1.2 电力电子器件的种
6、类电力电子器件的种类 器件种类器件种类控制控制特性特性器件特性概略器件特性概略应用领域应用领域电力二电力二极管（极管（PDPD）不可控不可控5 k V / 3 k A5 k V / 3 k A 几 百几 百 H zH z各种整流装置各种整流装置晶闸管（晶闸管（SCRSCR）半控型半控型6kV/6kA6kV/6kA，几百几百HzHz8kV/3.5kA8kV/3.5kA，光控，光控SCRSCR炼钢厂、轧钢机、直流输电、电解用整流器炼钢厂、轧钢机、直流输电、电解用整流器可关断可关断晶闸管（晶闸管（GTOGTO）全控型全控型6kV/6kA，几百几百Hz工业逆变器、电力机车用逆变器、无功补偿器工业逆变器、电力机车用逆变器、无功补偿器MOSFETMOSFET600V/70A，约，约100kHz开关电源、小功率开关电源、小功率UPSUPS、小功率逆变器、小功率逆变器IGBTIGBT1200V1200V/400A，约，约20kHz4.5kV/1.8kA，约，约2kHz各种整流各种整流/ /逆变器（逆变器（UPSUPS、变频器、家电）、电力机车用、变频器、家电）、电力机车用逆变器、中压变频器逆变器、中压变频器