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1.2.3 电力电子器件的分类

加油站 1——按器件的开关控制特性分类

电力电子器件按器件的开关控制特性可以分为以下三类。

1)不可控器件

器件本身没有导通、关断控制功能,需要根据外电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件,如电力二极管(Power Diode-PD)。

2)半控型器件

通过控制信号只能控制其导通,不能控制其关断的电力电子器件称为半控型器件,如晶闸管(SCR)(Thyristor)及其大部分派生器件。

3)全控型器件

通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件,称为全控型器件,如门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor—GTO)、功率场效应管(Power MOSFET—P-MOSFET)、电力晶体管(Giant transistor—GTR)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor—IGBT)。

半控型器件和全控型器件常统称为可控开关,产生开关控制信号的电路称为触发电路(一般指晶闸管)或驱动电路(一般指全控型器件)。

加油站 2——按控制信号的性质分类

电力电子器件按控制信号的性质不同可分为两种。

1)电流控制型器件

电流型控制器件要求控制信号有一定的电流强度,如晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT(集成门极换流晶闸管)等。

2)电压控制型器件

电压控制型器件的控制极需要施加一定的电压信号,而需要的控制电流很小(一般在毫安级),主要通过在控制极产生的电场来控制器件的导通和关断,因此也称为场控型器件。代表器件为电力MOSFET和IGBT。

中转站——电力电子器件的基本特性

在电力电子电路中,能实现电能的变换和控制的半导体电子器件称为电力电子器件。

(1)电力电子器件一般都工作在开关状态。通态时,阻抗很小,接近于短路,管压降接近于零,流过它的电流由外电路决定;断态时,阻抗很大,接近于开路,电流几乎为零,管子两端电压由电源决定。电力电子器件的理想开关模型如图 1-1所示。

图 1-1 电力电子器件的理想开关模型

(2)电力电子器件的开关状态由外电路(驱动电路)来控制。

(3)在工作中器件的功率损耗(通态损耗、断态损耗、开关损耗——即器件在开通与关断的转换过程中产生的损耗)很大。为保证不因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏,在其工作时一般都要安装散热器。

想一想

(1)《电业安全工作规程》规定以对地电压250V为高、低压电工元器件的界限,而《国家电网公司电力安全工作规程(变电站和发电厂电器部分)(试行)》规定 1000V为高、低压电工元器件的界限,这两个规定有矛盾吗?请谈谈你的看法。

(2)低压电器是如何分类的?

(3)为什么要规定电气的防护等级?

(4)按器件的开关控制特性,电力电子器件可以分为哪几类? W7+yByQFGZUZcbQmN6VHCZwqFxGF7TmAZOE0kcmpu16ytqEbmK5DI5i33FuO5Ocy

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