功率器件及控制技术电子讲稿2013

1、功率器件及控制技术功率器件及控制技术周方明周方明 教授教授江苏科技大学焊接教研室江苏科技大学焊接教研室2第一章第一章 绪论绪论第二章第二章磁性器件磁性器件第三章第三章电力电子器件电力电子器件第四章第四章 测控器件测控器件第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保护电路第七章第七章整流电路整流电路第八章第八章 斩波电路斩波电路第九章第九章 逆变电路逆变电路功率器件及控制技术功率器件及控制技术3第一章第一章 绪论绪论 一、本课程目的与任务一、本课程目的与任务 能识别常用的能识别常用的功率器件功率器件，了解其结构特点、，了解其结构特点、 主

2、要主要性能参数及应用场合。性能参数及应用场合。 掌握常用的掌握常用的测控器件测控器件，了解其结构、功能及应用，了解其结构、功能及应用场合。场合。 掌握常用的几种掌握常用的几种变流技术变流技术，了解其主电路特点、，了解其主电路特点、工作原理、主要应用。工作原理、主要应用。 返回主页返回主页4二、课程内容二、课程内容 功率器件与控制技术功率器件与控制技术功率器件功率器件测控器件测控器件电力电子器件电力电子器件磁性器件磁性器件性性能能驱驱动动保保护护变变压压器器电电抗抗器器集集成成触触发发器器脉脉宽宽调调制制器器光光电电耦耦合合器器霍霍尔尔元元件件应用应用整流整流调压调压斩波斩波逆变逆变变频变频5三

3、、教学安排及学习方法三、教学安排及学习方法 教学安排教学安排 理论课：理论课：28学时；实验课：学时；实验课：4学时。学时。学习方法学习方法 配合教师的教学过程；阅读相关资料；配合教师的教学过程；阅读相关资料；参加实验（教师科研）。参加实验（教师科研）。6四、课程考核要求四、课程考核要求 记笔记（收交）记笔记（收交） 实验（需交实验报告）实验（需交实验报告）考勤记录考勤记录课堂提问课堂提问考核（大作业或口试、笔试）考核（大作业或口试、笔试） 7第二章第二章 磁性器件磁性器件2- -1 磁性材料与性能磁性材料与性能2- -2 变压器变压器2-3 2-3 电抗器电抗器2-4 2-4 课堂讨论课堂讨

4、论 返回主页返回主页8第二章第二章 磁性器件磁性器件 2-1 磁性材料与性能磁性材料与性能一、磁性一、磁性基本概念：磁性基本概念：磁性 磁导率磁导率（相对磁导率相对磁导率r ） 磁性磁性是材料的一种物是材料的一种物理特征，是物质电结理特征，是物质电结构的一种宏观表现。构的一种宏观表现。(H/m)71040空气HB09第二章第二章 磁性器件磁性器件一、磁性一、磁性磁性材料分类：磁性材料分类：顺磁顺磁Mn Cr O 逆磁逆磁Cu Hg H铁磁铁磁 Fe Co Ni0BB0BB0BBNsB0B0BBB10第二章第二章 磁性器件磁性器件二、铁磁材料磁化曲线二、铁磁材料磁化曲线 基本概念：磁饱和、剩磁、

5、矫顽磁力、磁滞现象、基本概念：磁饱和、剩磁、矫顽磁力、磁滞现象、磁滞回线。磁滞回线。 11第二章第二章 磁性器件磁性器件二、铁磁材料磁化曲线二、铁磁材料磁化曲线 基本概念：磁饱和、剩磁、矫顽磁力、磁滞现象、基本概念：磁饱和、剩磁、矫顽磁力、磁滞现象、磁滞回线。磁滞回线。 1 112第二章第二章 磁性器件磁性器件二、铁磁材料磁化曲线二、铁磁材料磁化曲线1.铁磁材料分类铁磁材料分类 软磁材料：软磁材料：电工钢、铁氧体、坡莫合金、铸铁、电工钢、铁氧体、坡莫合金、铸铁、 铸钢等。铸钢等。 特点：特点：磁场小，剩磁小、矫顽磁力小、磁滞回线小、磁场小，剩磁小、矫顽磁力小、磁滞回线小、 损耗小损耗小 硬磁材

6、料硬磁材料：钨钢、钴钢、稀土合金等。：钨钢、钴钢、稀土合金等。 特点：特点：磁场大，剩磁大、矫顽磁力大、磁滞回线大、磁场大，剩磁大、矫顽磁力大、磁滞回线大、 损耗大。损耗大。 13第二章第二章 磁性器件磁性器件2 .铁磁材料的温度特性铁磁材料的温度特性 居里点居里点：强磁：强磁弱磁的转换温度弱磁的转换温度 常用磁性材料性能对比常用磁性材料性能对比 饱和饱和B 居里点居里点 电阻率电阻率 损耗损耗 价格价格 硅钢片硅钢片 1000K 大大 中中铁氧体铁氧体 393K 小小 低低非晶态非晶态 0.8B 523K 最小最小 高高cm4105 . 1cm921010cm461010B5141)8 .

7、1 (TB114第二章第二章 磁性器件磁性器件三、常用磁性器件三、常用磁性器件 继电器、电磁铁、电动机、变压器、电抗器继电器、电磁铁、电动机、变压器、电抗器 15变变压压器器电电抗抗器器16第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器 一、一、变压器分类变压器分类 作用：作用：变压、阻抗匹配。变压、阻抗匹配。基本概念：基本概念：铁芯、绕组。铁芯、绕组。工作原理：工作原理：把绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈联接把绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈联接到不同电路上，通过电磁感应，实现电路间能量传递。到不同电路上，通过电磁感应，实现电路间能量传递。单相、三相单相、三相分类分类升压、降压升压、降压低

8、频、中频、高频低频、中频、高频 17第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2 变压器变压器二、结构二、结构 铁芯铁芯绕组绕组18第二章第二章 磁性器件磁性器件2- 2 变压器变压器三、工作原理三、工作原理空载空载 物物理理模模型型几何模型几何模型物理过程物理过程19第二章第二章 磁性器件磁性器件2- 2 变压器变压器三、工作原理三、工作原理空载空载 基本概念：空载、空载电流、主磁通、漏磁通基本概念：空载、空载电流、主磁通、漏磁通电压平衡式电压平衡式 22010111euriuee向量表示：U1=-EE1+I0r1U20=E2 数学模型数学模型20第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2 变压器变压器三

9、、工作原理三、工作原理空载空载 mfNE1144. 4mfNE2244. 41144.4fNUm212121NNEEeeK000IIIC101xjIE等效电路等效电路 变压比空载损耗漏磁变压比空载损耗漏磁21第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器三、工作原理三、工作原理. .负载运行负载运行 电电压压平平衡衡式式 2222211111riueerieeu磁磁势势平平衡衡式式102211NiNiNi22第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器四、变压器额定值与电特性四、变压器额定值与电特性 . .额定值额定值额定电压额定电压 额定电流额定电流 额定容量额定容量 额定频率额定频率

10、. .电特性电特性 外特性外特性：当输入电压不变时，变压器的输出电压随：当输入电压不变时，变压器的输出电压随次级电流的变化关系。次级电流的变化关系。电压调整率电压调整率U U：表示从空载到额定负载时，次级表示从空载到额定负载时，次级电压变化的数值和次级额定电压（即空载电压）之比，电压变化的数值和次级额定电压（即空载电压）之比， 23第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器四、变压器额定值与电特性四、变压器额定值与电特性 变压器的损耗和效率变压器的损耗和效率 %10022NonUUUUFecuPPP%100%1002212PPPPP损耗：损耗： 效率：效率： 一般变压器在额定负载时，一般

11、变压器在额定负载时，都在都在90%以上。以上。 20200909- -2 224第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器五、特殊变压器五、特殊变压器 . .自耦变压器自耦变压器aaKUUKNNUU122121安全安全! !25第二章第二章 磁性器件磁性器件2-2变压器变压器五、特殊变压器五、特殊变压器 . .电压互感器电压互感器. .电流互感器电流互感器 21UKUuU2最大值为最大值为100伏伏 21IKIiI2最大值为最大值为5安培安培 串串并并26第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 一、分类一、分类. .直流与交流直流与交流 . .空心、铁心、电子电抗器空

12、心、铁心、电子电抗器 电子电抗器电子电抗器? ?STTSTT电源电源(surface tension transfer)(surface tension transfer)27第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 二、典型电抗器二、典型电抗器电感值计算电感值计算定义：每单位电流在电抗线圈内产生的磁定义：每单位电流在电抗线圈内产生的磁 通链大小通链大小2002009 9-2-228第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 二、典型电抗器二、典型电抗器29第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 二、典型电抗器二、典型电抗器30第二章第二章

13、 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 二、典型电抗器二、典型电抗器31第二章第二章 磁性器件磁性器件2-3 2-3 电抗器电抗器 二、典型电抗器二、典型电抗器232第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管3-3 3-3 晶闸管（晶闸管（SCR)SCR)3-4 3-4 晶体管晶体管3-5 3-5 新型复合场控器件新型复合场控器件3-6 3-6 功率集成电路功率集成电路返回主页返回主页33第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 一、电力电子器件的一、电力电子器件的分类分类 1 按不同的开关特性分按不

14、同的开关特性分: 不控器件不控器件 二极管二极管 半控型器件半控型器件 SCR 全控型器件全控型器件 GTR/ GTO/ MOSFET/ IGBT 34第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述2 根据器件体内电子和空穴两种载流子参根据器件体内电子和空穴两种载流子参 与导电的情况分与导电的情况分 :双极型双极型 PN，SCR (二种载流子二种载流子 )单极型单极型 MOSFET/SIT (一种载流子一种载流子 )混合型混合型 IGBT（复合器件）复合器件）35第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 3 根据控制信号的不同分根据控制信号的不同分:

15、电流控制型电流控制型 电压控制型电压控制型 36第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 2 237第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、电力电子器件的符号表示法电力电子器件的符号表示法 38第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、电力电子器件的符号表示法电力电子器件的符号表示法 二极管二极管电力晶体管电力晶体管39第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 二、二、电力电子器件的符号表示法电力电子器件的符号表示法 晶闸管晶闸管可关断可关断晶闸管晶闸管40第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3

16、-1 概述概述 二、二、电力电子器件的符号表示法电力电子器件的符号表示法 MOSFETMOSFETIGBTIGBT41第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较1.参数和特性的比较参数和特性的比较 42第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较1.参数和特性的比较参数和特性的比较 43第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较1.参数和特性的比较

17、参数和特性的比较 44第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较1.参数和特性的比较参数和特性的比较 45第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较1.参数和特性的比较参数和特性的比较 46第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较2.应用范围的比较应用范围的比较 47第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种

18、电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较2.应用范围的比较应用范围的比较 48第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-1 3-1 概述概述 三、三、各种电力电子场控器件的比较各种电力电子场控器件的比较2.应用范围的比较应用范围的比较 49第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管 一、一、结构结构50第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管 一、一、结构结构51第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管 二、性能参数及型号二、性能参数及型号 .参数参数 52第三章第三

19、章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管 二、性能参数及型号二、性能参数及型号 .参数参数 53第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极管大功率二极管 .性能性能.型号型号 三、工作原理三、工作原理 概念：导通惯性、阻断惯性、存贮时间 54第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-2 3-2 大功率二极大功率二极管管 .性能性能.型号型号 三、工作原理三、工作原理 55第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-3 3-3 晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 一、一、结构结构56第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-3 3-3 晶闸管

20、（晶闸管（SCRSCR） 一、一、结构结构57第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 二、参数、性能、型号二、参数、性能、型号.参数参数 58第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 二、参数、性能、型号二、参数、性能、型号.参数参数 59第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 二、参数、性能、型号二、参数、性能、型号.性能性能.型号型号 60第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 二、参数、性能、型号二、参数、性能、型号

21、.性能性能.型号型号 61第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理62第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理自持导通自持导通63第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 三、工作原理三、工作原理晶闸管导通的条件是：阴阳极间必须施晶闸管导通的条件是：阴阳极间必须施加正向电压，极对阴极施加正的控制电流加正向电压，极对阴极施加正的控制电流 晶闸管在正向电压时是可控的，在反向晶闸管在正向电压时是可控的，在反向电压时则完全处于

22、关断状态，也就是说它电压时则完全处于关断状态，也就是说它具有单向导电性质具有单向导电性质 晶闸管一旦触发导通，控制极便失去作晶闸管一旦触发导通，控制极便失去作用，即元件的可控性是不可逆的用，即元件的可控性是不可逆的 64第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 四、四、特种晶闸管特种晶闸管 快速晶闸管快速晶闸管 双向晶闸管双向晶闸管 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管逆导晶闸管逆导晶闸管 65第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-33-3晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 四、四、特种晶闸管特种晶闸管 快速晶闸管快速晶闸管 双向晶闸管双向晶闸管 门极可

23、关断晶闸管门极可关断晶闸管逆导晶闸管逆导晶闸管 66第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 一、一、双极型大功率晶体管（双极型大功率晶体管（GTRGTR）. .结构结构 . .主要参数主要参数 . .特性特性 09-0309-0367第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 一、一、双极型大功率晶体管（双极型大功率晶体管（GTRGTR）. .结构结构 . .主要参数主要参数 . .特性特性 68第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 一、一、双极型大功率晶体管（双极型大功率晶体管（GTRGTR）. .结构结构 . .主要参数主要参数 .

24、 .特性特性 69第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 一、一、双极型大功率晶体管（双极型大功率晶体管（GTRGTR）. .特性特性 70第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 一、一、双极型大功率晶体管（双极型大功率晶体管（GTRGTR）. .特性特性 安全工作区安全工作区71第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .结构结构72第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .结构结

25、构73第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .结构结构74第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET）. .主要参数主要参数75第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 76第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 MOSFETMOSF

26、ETGTRGTR77第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-4晶体管晶体管 二、二、功率场效应管（功率场效应管（MOSFETMOSFET） . .特性特性 3 378第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT） . .结构结构 79第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT） . .结构结构 80第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一

27、、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT） 2. 2. 主要参数主要参数 3. 3. 性能性能 81第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT） 2. 2. 主要参数主要参数 3. 3. 性能性能 82第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）擎住效应与安全工作区擎住效应与安全工作区 qingqing83第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控

28、器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）擎住效应与安全工作区擎住效应与安全工作区 C C擎住效应擎住效应84第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）擎住效应与安全工作区擎住效应与安全工作区 85第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）4. IGBT模块模块 86第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型

29、复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）87第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）88第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）89第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）90第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型

30、复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）91第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 一、一、绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型晶体管（IGBTIGBT）92第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 二、静电感应晶体管（二、静电感应晶体管（SITSIT）1.结构结构2 .参数参数3 .性能性能 93第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 三、静电感应晶闸管三、静电感应晶闸管1.结构结构2. 参数参数3 .性能性能 94

31、第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 三、静电感应晶闸管三、静电感应晶闸管 1.结构结构2. 参数参数3 .性能性能 95第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 三、静电感应晶闸管三、静电感应晶闸管 1.结构结构2. 参数参数3 .性能性能 96第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 四、四、MOS栅控晶闸管（栅控晶闸管（MCT） 1.结构结构2 .参数参数3 .性能性能 97第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 四、四、MOS栅控

32、晶闸管（栅控晶闸管（MCT） 1.结构结构2. 参数参数3 .性能性能 98第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-5新型复合场控器件新型复合场控器件 四、四、MOS栅控晶闸管（栅控晶闸管（MCT） 1.结构结构2 .参数参数3. 性能性能 99第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路 PIC（Power Integrated Circuit）是指功率在是指功率在1W以上，具有逻辑、控制、保护、以上，具有逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等功能的集成电路传感、检测、自诊断等功能的集成电路 一、分类一、分类 高压集成电路（高压集成电路（HVICHVIC）智能功

33、率集成电路（智能功率集成电路（SPICSPIC）PIC实现了集成电路功率化、功率器件集实现了集成电路功率化、功率器件集成化，使功率和信息相统一，成为机电一体成化，使功率和信息相统一，成为机电一体化的接口。化的接口。 100第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路智能化体现：控制功能、接口功能和保护智能化体现：控制功能、接口功能和保护功能。功能。 1智能功率开关智能功率开关 101第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路智能化体现：控制功能、接口功能和保护智

34、能化体现：控制功能、接口功能和保护功能。功能。 1智能功率开关智能功率开关 102第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路2.步进电动机智能控制电路步进电动机智能控制电路 103第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路2.步进电动机智能控制电路步进电动机智能控制电路 104第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路3 .智能励磁器智能励磁器 105第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3

35、-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路3 .智能励磁器智能励磁器 106第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路4 .无刷直流电机，专用无刷直流电机，专用IC 107第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路4 .无刷直流电机，专用无刷直流电机，专用IC 108第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路二、智能功率集成电路二、智能功率集成电路5. 逆变器用功率集成电路逆变器用功率集成电路 109第三章

36、第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路三、高压集成电路三、高压集成电路 1. 300V全桥全桥HVIC 2. 300V视频放大器视频放大器HVIC 3. SP600HVIC 110第三章第三章 电力电子器件电力电子器件 3-6功率集成电路功率集成电路三、高压集成电路三、高压集成电路 1. 300V全桥全桥HVIC 2. 300V视频放大器视频放大器HVIC 3. SP600HVIC 111第四章第四章 测控器件测控器件 4-1概述概述4-2集成脉冲触发器集成脉冲触发器4-3频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件4-4晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件4-5光电耦合器光电耦

37、合器4-6电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件返回主页返回主页112第四章第四章 测控器件测控器件 4-1 概述概述 一、作用一、作用 驱动功率器件正常工作，检测输出信号驱动功率器件正常工作，检测输出信号保证电源稳定工作保证电源稳定工作 二、类型二、类型驱动作用器件驱动作用器件 脉冲触发器脉冲触发器脉宽调制器脉宽调制器器件管驱动器件器件管驱动器件光电耦合器光电耦合器113第四章第四章 测控器件测控器件 4-1 概述概述 二、类型二、类型检测元件检测元件 互感器互感器分流器分流器电阻器电阻器霍尔传感器霍尔传感器 4 4114第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触

38、发器 一、一、类型类型 国产常用集成触发器有国产常用集成触发器有KC（KJ）系列。系列。其中应用最多为其中应用最多为KC04（KJ004）。）。 KC04115第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 二、二、结构组成结构组成 116第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 二、二、结构组成结构组成 117第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 三、三、工作原理工作原理 118第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 三、三、工作原理工作原理 119第四章第四章 测控器件测控器件

39、4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 四、四、应用应用 120第四章第四章 测控器件测控器件 4-2 集成脉冲触发器集成脉冲触发器 四、四、应用应用 121第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 一、一、分类分类 电力电源中常用两种调制方式电力电源中常用两种调制方式, PWM和和PFM。PWM器件型号很多，功能不器件型号很多，功能不尽相同，实际中最常用。尽相同，实际中最常用。 5 5122第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 二、二、结构结构 123第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器频率及脉宽调

40、制器件件 二、二、结构结构 124第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 三、三、工作原理工作原理 125第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 三、三、工作原理工作原理 126第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 四、四、应用应用 127第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 四、四、应用应用 128第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器件频率及脉宽调制器件 四、四、应用应用 时间常数（频率）时间常数（频率） )3 . 1

41、67. 0(/1121DTTRRCttf129第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器频率及脉宽调制器件件 四、四、应用应用 时间常数（频率）时间常数（频率） 130第四章第四章 测控器件测控器件 4-3 频率及脉宽调制器频率及脉宽调制器件件 四、四、应用应用 时间常数（频率）时间常数（频率） 131第四章第四章 测控器件测控器件 4-4 晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件 一、一、分类分类 555时基电路、音频功放、时基电路、音频功放、EXB841 132第四章第四章 测控器件测控器件 4-4 晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件 二、二、结构结构 133第四章第四章 测控器件测控

42、器件 4-4 晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件 二、二、结构结构 134第四章第四章 测控器件测控器件 4-4 晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件 三、三、应用应用 135第四章第四章 测控器件测控器件 4-4 晶体管驱动晶体管驱动IC器件器件 三、三、应用应用 136第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 一、一、分类分类 低速、高速低速、高速单光耦、四光耦单光耦、四光耦 137第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 二、二、结构结构 138第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 二、二、结构结构 139第四章第四章 测控器件测

43、控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 三、三、工作原理工作原理 140第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 三、三、工作原理工作原理 141第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 四、应用四、应用 142第四章第四章 测控器件测控器件 4-5 光电耦合器光电耦合器 四、应用四、应用 143第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 一、一、电压测试器件电压测试器件 1.电阻器电阻器 2.互感器互感器 3. 3.霍尔器件霍尔器件 144第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信

44、号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 1.分流器分流器 2.互感器互感器 3. 3.霍尔器件霍尔器件结构结构145第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 1.分流器分流器 2.互感器互感器 3. 3.霍尔器件霍尔器件结构结构146第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 工作原理工作原理CHHBIKV147第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 应用应

45、用148第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 应用应用149第四章第四章 测控器件测控器件 4-6 电压、电流信号测试器件电压、电流信号测试器件 二、二、电流测试器件电流测试器件 应用应用150第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电路的驱动电路返回主页返回主页151第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1

46、晶闸管触发电路晶闸管触发电路 一、一、晶闸管触发电路要求晶闸管触发电路要求1.触发信号应有合适的功率（电压电流）触发信号应有合适的功率（电压电流） 2.触发信号的起始时刻应满足主电路的要求触发信号的起始时刻应满足主电路的要求（同步）（同步） 3.触发脉冲应有一定的宽度，以保证晶闸管触发脉冲应有一定的宽度，以保证晶闸管在需要导通的区域都能可靠地开通在需要导通的区域都能可靠地开通 4.触发电路的波形应满足主电路的需要（前触发电路的波形应满足主电路的需要（前沿陡度和强触发要求）沿陡度和强触发要求） 152第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 一、一

47、、晶闸管触发电路要求晶闸管触发电路要求153第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 二、二、触发电路种类触发电路种类 1.单结晶体管式单结晶体管式 2.晶体管式晶体管式 3.运放式运放式 4.集成触发器式集成触发器式 154第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 三、三、输出级输出级 1. 1.直接输出直接输出 155第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 三、三、输出级输出级 1. 1.直接输出直接输出 156第五章第五章 电力电子器件的驱动电

48、力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 三、三、输出级输出级 1. 1.直接输出直接输出 157第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 三、三、输出级输出级 2. 2.隔离输出隔离输出 158第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-1 晶闸管触发电路晶闸管触发电路 三、三、输出级输出级 2. 2.隔离输出隔离输出 159第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 一、一、门极开通电路门极开通电路与普通晶闸管相似。需前沿陡、宽度与普通晶闸管相似。需前沿陡、宽度窄、导通

49、期间维持电流大窄、导通期间维持电流大 160第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 二、二、门极关断与阴极间加反压门极关断与阴极间加反压 161第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 二、二、门极关断与阴极间加反压门极关断与阴极间加反压 162第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 三、三、门极反偏电路门极反偏电路 GTO承受承受du/dt能力差，为防止误触发，设置反偏电路能力差，为防止误触发，设置反偏电路 163第五章第五章 电力电子器件

50、的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 三、三、门极反偏电路门极反偏电路 GTO承受承受du/dt能力差，为防止误触发，设置反偏电路能力差，为防止误触发，设置反偏电路 164第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电路门极驱动电路 四、四、应用实例应用实例 165第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-2 GTO门极驱动电门极驱动电路路 四、四、应用实例应用实例 166第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 一、一、基本要求基本要求 1.晶体管开关时

51、应有尽可能小的开关时间晶体管开关时应有尽可能小的开关时间2.2.持续导通时管子应有尽可能小的管压降，持续导通时管子应有尽可能小的管压降，但管子又不应该进入深度饱和状态但管子又不应该进入深度饱和状态 3.关断状态时管子应有能力承受尽可能高的关断状态时管子应有能力承受尽可能高的阻断电压阻断电压 4.基极驱动电路和控制信号在电气上应是隔基极驱动电路和控制信号在电气上应是隔离的，对此可采用光电隔离或变压器隔离方离的，对此可采用光电隔离或变压器隔离方式。式。 167第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 一、一、基本要求基本要求 16

52、8第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 一、一、基本要求基本要求 169第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 二、二、抗饱和电路抗饱和电路 1. 1.作用作用 2. 2.电路形式及工作原理电路形式及工作原理 170第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电大功率晶体管基极驱动电路路 二、二、抗饱和电路抗饱和电路 1. 1.作用作用 2. 2.电路形式及工作原理电路形式及工作原理 171第五章第五章 电力电子器件的

53、驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电大功率晶体管基极驱动电路路 二、二、抗饱和电路抗饱和电路 1. 1.作用作用 2. 2.电路形式及工作原理电路形式及工作原理 172第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电大功率晶体管基极驱动电路路 二、二、抗饱和电路抗饱和电路 1. 1.作用作用 2. 2.电路形式及工作原理电路形式及工作原理 173第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 三、三、应用实例应用实例174第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3

54、大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 三、三、应用实例应用实例175第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-3 大功率晶体管基极驱动电路大功率晶体管基极驱动电路 三、三、应用实例应用实例176第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电路的驱动电路 一、一、功率功率MOSFETMOSFET的驱动的驱动 电路简单，无需特殊电路电路简单，无需特殊电路 177第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 一、一、功率功率MOSFETMOSFET的驱动

55、的驱动 电路简单，无需特殊电路电路简单，无需特殊电路 178第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 +UGE大大 RG小小 179第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 +UGE大大RG小小 180第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBT

56、IGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 +UGE大大RG小小 181第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 182第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 183第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动

57、要求驱动要求 184第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 185第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 186第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 1. 1.驱动要求驱动要求 187第五章第五章 电力电子器件的驱动电

58、力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 2. 2.应用实例应用实例 188第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 2. 2.应用实例应用实例 189第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSFET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 2. 2.应用实例应用实例 190第五章第五章 电力电子器件的驱动电力电子器件的驱动 5-4 IGBT和功率和功率MOSF

59、ET的驱动电的驱动电路路 二、二、IGBTIGBT驱动驱动 2. 2.应用实例应用实例 191第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保护电路6-1 概述概述6-2 晶闸管保护晶闸管保护6-3 全控型电力半导体器件的保护全控型电力半导体器件的保护6-4 电力半导体器件过热保护电力半导体器件过热保护返回主页返回主页192第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保护电路6-1 概述概述 一、一、必要性必要性二、种类二、种类半控器件保护半控器件保护-晶闸管晶闸管 全控器件保护全控器件保护GTR，IGBT 按器件分按器件分 193第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保

60、护电路6-2 晶闸管保护晶闸管保护 一、一、过电流保护过电流保护 （一）、过载能力（一）、过载能力 晶闸管的过载能力主要受结温的限制。晶闸管的过载能力主要受结温的限制。 2IT（AV）0.5S 3 IT（AV）60ms 6 IT（AV）20ms 194第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保护电路6-2 晶闸管保护晶闸管保护 一、一、过电流保护过电流保护 （一）、过载能力（一）、过载能力 1快速熔断器快速熔断器 快熔用作短路保护是合适的，但不宜作快熔用作短路保护是合适的，但不宜作过载保护过载保护 195第六章第六章 电力电子器件的保护电路电力电子器件的保护电路6-2 晶闸管保护晶闸