.無(wú)錫市技工院教案首授課日期

2.24班課題：

組

自動(dòng)化變頻器常用電力電子器件教學(xué)目的要求：了解變頻器中常用電力電子器件的外形和符號(hào)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：：2.常用電力電氣器件的符號(hào)及特性難點(diǎn)：常用電力電氣器件的特性授課方法：

教學(xué)參考及教具（含多媒體教學(xué)設(shè)備《變頻器原理及應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社王延才主編授課執(zhí)行情況及分析：在授課中，主要從外形結(jié)構(gòu)、符號(hào)、特性等幾方面對(duì)變頻器中常用的電力電子器件進(jìn)行介紹。通過(guò)本次課的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生已對(duì)常用電力電子器件有了一定的認(rèn)識(shí)，達(dá)到了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。.

.板書(shū)設(shè)計(jì)或授課提綱變頻器常用電力電子器件一、電力二極管PD可承受高電壓、大電流，具有較大耗散功率的二極管。1.構(gòu)2.安特性3.用場(chǎng)合二、晶閘管）1.形及符號(hào)2.構(gòu)晶閘管是四層（ＰＮＰＮ）三（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件。113.閘管的導(dǎo)通和阻斷控制導(dǎo)通控制在閘管的陽(yáng)極A和極K間正向電壓時(shí)在它的門(mén)極G和極K間加正向觸發(fā)電壓，且有足夠的門(mén)極電流。要使導(dǎo)通的晶閘管阻斷，必須將陽(yáng)極電流降低到一個(gè)稱為維持電流的臨界極限值以下。三、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO1.構(gòu)：與普通晶閘管相似2.極控制四、電力晶體管GTR）五、電力場(chǎng)應(yīng)晶體管1.構(gòu)2.性（1轉(zhuǎn)移特性：柵極電壓

與漏極電流

I

D

之間的關(guān)系（輸出特性以—電壓

為參變量反漏極電流I與漏極電壓D

間關(guān)系的曲線簇六、絕緣柵雙極型晶體管）1.構(gòu)2.態(tài)特性.

教學(xué)內(nèi)容復(fù)：1.么是變頻器？2.頻器有哪些應(yīng)用？新引：變頻器是隨著微電子學(xué)電力電技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論等的不斷發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。變頻器的主電路不論是何種形式，都是采用電力電氣器件作為開(kāi)關(guān)器件。因此，電氣電子器件是變頻器發(fā)展的基礎(chǔ)。本次課我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)變頻器中常用的電力電子器件。講新：一、電力二極管PD可承受高電壓、大電流，具有較大耗散功率的二極管。電力二極管與普通二極管的結(jié)構(gòu)作原理和伏安特性相似但它的主要參數(shù)和選擇原則等不盡相同。1.構(gòu)

.備注不可控的單向?qū)ㄆ骷娏ΧO管的內(nèi)部也是一個(gè)結(jié)其面積較大，電力二極管引出了兩個(gè)極，分別稱為陽(yáng)極A和極K電力二極管的功耗較大，它的外形有螺旋式和平板式兩種。伏安特性：電力二極管陽(yáng)極和陰極間的電壓和流過(guò)管子的電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。

（1正向特性當(dāng)零逐漸增大向電壓時(shí)，開(kāi)始陽(yáng)極電流很小，這一段特性曲線很靠近橫坐標(biāo)。當(dāng)正向電壓大于0.5V時(shí)，正向陽(yáng)極電流急劇上升，管子正向?qū)?。如果電路中不接限流元件，二極管將被燒毀。硅二極管的開(kāi)啟電壓為V左，鍺二極管的開(kāi)啟電壓為0.1V左。（2反特性當(dāng)二極管加上反向電壓時(shí)，起始段的反向漏電流也很小，而且隨著反向電壓的增加，反向漏電流只是略有增大，但當(dāng)反向電壓增大到反向不重復(fù)峰值電壓值時(shí)向電流開(kāi)始急劇增加。如果對(duì)反向電壓不加限制的話，二極管將被擊穿而損壞。.

.3.用場(chǎng)合電力二極管常用于將交流電變換為直流電的整流電路中于具有回饋或續(xù)流的逆變電路中。二、晶閘管SCR硅體閘流管的簡(jiǎn)稱，包括普通晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管和快速晶閘管等。其中普通晶閘管又叫可控硅，常用SCR表。1.形及符號(hào)晶閘管的種類很多，從外形上看主要由螺栓形和平板形兩種，螺栓式晶閘管容量一般為10~200A；平板式晶閘管用于200A3個(gè)出端分別叫做陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極，極叫控制極。2.構(gòu)晶閘管是四層（ＰＮＰＮ）三（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件。113.閘管的導(dǎo)通和阻斷控制導(dǎo)通控制在晶閘管的陽(yáng)極A和極K加正向電壓時(shí)在它的門(mén)極G和極K間加正向觸發(fā)電壓，且有足夠的門(mén)極電流。晶閘管一旦導(dǎo)通門(mén)極即失去控作用因門(mén)極所加的觸發(fā)電壓一般為脈沖電壓晶閘管從阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的過(guò)程稱為觸發(fā)導(dǎo)通極觸發(fā)電流一般只有幾十毫安到幾百毫安晶管導(dǎo)通后，從陽(yáng)極到陰極可以通過(guò)幾百、幾千安的電流。要使導(dǎo)通的晶閘管阻斷，必須將陽(yáng)極電流降低到一個(gè)稱為維持電流的臨界極限值以下。三、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）門(mén)極可關(guān)斷晶閘管，具有普通晶閘管的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，如耐壓高、電流大、控制功率大、使用方便和價(jià)格低；但它具有自關(guān)斷能力，屬于全控器件。在質(zhì)量、效率及可靠性方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，成為被廣泛應(yīng)用的自關(guān)斷器件之一。1.構(gòu)：與普通晶閘管相似，也為PNPN四半體結(jié)構(gòu)、三端（陽(yáng)極A陽(yáng)極K、門(mén)極G器件。2.極控制GTO的發(fā)導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管相似，關(guān)斷則完全同GTO的關(guān)斷控制是靠門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路從門(mén)極抽出Ｐ基的存儲(chǔ)電荷，門(mén)極負(fù)電壓越大，關(guān)斷的越快。2四、電力晶體管GTR）電力晶體管通常又稱雙極型晶體管（BJT一種大功率高反壓晶體管，具有自關(guān)斷能力，并有開(kāi)關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛用于交直流電機(jī)調(diào)速、中頻電源等電力變流裝置中，屬于全控型器件。工作原理與普通中小率晶體相似但主要工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)不于信號(hào)放大，它所承受的電壓和電流數(shù)值較大。五、電力場(chǎng)應(yīng)晶體管電力MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管是對(duì)功率小的電力的工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在功率上有.

因?yàn)閷?dǎo)通后門(mén)極失去控制作用，不能用門(mén)極控制晶閘管的關(guān)斷，所以它是半控器件門(mén)極加負(fù)電壓可使其關(guān)斷，全控器件雙極型全控器件

.所突破的單極性半導(dǎo)體器件，屬于電壓控制型，具有驅(qū)動(dòng)功率小、控制線路簡(jiǎn)單、工作頻率高單型的特點(diǎn)。1.構(gòu)

全控器件，屬于電壓控制2.性（1轉(zhuǎn)移特性：柵極電壓

與漏極電流I之的關(guān)系D當(dāng)

T

時(shí)，

I

D

近似為零；當(dāng)

T

，隨著

的增大I也大I較大時(shí)，I與DDD

的關(guān)系近似為線性。（輸特性以柵—電壓

為參變量反映漏極電流I與漏極電壓D

間關(guān)系的曲線簇

輸出特性可劃分為個(gè)域和Ⅰ、飽和區(qū)Ⅱ、截止區(qū)Ⅲ、雪崩區(qū)Ⅳ。在非飽和區(qū)

較小，當(dāng)

為常數(shù)時(shí)，

I

D

與

幾乎呈線性關(guān)系。在飽和區(qū)，漏電流幾乎不再隨漏源電壓變化

大于一六、絕緣柵雙極型晶體管）

定的電壓值后極PN結(jié)生雪崩擊穿，進(jìn)入雪崩區(qū)Ⅳ，漏電流突然增大，直至器件損壞。絕緣柵雙極型晶體管）是20世紀(jì)年中發(fā)展起來(lái)的一種新型器件，它綜合復(fù)合型了和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，既有GTR耐電壓、電流大的特點(diǎn)，又兼有單極性電驅(qū)動(dòng)器全控器件輸阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小等優(yōu)點(diǎn)。目前在20KHz及以下中等容量變流裝置中得到件了廣泛應(yīng)用已取代了和率的一部分市場(chǎng)成為中小功率電力子設(shè)備的主導(dǎo)器件。.

.1.構(gòu)2.態(tài)特性（1轉(zhuǎn)移特性：集電極電流

I

與柵—射極電壓

GE

之間的相互關(guān)系，與電力MOS場(chǎng)應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)移特性相似電

U

GE

是IGBT能現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵—射極電壓。（2輸出特性：以柵—射電壓

GE

為控制變量時(shí)，集電極電流i與集—射極電壓C

CE

之間的關(guān)系。輸出特性分為區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。七、智能功率模塊IPM成路PIC的種。它將高速度、低功耗的IGBT與柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)電路一體化，具有智能化、多功能、高可靠、