电力电子技术器件的分类
1.1不可控器件电力二极管
功率二极管是开通与关断均不可控的半导体开关器件，其电压、电流定额较大，也称为半导体电力二极管。
1.2功率二极管的结构和工作原理
与普通二极管相比，工作原理和特性相似，具有单向导电性。在面积较大的PN 结上加装引线以及封装形成，主要有螺栓式和平板式。
1.3功率二极管的基本特征
1) 静态特性
主要指其伏安特性
1.门槛电压U TO，正向电流I F开始明显增加所对应的电压。
2.与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。
3.承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。
2) 动态特性
功率二极管通态和断态之间转换过程的开关特性。
1.二极管正向偏置形成内部PN结的扩散电容。此时突加反向电压，二极管并不能立即关断。当结电容上的电荷复合掉以后，二极管才能恢复反向阻断能力，进入截止状态。
2.二极管处于反向偏置状态突加正向电压时，也需要一定的时间，才会有正向电流流过，称为正向恢复时间。
1.4功率二极管的主要参数
1．额定正向平均电流I F（AV）——在规定的管壳温度和散热条件下，功率二极管长期运行时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
2.反向重复峰值电压U RRM——功率二极管反向所能承受的重复施加的最高峰值电压。
3.正向管压降U F——功率二极管在规定的壳温和正向电流下工作对应的正向导通压降。
4.最高允许结温T jM——结温（T j）是管芯PN结的平均温度，最高允许结温（T jM）是PN结正常工作时所能承受的最高平均温度。
1.5功率二极管的主要类型
1) 普通二极管（General Purpose Diode ） 又称整流二极管（Rectifier Diode ）多用于开关频率不高（1kHz 以下）的整流电路其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
2) 快恢复二极管（Fast Recovery Diode ——FRD ）简称快速二极管 快恢复外延二极管（Fast Recovery Epitaxial Diodes ——FRED ），其t rr 更短（可低于50ns ）， U F 也很低（0.9V 左右），但其反向耐压多在1200V 以下。 从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者t rr 为数百纳秒或更长，后者则在100ns 以下，甚至达到20~30ns 。
3. 肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD ）。反向恢复时间很短（10~40ns ）多用于200V 以下。
2.1半控型器件晶闸管
普通晶闸管也称做硅可控整流器（Silicon Controlled Rectifer ，SCR ）。它是一种半控型开关器件，工作频率较低，是目前电压、电流定额最大的电力电子开关器件。
2.2晶闸管的结构与工作原理
外形有螺栓型和平板型两种封装。有三个连接端。螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
晶闸管导通的原理可用晶体管模型解释，由图得：
式中α1和α2分别是晶体管V 1和V 2的共基极电流增益；I CBO1和I CBO2分别是V 1和V 2的共基极漏电流。由以上式可得 ：
在低发射极电流下α 是很小的，而当发射极电流建立起来之后，α 会迅速增大（形成强烈正反馈所致）。阻断状态：I G =0，(α1+α2)很小，I A ≈I C0，晶闸管处于正向阻断状态。开通状态：随I G 增加，晶体管的发射极电流增大，以致(α1+α2)趋近于1的话，阳极电流I A 将趋近于无穷大，实现饱和导通。I A 实际由外电路决定。
111CBO A c I I I +=α222CBO K c I I I +=α21c c A I I I +=G A K I I I +=)(121CBO2CBO1G 2A ααα+-++=I I I I
2.3晶闸管的基本特性
1.开关特性：
1）开通过程：延迟时间t d (0.5~1.5μs)上升时间t r (0.5~3μs) 开通时间t gt以上两者之和。
2）关断过程：反向阻断恢复时间t rr 正向阻断恢复时间t gr 关断时间t q以上两者之和t q=t rr+t gr普通晶闸管的关断时间约几百微秒
2.静态特性：
1）正向特性：IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压UBO，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。
2）反向特性：反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。3．晶闸管正常工作时的特性：承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
2.4晶闸管的主要参数
1．电压定额：断态重复峰值电压U DRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。
反向重复峰值电压U RRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。
通态（峰值）电压U T——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。
2. 电流定额：通态平均电流I T(AV）——在环境温度为40?C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
维持电流I H——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
擎住电流I L ——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的2~4倍。
浪涌电流I TSM——指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
3．动态参数：除开通时间t gt和关断时间t q外，还有：断态电压临界上升率d u/d t，通态电流临界上升率d i/d
2.5晶闸管的派生器件
1.快速晶闸管：有快速晶闸管和高频晶闸管。开关时间以及d u/d t和d i/d t耐量都有明显改善。普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10μs左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。
2．双向晶闸管：可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。有两个主电极T1和T2，一个门极G。在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。
3. 逆导晶闸管：将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。
具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。
4. 光控晶闸管：又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。因此目前用在高压大功率的场合。
3.1全控型器件门极可关断晶闸管（GTO）
晶闸管派生器件，采用多元集成结构使工作频率大大提高，可以通过门极加正脉冲信号控制开通，也可以通过门极加负脉冲信号控制关断，属于全控型器件。
3.2门极可关断晶闸管的结构和工作原理
与普通晶闸管基本相同，和普通晶闸管的不同点为GTO内部是由数百个共阳极的小GTO元并联而成，它们的门极和阴极分别并联在一起，属于多元集成器件。工作原理：GTO导通过程与普通晶闸管一样，内部具有正反馈过程。导通后，即使去掉门极触发信号，管子仍能维持导通状态。GTO开通后可以通过门极加负脉冲实现关断，这和普通晶闸管有着本质的不同。
3.3门极可关断晶闸管的基本特性
GTO的动态特性：
开通过程：与普通晶闸管相同关断过程：与普通晶闸管有所不同储存时间t s，使等效晶体管退出饱和。下降时间t f 。通常t f比t s小得多，而t t比t s要长。门极负脉冲电流幅值越大，t s越短。
GTO的特点：GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅。GTO 关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关断。多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快，承受d i/d t能力强。
3.4门极可关断晶闸管的主要参数
1.最大可关断阳极电流IATO：它受额定工作结温的限制，用通态平均电流来定义
2. 关断增益βoff：βoff是表征GTO关断能力的参数，其值一般为3～8。随温度升高，关断增益下降。这是GTO的一个主要缺点。
3. 阳极尖峰电压UP：U P过高会导致GTO失效。
4. 静态du/dt：静态du/dt过高时，GTO中结电容流过较大的位移电流会使GTO 误导通。
5. 动态du/dt：过高的动态du/dt会使瞬时关断功耗过大，可关断阳极电流下降，严重时造成GTO过电压，导致器件损坏。
6. 阳极电流上升率di/dt：di/dt过大会导致开通瞬间GTO阴极区电流局部过大，开通损耗增加，局部发热高损坏器件。应用时可采用串联缓冲电路限制。
4.1电力晶体管（GTR）
GTR的电流是由自由电子和空穴两种载流子运动形成，属于双极型晶体管。其特点为双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代。
4.2电力晶体管的结构和工作原理
由三层半导体材料构成，有NPN和PNP两种类型。结构上可以看作是多个晶体管单元的并联。主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。GTR必须有连续的基极驱动电流才能维持导通，基极电流消失，管子自动关断，属于电流控制型的全控型开关器件。
4.3电力晶体管的基本特性
1．静态特性：共发射极接法时的典型输出特性：截止区、放大区和饱和区。在电力电子电路中GTR工作在开关状态。在开关过程中，即在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。
2.动态特性：开通过程：延迟时间td和上升时间tr，二者之和为开通时间ton。关断过程：储存时间ts和下降时间tf，二者之和为关断时间toff ，GTR的开关时间在几微秒以内，比晶闸管和GTO都短很多。
4.4电力晶体管的主要参数
1．最高工作电压：GTR上电压超过规定值时会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关。
2. 集电极最大允许电流IcM：通常规定为h FE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的I c 。实际使用时要留有裕量，只能用到I cM的一半或稍多一点。
3. 集电极最大耗散功率PcM：最高工作温度下允许的耗散功率。
5.1电力场效应晶体管（电力MOSFET）
由金属、氧化物和半导体材料复合构成，是一种单极型电压控制器件，具有自关断能力。开关时间在10~100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。其优点为单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
5.2电力MOSFET的结构和工作原理
结构：是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别。小功率MOS管是横向导电器件。电力MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET。按垂直导电结构的差异，分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET 和具有垂直导电双扩散MOS结构的
工作原理：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零此时是截止。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电时：在栅源极间加正电压UGS。当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
5.3电力场效应晶体管的基本特征
1. 静态特性：输出特性——指在以栅源电压UGS为参考变量时，反映漏极电压UDS和漏极电流IDS间的关系曲线
转移特性——表示功率MOSFET在电压UDS一定时，栅源电压UGS与漏极电流ID之间的关系。
饱和特性——主要体现在通态电阻RON的变化上。一般器件的耐压越高，电流越大，通态电阻越大。提高栅源控制电压UGS，可以减小通态电阻。
2. 动态特性：功率MOSFET开通和关断时间受栅源电容CGS、栅漏电容CGD、信号源内阻、管子关断时的负偏压和开启电压UT的影响。
5.4电力场效应晶体管的主要参数
1.漏极击穿电压BUDS ——功率MOSFET的最高工作电压，超过后，会引起漏极PN结的雪崩击穿。
2.栅源击穿电压BUGS——由于功率MOSFET的栅极SiO2绝缘层很薄，栅极电阻极高，静电感应的电荷积累容易产生过高的栅极电压使SiO2绝缘层介电击穿。
3.最大漏极电流IDM ——指功率MOSFET的最大脉冲电流幅值。
6.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
由MOSFET和GTR复合而成的一种新型电力电子开关器件
6.2IGBT的结构和工作原理
结构特点：IGBT与功率MOSFET结构很相似，不同在于多了一个衬底P+区，形成PN结J1。IGBT相当于一个N沟道MOSFET驱动的厚基区PNP型GTR。IGBT 的开通和关断由栅极电压UGE和集—射极电压UCE控制。控制方式与功率MOSFET相同。IGBT处于反向阻断状态时，其耐反压能力一般较差，只有几十伏。有些IGBT在集—射极间扩散或寄生一只反并联二极管，形成逆导型器件。IGBT 按缓冲区的有无可分为对称型和非对称型。
工作原理：驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压u GE决定。
6.3IGBT的基本特征：
1. 静态特性：
输出特性和转移特性：输出特性分为饱和区、放大区、截止区和击穿区四个区域。使用中，IGBT应工作在饱和区和截止区。转移特性与功率MOSFET的转移特性相同。IGBT的开启电压UT一般2～6V，随温度升高而略有降低。
饱和电压特性：描述IGBT导通压降UCES随栅极电压UGE的变化关系，参考变量为集电极IC
2. 动态特性：
开关特性：IGBT的开关时间很短，在微秒数量级。管子工作时的集电极极电流、栅极电阻和结温对开关时间有很大影响。IGBT的开通过程与电力MOSFET相似开关损耗：随集电极电流和温度的增加，开关损耗增大。当器件工作频率升高时，开关损耗也要增大。
6.4IGBT的主要参数
1．最大集射极间电压UCES——由内部PNP晶体管的击穿电压确定。
2．最大集电极电流——包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP 。
3. 最大集电极功耗PCM——正常工作温度下允许的最大功耗。
IGBT的参数特点：开关速度高，开关损耗小。相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。通态压降比VDMOSFET低。输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点。
电力电子技术复习要点 --电力电子器件的分类：(各有哪些器件) (1)全
电力电子技术复习要点 --电力电子器件的分类：（各有哪些器件） （1）全控、半控； （2）电流驱动型、电压驱动型； （3）脉冲驱动型、电平驱动型； （4）单极性器件、双极性器件、复合型器件 --晶闸管的静态特性： （1）当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 （3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。 （4）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。 --过电压分为内因过电压（换相过电压、关断过电压），外因过电压（操作过电压和雷击过电压） --过电压、过电流保护措施； --缓冲电路又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。 --关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。 --开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。 --复合缓冲电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起。
--通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，而将开通缓冲电路区别叫做di/dt 抑制电路。 --晶闸管串联分压不均和并联分流不均的原因是什么？解决的措施是什么？ --晶闸管触发电路应满足的要求。 --晶闸管串联使用是为了均压；并联使用是为了均流； --晶闸管额定电压，额定电流的概念（已知有效电流如何得到额定电流，） --不同整流电路触发脉冲的相位； --不同整流电路，在纯电阻负载和阻感性负载时，晶闸管所承受的最大正反向电压； --带平衡电抗器的双反星整流电路串联平衡电抗器的原因：使两个直流电源的电压瞬时值，平均值均相等，从而使并联的三相半波整流电路能够同时导通，给负载供电。 --带平衡电抗器的双反星整流电路与三相全控桥整流电路相对比的特点； --变压器漏感对整流电路影响的一些结论：（P63） --换相重叠角随其他参数变化的规律（P62） --电容滤波的不可控整流电路（单相不可控整流和三相不可控整流电路）主要数量关系。 --无功功率及谐波对公用电网的影响（P69） --三相电容不可控整流电路电流连续和断续的临界条件； --有源逆变与无源逆变的区别，有源逆变的两个条件； --什么是逆变失败？逆变失败的原因是什么？解决的措施有哪些？
常用电力电子器件特性测试
实验二：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的 （1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 （二）实验原理 图1.MATLAB电力电子器件模型 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。 模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。 在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，
但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。 含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 （1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 （2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 Matlab平台 2．仿真参数 （1）Thyristor参数设置： 直流源和电阻参数：
电力电子技术答案第五版(全)
电子电力课后习题答案 第一章电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK >0 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2 、I d3 各为多 少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1 ≈0.2717I m1 ≈89.48A
电力电子技术课后题答案
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
电力电子技术试题及答案(B)
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α， 由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
电力电子技术试题及答案分享
德州科技职业学院机电系14级机电专业 期末考试试题 《电力电子技术》试卷 题号一二三四合计 分数 阅卷人得分 一、选择（每题1.5分，共60分） 1、晶闸管内部有（）个PN结。 A、1 B、2 C、3 D、4 2、晶闸管在电路中的门极正向偏压（）越好。 A、越大 B、越小 C、不变 D、越稳定 3、晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。 A、有效值 B、最大值 C、平均值 D、瞬时值 4、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）个电极。 A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、下列电力半导体器件电路符号中，表示IGBT器件电路符号的是（） 6、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（） A、IGBT B、MOSFET C、GTR D、GTO 7、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（） A、IGBT B、MOSFET C、GTR D、GTO 8、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（） A、IGBT B、MOSFET C、GTR D、GTO 9、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的的是（） A、IGBT B、MOSFET C、GTR D、GTO 10、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（） A、IPM B、MOSFET C、IGBT D、GTO 11、逆变电路输出频率较高时，电路中的开关元件应采用（） A、晶闸管 B、单结晶体管 C、电力晶体管 D、绝缘栅双极型晶体管 12、电力场效应管MOSFET适于在（）条件下工作 A、直流 B、低频 C、中频 D、高频 13、要使绝缘栅双极型晶体管导通，应（） A、在栅极加正电压 B、在集电极加正电压 C、在栅极加负电压 D、
第一章电力电子器件
电力电子技术试题（第一章） 一、填空题 1、普通晶闸管内部有 PN结,，外部有三个电极，分别是极极和极。 1、三个、阳极A、阴极K、门极G。 2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。 2、正向、触发。 3、、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。 3、阻断、导通、阻断。 4、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为，50表示，7表示。 4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压700V。 5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 5、维持电流。 6、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会。 6、减小。 7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。 7、电阻、电感、反电动势。 8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。 8、减小、并接、续流二极管。 9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。要求管子的额定电流值要些。 9、小、脉冲、小、大。 10、单结晶体管的内部一共有个PN结，外部一共有3个电极，它们分别是极、极和极。 10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。 11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电 压时就截止。 11、峰点、谷点。 12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发，才能得到稳定的直流电压。 12、同步、时刻。 13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。 13、正弦波、锯齿波。 14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。 14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。 15、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。 15、关断过电压。 16、为了防止雷电对晶闸管的损坏，可在整流变压器的一次线圈两端并接一个或。 16、硒堆、压敏电阻。 16、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫。 16、快速熔断器。 二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分） 1、普通晶闸管内部有两个PN结。（×） 2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。（×） 3、型号为KP50—7的半导体器件，是一个额定电流为50A的普通晶闸管。（） 4、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。（×） 5、只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。（×） 6、晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管也会导通。（√） 7、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。（×） 8、单向半控桥可控整流电路中，两只晶闸管采用的是“共阳”接法。（×） 9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。（×） 10、增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。（×） 11、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。（√） 12、为防止“关断过电压”损坏晶闸管，可在管子两端并接压敏电阻。（×） 13、雷击过电压可以用RC吸收回路来抑制。（×） 14、硒堆发生过电压击穿后就不能再使用了。（×） 15、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。（√）
电力电子技术 复习题答案
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管 （GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
电力电子技术器件的分类
1.1不可控器件电力二极管 功率二极管是开通与关断均不可控的半导体开关器件，其电压、电流定额较大，也称为半导体电力二极管。 1.2功率二极管的结构和工作原理 与普通二极管相比，工作原理和特性相似，具有单向导电性。在面积较大的PN 结上加装引线以及封装形成，主要有螺栓式和平板式。 1.3功率二极管的基本特征 1) 静态特性 主要指其伏安特性 1.门槛电压U TO，正向电流I F开始明显增加所对应的电压。 2.与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。 3.承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。 2) 动态特性 功率二极管通态和断态之间转换过程的开关特性。 1.二极管正向偏置形成内部PN结的扩散电容。此时突加反向电压，二极管并不能立即关断。当结电容上的电荷复合掉以后，二极管才能恢复反向阻断能力，进入截止状态。 2.二极管处于反向偏置状态突加正向电压时，也需要一定的时间，才会有正向电流流过，称为正向恢复时间。 1.4功率二极管的主要参数 1．额定正向平均电流I F（AV）——在规定的管壳温度和散热条件下，功率二极管长期运行时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 2.反向重复峰值电压U RRM——功率二极管反向所能承受的重复施加的最高峰值电压。 3.正向管压降U F——功率二极管在规定的壳温和正向电流下工作对应的正向导通压降。 4.最高允许结温T jM——结温（T j）是管芯PN结的平均温度，最高允许结温（T jM）是PN结正常工作时所能承受的最高平均温度。 1.5功率二极管的主要类型
1) 普通二极管（General Purpose Diode ） 又称整流二极管（Rectifier Diode ）多用于开关频率不高（1kHz 以下）的整流电路其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高 2) 快恢复二极管（Fast Recovery Diode ——FRD ）简称快速二极管 快恢复外延二极管（Fast Recovery Epitaxial Diodes ——FRED ），其t rr 更短（可低于50ns ）， U F 也很低（0.9V 左右），但其反向耐压多在1200V 以下。 从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者t rr 为数百纳秒或更长，后者则在100ns 以下，甚至达到20~30ns 。 3. 肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD ）。反向恢复时间很短（10~40ns ）多用于200V 以下。 2.1半控型器件晶闸管 普通晶闸管也称做硅可控整流器（Silicon Controlled Rectifer ，SCR ）。它是一种半控型开关器件，工作频率较低，是目前电压、电流定额最大的电力电子开关器件。 2.2晶闸管的结构与工作原理 外形有螺栓型和平板型两种封装。有三个连接端。螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。 晶闸管导通的原理可用晶体管模型解释，由图得： 式中α1和α2分别是晶体管V 1和V 2的共基极电流增益；I CBO1和I CBO2分别是V 1和V 2的共基极漏电流。由以上式可得 ： 在低发射极电流下α 是很小的，而当发射极电流建立起来之后，α 会迅速增大（形成强烈正反馈所致）。阻断状态：I G =0，(α1+α2)很小，I A ≈I C0，晶闸管处于正向阻断状态。开通状态：随I G 增加，晶体管的发射极电流增大，以致(α1+α2)趋近于1的话，阳极电流I A 将趋近于无穷大，实现饱和导通。I A 实际由外电路决定。 111CBO A c I I I +=α222CBO K c I I I +=α21c c A I I I +=G A K I I I +=)(121CBO2CBO1G 2A ααα+-++=I I I I
电力电子器件的概念
电力电子器件的概念： 直接承担电能的变换或控制的电路称为主电路。 可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件称为电力电子器件。 电力电子器件的特征： （1）、电力电子器件所能处理电功率的大小，所能承受的电压、电流的能力是其重要参数，一般都大于信息电子器件。 （2）、电力电子器件为减小自身损耗，提高效率，一般都工作在开关状态，通态阻搞接近于短路，电流由外电路决定；断态阻搞接近于断路，电流几乎为零，电压决定于外电路。 （3）、电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 （4）、自由功率损耗远大于信息电子电路，需要良好的散热导热设计。 电力电子器件的系统组成： 一般由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。 电力电子器件的分类： 1、按能够被控制信号所控制的程度来分类： 全控型：既可控制其导通，又可控制其关断（绝缘栅
双极晶体管，电力MOSFET） 半控型：可以控制其导通，不能控制其关断（晶闸管、其大部分派生器件） 不可控型：导通与关断取决于所承受的电流、电压（电 力二极管） 2、按照驱动电路加在器件控制端的信号性质分类：电压 驱动型、电流驱动型 3、根据驱动电路加在器件控制端有效信号的波形分类： 脉冲触发型、电平控制型 4、按照器件内部电子的空穴参与导电的情况：单极型、 双极型、复合型 电力二极管 特征：能承受高电压和大电流（垂直导电结构、低掺杂N区）静态特征：伏安特征 动态特征：零偏、正偏、反偏时的过滤过程（图）
主要参数： 1、正向平均电流I F（AV），正向压降VＦ，反向重复峰值电 压V RRM，最高工作结温T JM，反向恢复时间，浪涌电流。 主要类型：普通二极管（整流二极管）、快恢复二极管、有特基二极管 电导调制效应：PN结通过大电流，大量空穴被注入基区，它们来不及和基区中的电子中和就到达负极，使基区电子浓度大幅增加。——使原始基片的电阻率下降。 晶闸管： 正常导通条件：晶闸管承受正向阳极电压，向门极施加触发电流。 关断条件：
《电力电子技术》学习心得
《电力电子技术》学习心得 随着大功率半导体开关器件的发明以及变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现电能转换与控制的技术—电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活的各个领域，有着及其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换采用半导体电力开关器件。 我觉得可以构成各种开关电路，按一定的规律，周期性地，实时、适式的控制开关器件的通、断状态，可以实现电子开关型电力变化和控制。这种电力电子变换和控制，被称为电力电子学或电力电子技术。他帮助我们学习强电的学生们更好地理解和掌握我们本专业所需要学习和精通的主要知识，给我们知识盲区划清界限，同时为我们的专业寻找了另一个出路和用途为以后的工作提供了一定方向。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要
地位。 一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断）。使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。 电力电子技术的作用有很多，比如： (1)优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能
电力电子器件分类与应用思考
电力电子器件分类与应用思考 电力电子技术是以电力电子器件为基础对电能进行控制、转换和传输的一门技术，是现代电子学的一个重要分支，包括电力电子器件、变流电路和控制电路三大部分，其中以电力电子器件的制造、应用技术为最基本的技术。 电力电子技术是以电力电子器件为基础对电能进行控制、转换和传输的一门技术，是现代电子学的一个重要分支，包括电力电子器件、变流电路和控制电路三大部分，其中以电力电子器件的制造、应用技术为最基本的技术。因此，了解电力电子器件的基本工作原理、结构和电气参数，正确安全使用电力电子器件是完成一部电力电子装置最关键的一步。电力电子器件种类繁多，各种器件具有自身的特点并对驱动、保护和缓冲电路有一定的要求。一个完善的驱动、保护和缓冲电路是器件安全、成功使用的关键，也是本讲座重点讲述的部分。电力电子变换电路常用的半导体电力器件有快速功率二极管、大功率双极型晶体管(GTR)、晶闸管(Thyristor或SCR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路PIC等。在这些器件中，二极管属于不控型器件，晶闸管属于半控型器件，其他均属于全控型器件。SCR、GTO及GTR属电流驱动型器件，功率MOSFET、 IGBT及PIC为电压驱动型器件。在直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换和控制的电子器件称为电力电子器件。电力电子器件之所以和“电力”二字相连，是因为它主要应用于电气工程和电力系统，其作用是根据负载的特殊要求，对市电、强电进行各种形式的变换，使电气设备得到最佳的电能供给，从而使电气设备和电力系统实现高效、安全、经济的运行。目前的电力电子器件主要指的是电力半导体器件，与普通半导体器件一样，电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 1电力电子器件的一般特征 (1)处理电功率的能力大 (2)工作在开关状态 (3)需要由信息电子电路来控制 (4)需要安装散热器 2电力电子器件的分类 2.1按器件被控程度分类 按照器件控制信号的控制程度，电力电子器件可分为以下三类： (1)不可控器件。这类器件一般为两端器件，一端是阳极，另一端是阴极。与电子电路中的二极管一样，具有单向导电性。其开关操作仅取决于其在主电路中施加在阳、阴极间的电压和流过它的电流，正向电压使其导通，负向电压使其关断，流过它的电流是单方向的。不可控器件不能用控制信号来控制电流的通断，因此不需要驱动电路。这类器件就是功率二极管(PowerDiode)。 (2)半控型器件。这类器件是三端器件，除阳极和阴极外，还增加了一个控制门极。半控型器件也具有单向导电性，但开通不仅需在其阳、阴极间施加正向电压，而且还必须在门极和阴极间施加正向控制电压。门极和阴极间的控制电压仅控制其开通而不能控制其关断，器件的关断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。这类半控型器件是指晶闸管(Thyris-tor)及其大部分派生器件。
电力电子技术的重要作用
1 电力电子技术的重要作用 电力电子是国民经济和国家安全领域的重要支撑技术。它是工业化和信息化融合的重要手段，它将各种能源高效率地变换成为高质量的电能，将电子信息技术和传统产业相融合的有效技术途径。同时，还是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段，在执行当前国家节能减排、发展新能源、实现低碳经济的基本国策中起着重要的作用。 电力电子器件在电力电子技术领域的应用和市场中起着决定性的作用，是节能减排、可再生能源产业的“绿色的芯”。电力电子半导体器件是伴随着以硅为基础的微电子技术一起发展的。在上世纪五十到六十年代，微电子的基本技术得到了完善，而功率晶体管和晶闸管则主导了电能变换的应用。从七十年代到八十年代，功率MOS技术得到了迅速发展并在很大程度上取代了功率晶体管。基于MOS技术的IGBT器件开始出现，并研发出CoolMOS。九十年代初以后，主要的研发力量集中在对IGBT器件性能的提高和完善。到了本世纪初，经过了若干代的连续发展，以德国英飞凌、瑞士ABB、美国国际整流器公司（IR）、日本东芝和富士等大公司为代表的电力电子器件产业已经拥有了趋于完美的IGBT技术，产品的电压覆盖300V到6.5kV范围。 电力电子器件与相关技术包括： （1）功率二极管； （2）晶闸管； （3）电力晶体管； （4）功率场效应晶体管（MOSFET）； （5）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）； （6）复合型电力电子器件； （7）电力电子智能模块（IPM）和功率集成芯片（Power IC）； （8）碳化硅和氮化镓功率器件； （9）功率无源元件； （10）功率模块的封装技术、热管技术； （11）串并联、驱动、保护技术。 2 电力电子技术发展现状和趋势 2.1电力电子器件发展现状和趋势 电力电子器件产业发展的主要方向： （1）高频化、集成化、标准模块化、智能化、大功率化； （2）新型电力电子器件结构：CoolMOS，新型IGBT ； （3）新型半导体材料的电力电子器件：碳化硅、氮化镓电力电子器件。 2.2 电力电子装置、应用的现状和趋势 （1）在新能源和电力系统中的应用 电力系统是电力电子技术应用中最重要和最有潜力的市场领域，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程都得到了广泛而重要的应用。从用电角度来说，要利用电力电子技术进行节能技术改造，提高用电效率；从发、输配电角度来说，必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。 （2）在轨道交通和电动汽车中的应用 电力电子技术在轨道交通牵引系统中的应用主要分为三个方面：主传动系统、辅助传动系统、控制与辅助系统中的稳压电源。在电力电子技术的带动下，电传动系统由直流传动走向现代交流传动。电力电子器件容量和性能的提高、封装形式
2010电力电子技术参考答案(A)
………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 电子科技大学二零零九至二零一零学年第二学期期末考试 电力电子技术课程考试题 A 卷（120 分钟）考试形式：闭卷考试日期201 年月日课程成绩构成：平时10 分，期中10 分，实验10 分，期末70 分 一、填空题（本大题共十二小题每空一分，共44分） 1.请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体GTR ；可关断晶闸管__SCR___；功率场效应晶体管 MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。 2.在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为___方___波。 3.180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o 导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。 4.直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有_降压斩波电路；升压斩波电路； 升降压斩波电路。 5.为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳 起来可分为零电流开关与零电压开关两大类。 6.直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽 与频率同时控制三种。 7.通常变流电路实现换流的方式有器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。 8.普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是阳极A，阴极K 和门极G晶闸管的导通 条件是阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通；关断条件是: 当晶闸管阳极电流小于维持电流I H时，导通的晶闸管关断。 9.有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量后送给电网的装置。 10.造成逆变失败的原因有逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或 未按时到达等几种。 11.锯齿波触发电路的主要环节是由同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；整形放大；强触发及输出环
电力电子技术器件的现状及发展趋势
电力电子技术器件的现状及 发展趋势 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
电力电子技术器件的现状及发展趋势 【摘要】电力电子技术在节约能源与绿色电源技术方面扮演着重要角色。它已经发展为电气工程学科最为重要、最为活跃的一个分支。近年来，电力电子器件在性能方面获得了很大的提高，未来发展的主流是提高电流和电压的等级、提高工作频率、缩小体积、高度模块化和高工作效率化，并根据电力电子装置的需要协调电压、电流和频率之间的关系。 【关键词】电力电子学; 节约能源；电力电子器件; New Trends of DeveloPment Of Electronic Technology Abstract:Power electronic techology play very important roles in the technology ofsaving power and green power supply. It has developed into one of the most important and the most active branch of electric engineering subject. In recent years, power electronics device in terms of performance obtained the very big enhancement，The future of the mainstream of development is to improve the current and voltage level, improve the working frequency, reduced volume, highly modular and high work efficiency, and according to the need of the power electronic device to coordinate the relationship between the voltage, current and frequency. Key word:Power electronic： save energy ；Power electronic devices（文献[2]） 引言： 所谓电力电子技术就是使用电力半导体器件及电子技术对电气设备的电功率进行变控制的技术。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标，是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的交叉学科。电力电子器件是电力电子技术的基础和源头。在电力电子器件中，GTO 晶闸管、整流管、IGCT、GTR 的发展速度减缓；,MOS场控半导体器件以其优异的特性已成为主流器件，并将成为未来电力半导体器件研究的主流。对IGBT,MOSFET 和IECT 这些以 ,MOSFET 作为控制级，且具有高的工作频率的器件，其研究的核心是提高电压和电流容量；静电感应类电力半导体SIT、SITH的研究将受到重视电力电子技术是电子学发展的新领域.近年来,国内外电力电子产品的开发和电力电子技术的应用有了很大的发展.本文就国内外电力电子技术发展现状、前景预测、产品市场及对策措施进行分析和比较,并提出国内(上海)电力电子技术和器件的发展目标与发展重点。由于电能是人类活动的主要能源,而电力电子技术能有效地节能降耗,所以被看作是国民经济各部门、国防建设和人
《电力电子技术》课后答案完整版
王兆安《电力电子技术》（第4版）课后习题解 第1章 电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极注入正向触发电流。 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流（即维持电流），即H A I I >。 要使晶闸管由导通变为关断，可通过外加反向阳极电压或减小负载电流的办法，使流过晶闸管的电流降到维持电流值以下，即H A I I <。 1.3 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为m I 。 试计算各波形的电流平均值1d I ，2d I ，3d I 与电流有效值1I ，2I ，3I 。 解：a ） m m m d I I t d t I I 2717.0)12 2( 2)()(sin 214 1≈+= = ?π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 4767.021432)()sin (214 21≈+= =? π ω?πππ b ） m m m d I I t d t I I 5434.0)12 2 ( )()(sin 1 4 2≈+= = ? π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 6471.0214322)()sin (1 4 22≈+= = ? π ω?π ππ c ） ? = =20 3 4 1)(21π ωπ m m d I t d I I m m I t d I I 2 1)(21 20 2 3= = ? ωπ π 1.4 上题中如果不考虑安全裕量，问100A 的晶阐管能送出的平均电流1d I 、2d I 、3d I 各为多少？这时，相应的电流最大值1m I 、2m I 、3m I 各为多少？ 解：额定电流A I AV T 100)(=的晶闸管，允许的电流有效值A I 157=，由上题计算结果知： a ） A I I m 35.3294767.01≈≈ A I I m d 48.892717.011≈≈ b ） A I I m 90.2326741 .02≈≈ A I I m d 56.1265434.022≈≈ c ） A I I m 31423== A I I m d 5.784 1 33== 1.5 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由211P N P 和221N P N 构成两个晶体管1V 、2V ，分别具有共基极电 流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。121＞ αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜ αα+不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点 图1-43 晶闸管导电波形
电力电子技术器件的现状及发展趋势
电力电子技术器件的现状及发展趋势 【摘要】电力电子技术在节约能源与绿色电源技术方面扮演着重要角色。它已经发展为电气工程学科最为重要、最为活跃的一个分支。近年来，电力电子器件在性能方面获得了很大的提高，未来发展的主流是提高电流和电压的等级、提高工作频率、缩小体积、高度模块化和高工作效率化，并根据电力电子装置的需要协调电压、电流和频率之间的关系。 【关键词】电力电子学; 节约能源；电力电子器件; New Trends of DeveloPment Of Electronic Technology Abstract:Power electronic techology play very important roles in the technology ofsaving power and green power supply. It has developed into one of the most important and the most active branch of electric engineering subject. In recent years, power electronics device in terms of performance obtained the very big enhancement，The future of the mainstream of development is to improve the current and voltage level, improve the working frequency, reduced volume, highly modular and high work efficiency, and according to the need of the power electronic device to coordinate the relationship between the voltage, current and frequency. Key word:Power electronic：save energy ；Power electronic devices（文献[2]） 引言： 所谓电力电子技术就是使用电力半导体器件及电子技术对电气设备的电功率进行变控制的技术。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标，是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的交叉学科。电力电子器件是电力电子技术的基础和源头。在电力电子器件中，GTO 晶闸管、整流管、IGCT、GTR 的发展速度减缓；,MOS场控半导体器件以其优异的特性已成为主流器件，并将成为未来电力半导体器件研究的主流。对IGBT,MOSFET 和IECT 这些以 ,MOSFET 作为控制级，且具有高的工作频率的器件，其研究的核心是提高电压和电流容量；静电感应类电力半导体SIT、SITH的研究将受到重视电力电子技术是电子学发展的新领域.近年来,国内外电力电子产品的开发和电力电子技术的应用有了很大的发展.本文就国内外电力电子技术发展现状、前景预测、产品市场及对策措施进行分析和比较,并提出国内(上海)电力电子技术和器件的发展目标与发展重点。由于电能是人类活动的主要能源,而电力电子技术能有效地节能降耗,所以被看作是国民