sftyikunbuu.com.cn第一讲第一讲第一讲第一讲电力电子技术电力电子技术电子信息系电子信息系电子信息系电子信息系 高满茹高满茹高满茹高满茹PowerElectronicsPowerElectronics本课程是考查课，成绩评定方法：平时成绩40%，期末考试60%。平时成绩包括作业成绩(25%)，考勤(5%)，回答问题及课堂表现(10%)。答疑时间：每周一、二、五答疑地点：1号楼，三层1305，电话号码64249403邮箱sftyikunbuu.edu.cn第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论第一节第一节 电力电子学科的形成电力电子学科的形成 电力技术是一门电力技术是一门涉及发电、输电、变涉及发电、输电、变电、配电及电力应用电、配电及电力应用的科学技术。的科学技术。 电子技术是与电子电子技术是与电子器件、电子电路以及由器件、电子电路以及由各种电子电路组成的电各种电子电路组成的电子设备和系统有关的科子设备和系统有关的科学技术。学技术。 电力电子技术是一门综合了电力技术、电子技术和控制电力电子技术是一门综合了电力技术、电子技术和控制电力电子技术是一门综合了电力技术、电子技术和控制电力电子技术是一门综合了电力技术、电子技术和控制技术的一门新型交叉学科。技术的一门新型交叉学科。技术的一门新型交叉学科。技术的一门新型交叉学科。第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics第二节第二节 电力电子变换与控制技术的经济意义电力电子变换与控制技术的经济意义几个实例：几个实例：1. 风机、水泵负载；风机、水泵负载；第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics2. 电气照明；电气照明；第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics3. 减少变压器损耗；减少变压器损耗；第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics4. 电气传动；电气传动；第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics5. 直流输电直流输电第一章第一章第一章第一章 电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论电力电子变换与控制导论PowerElectronicsPowerElectronics第三节第三节 开关型电力电子变换的基本原理及控制方法开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1 1整流器整流器3 3直流斩波器直流斩波器2 2逆变器逆变器4 4交流斩波器交流斩波器5 5直接变频器直接变频器交流交流电源电源直流直流电源电源直直流流负负载载交交流流负负载载ACACDCDCACACDCDCDCDCDCDCACACACAC恒定直流电压或恒定直流电压或可控直流电压可控直流电压恒频恒压交流或恒频恒压交流或变频变压交流电变频变压交流电第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics 用于电力变换和电力控制电路的半导体二用于电力变换和电力控制电路的半导体二极管，其电压、电流的额定值都比较高，因而极管，其电压、电流的额定值都比较高，因而称之为半导体电力二极管。称之为半导体电力二极管。第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件第一节第一节 电力二极管电力二极管AKPowerElectronicsPowerElectronics一、电力二极管使用特性和准则的几个重要参数：一、电力二极管使用特性和准则的几个重要参数：二极管伏二极管伏安特性曲线安特性曲线1.二极管的额定电压二极管的额定电压VRR。 也被定义为也被定义为最大允许反向最大允许反向重复峰值电压重复峰值电压 VRRM。VRR（VRRM）应小于应小于二极管的反向击穿电压。二极管的反向击穿电压。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics2. 额定电流额定电流 IFR： 定义为其额定发热所允许的定义为其额定发热所允许的正弦半波电流的平均值正弦半波电流的平均值 。3.最大允许的全周期均方根正向电流最大允许的全周期均方根正向电流 IFrms。 当二极管流过当二极管流过半波正弦电流半波正弦电流的平均值为的平均值为IFR时，与其发热等效时，与其发热等效的全周期均方根正向电流为的全周期均方根正向电流为IFrms。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件m0m2T0mFRI1)t(d) t(SinI21dt)t(SinIT1Ip pw ww wp pw wp p= = = = PowerElectronicsPowerElectronics二、电力二极管的主要应用二、电力二极管的主要应用1. 整流：整流：2. 续流：续流：第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics第二节第二节 双极结型电力晶体管双极结型电力晶体管 BJT第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics一、三极管的电流控制作用：一、三极管的电流控制作用：电流控制电流源器件电流控制电流源器件二、静特性：二、静特性：1. 输入特性：输入特性：IB=f (VBE)，当当VCE= = 常数；常数； VCE增大时，输入特性向右增大时，输入特性向右移动，当移动，当VCE2V后，后，VCE的数的数值对输入特性的影响很多小。值对输入特性的影响很多小。实际中实际中VBE约约1V左右。左右。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics2. 输出特性：输出特性：IC=f(VCE)，当，当IB=常数；常数；四个工作区：四个工作区：准饱和区：准饱和区：截止区：截止区：线性放大区：线性放大区：饱和区：饱和区： ，IC不受不受IB控制控制 电力电子技术中三极管主要工作在电力电子技术中三极管主要工作在截止截止( (关断关断) )和和饱和饱和( (导通导通) )这两个工作区。这两个工作区。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics三、电力三极管使用参数和使用特性：三、电力三极管使用参数和使用特性：1. 集电极额定电压集电极额定电压VCEM： 集集射射极间正向转折击穿电压，简称极间正向转折击穿电压，简称集集射射击穿电压击穿电压(BV)。其值的大小与基极状态有关。其值的大小与基极状态有关。基极反偏基极反偏BVCEX基极短路基极短路BVCES基极正偏基极正偏BVCER基极开路基极开路BVCEO2. 集电极额定电流集电极额定电流( (最大允许电流最大允许电流) )ICM： 在规定功耗和散热条件下，在规定功耗和散热条件下，b b 值不低于规定值时值不低于规定值时的最大允许集电极电流。的最大允许集电极电流。3. 饱和压降饱和压降：11.5V，随，随IC的上升而增大。的上升而增大。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics4. 基极最大允许电流基极最大允许电流IBM：通常通常IBM=(0.10.5)ICM。5. 开通时间开通时间(ton)：关断时间关断时间(toff)： 三极管从断态加驱动信号起到等效电阻为零的通态三极管从断态加驱动信号起到等效电阻为零的通态止止所经历的时间；所经历的时间； 从通态取消驱动信号起到等效电阻为无穷大的断态从通态取消驱动信号起到等效电阻为无穷大的断态止止所经历的时间所经历的时间第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics6. 安全工作区安全工作区： 三极管在开通、导通、关断、截止各运行工作情况下所承受三极管在开通、导通、关断、截止各运行工作情况下所承受的电压的电压VCE、电流、电流iC及相关的稳态和动态功耗都不应超过产品手及相关的稳态和动态功耗都不应超过产品手册中给出的安全工作允许值。册中给出的安全工作允许值。第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件PowerElectronicsPowerElectronics第二章第二章第二章第二章 半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件半导体电力开关器件课后练习一：课后练习一：1. 复习阅读教材P121、P22352. 预习阅读教材P35543. 习题：2) P21 31) 抄写P2021 第一章 小结3) P21 5