1.2 电力电子发展史
①电子管:1904年诞生,能在真空中对电子流进行控制,并应用于通信和无线电,从而开启了电子技术用于电力领域的先河。
②水银整流器:广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动,甚至用于直流输电。这一时期,各种整流威廉希尔官方网站
、逆变威廉希尔官方网站
、周波变流威廉希尔官方网站
的理论已经发展成熟并广为应用。在这一时期,也应用直流发电机组来变流。
③晶体管:晶体管(transistor)是一种固体半导体器件,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关,基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可做为电流的开关,和一般机械开关(如Relay、switch)不同处在于晶体管是利用电讯号来控制,而且开关速度可以非常之快,在实验室中的切换速度可达100GHz以上。主要分两大类:双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。
ⅰ、晶体管有三个极: 双极性晶体管的三个极,分别由N型跟P型组成发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector); 场效应晶体管的三个极,分别是源极(Source)、栅极(Gate)和漏极(Drain)。
ⅱ、晶体管因为有三种极性,所以也有三种的使用方式,分别是发射极接地(又称共射放大、CE组态)、基极接地(又称共基放大、CB组态)和集电极接地(又称共集放大、CC组态、发射极随隅器)。
ⅲ、在双极性晶体管中,射极到基极的很小的电流,会使得发射极到集电极之间,产生大电流;在场效应晶体管中,在栅极施加小电压,来控制源极和泄极之间的电流。
ⅳ、在模拟威廉希尔官方网站
中,晶体管用于放大器、音频放大器、射频放大器、稳压威廉希尔官方网站
;在计算机电源中,主要用于开关电源。晶体管也应用于数字威廉希尔官方网站
,主要功能是当成电子开关。数字威廉希尔官方网站
包括逻辑门、随机存取内存(RAM)和微处理器。
④晶闸管:晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子威廉希尔官方网站
中。
ⅰ、晶闸管导通条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件,在威廉希尔官方网站
中用文字符号为"V"、"VT"表示(旧标准中用字母"SCR"表示)。
ⅱ、晶闸管在工作过程中,它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接,组成晶闸管的主威廉希尔官方网站
,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制威廉希尔官方网站
。晶闸管为半控型电力电子器件,它的工作条件如下:
1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流性,即可控特性。
3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。
4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。
注意:晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件,属于半控型器件。对晶闸管威廉希尔官方网站
的控制方式主要是相位控制方式,简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
⑤全控型器件和电力电子集成威廉希尔官方网站
(PIC)
70年代后期,以门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是,通过对门极(基极、栅极)的控制既可使其开通又可使其关断。
采用全控型器件的威廉希尔官方网站
的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。相对于相位控制方式,可称之为斩波控制方式,简称斩控方式。
在80年代后期,以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为代表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合,综合了两者的优点。与此相对,MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)复合了MOSFET和GTO。
1.2 电力电子发展史
①电子管:1904年诞生,能在真空中对电子流进行控制,并应用于通信和无线电,从而开启了电子技术用于电力领域的先河。
②水银整流器:广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动,甚至用于直流输电。这一时期,各种整流威廉希尔官方网站
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的理论已经发展成熟并广为应用。在这一时期,也应用直流发电机组来变流。
③晶体管:晶体管(transistor)是一种固体半导体器件,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关,基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可做为电流的开关,和一般机械开关(如Relay、switch)不同处在于晶体管是利用电讯号来控制,而且开关速度可以非常之快,在实验室中的切换速度可达100GHz以上。主要分两大类:双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。
ⅰ、晶体管有三个极: 双极性晶体管的三个极,分别由N型跟P型组成发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector); 场效应晶体管的三个极,分别是源极(Source)、栅极(Gate)和漏极(Drain)。
ⅱ、晶体管因为有三种极性,所以也有三种的使用方式,分别是发射极接地(又称共射放大、CE组态)、基极接地(又称共基放大、CB组态)和集电极接地(又称共集放大、CC组态、发射极随隅器)。
ⅲ、在双极性晶体管中,射极到基极的很小的电流,会使得发射极到集电极之间,产生大电流;在场效应晶体管中,在栅极施加小电压,来控制源极和泄极之间的电流。
ⅳ、在模拟威廉希尔官方网站
中,晶体管用于放大器、音频放大器、射频放大器、稳压威廉希尔官方网站
;在计算机电源中,主要用于开关电源。晶体管也应用于数字威廉希尔官方网站
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④晶闸管:晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子威廉希尔官方网站
中。
ⅰ、晶闸管导通条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件,在威廉希尔官方网站
中用文字符号为"V"、"VT"表示(旧标准中用字母"SCR"表示)。
ⅱ、晶闸管在工作过程中,它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接,组成晶闸管的主威廉希尔官方网站
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。晶闸管为半控型电力电子器件,它的工作条件如下:
1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流性,即可控特性。
3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。
4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。
注意:晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件,属于半控型器件。对晶闸管威廉希尔官方网站
的控制方式主要是相位控制方式,简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
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70年代后期,以门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是,通过对门极(基极、栅极)的控制既可使其开通又可使其关断。
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的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。相对于相位控制方式,可称之为斩波控制方式,简称斩控方式。
在80年代后期,以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为代表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合,综合了两者的优点。与此相对,MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)复合了MOSFET和GTO。
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