第一章电力电子器件
重点和难点： 一、电力二极管特性
静态特性主要是指其伏安特性，而动态特性是由于结电容的存在，电力二极管在零偏置、正向偏置和反向偏置者三种状态之间转换的时候，必然要要经历一个过渡过程，在这些过渡过程中，PN结的一些区域是需要一定的时间来调整其带电的状态，因而其电压－电流特性不能用通常所说的伏安特性来描述，而是随时间变化的；电力二极管的正向平均电流是指其长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下其允许流过的最大公频正旋半波电流的平均值；电力二极管的正向压降是指在指定的温度下，流过某一指定的稳定正向电流时对应的正向压降。 二、晶闸管的工作原理
参见教材P16，当对晶闸管施以正向电压且门极有电流注入则导通，当对其施以反相电压时晶闸管截止，而把正向电压改为反向电压或使的流过晶闸管的电流降低到接近与零的某一个数值时晶闸管关断。 三、MOSFET、IGBT的工作原理
1、电力MOSFET的工作原理
（1）截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。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。
（2）导电：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 。
2、IGBT的结构和工作原理
（1）三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
（2）驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。导通：uGE大于开启电压 U＝GE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。通态压降：电导调制 效应使电阻RN减小，使通态压降减小。关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。 四、电力二极管工作原理
电力二极管工作原理与信息电子电路中的二极管的工作原理时一样的，都是以半导体PN结为基础的，电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
例题一、如何用万用表判别普通晶闸管的极性？如何用万用表判别双向晶闸管的极性？
答：1、选用R×100档，当黑笔接某一电极，红笔依次碰触另外两个电极，若
有一次阻值很小，另一次阻值很大，则黑笔接的是门极，在阻值小时红笔接的是阴极，在阻值大时红笔接的是阳极。
2a、根据T2与G相距较近，正反向电阻仅为几十?，而T1-T2、T1-G为∞，
选用R×10档判断T1；
2b、假设T2、G，用Ⅰ+、Ⅲ-方式判别、验证。
例题二、如图1.1所示，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Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。
图1.1
1解：a) Id1=2??4Imsin(?t)???Im2(?1)?0.2717Im2?2
1 I1=2?1 b) Id2=?2(Imsin?t)d(wt)???4?Im31??0.4767Im242?
???4Imsin?td(wt)?Im2(?1)?0.5434Im22
1I2=
?2(Imsin?t)d(wt)???4?2Im31??0.6741Im242?
1 c) Id3=2???20Imd(?t)?1Im4
1 I3=2?
??20Im2d(?t)?1Im2
第二章整流电路
重点和难点：
一、单相桥式全控整流电路波形分析及参数定量计算
1、带电阻负载的工作情况 （1）电路结构如图2.1所示
图2.1
（2）工作原理及波形分析如图2.2所示
VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。
VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。
图2.2
（3）数量关系
Ud?1????2U2sin?td(?t)?22U21?cos?1?cos??0.9U2?222、带阻感负载的工作情况 （1）电路结构如图2.3所示
图2.3
（2）工作原理及波形分析如图2.4所示
u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4并不关断。至ωt=π+a 时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2和VT3两管导通。 VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。
图2.4
（3）数量关系
Ud????1???2U2sin?td(?t)?22?U2cos??0.9U2cos?例题一、已知全波整流电路由一只晶闸管和一只二极管组成，U2=220伏， ?=60?，求：
⑴Ud表达式 ⑵ud、id波形 ⑶uVT、uVD波形
解：波形如图2.5所示。
ud 02U2? ? 0 ?? uVT 2uVD 0 2U ??2 图2.5
2U2sin?td?t?12??? 22U2
Ud?12??????02U2sin?td?t?0.45U23?cos?2
例题二、具有中点二极管的单相半控
桥式整流电路如图所示。 求：
⑴?=90?时的ud ⑵Ud表达式 ⑶Udmax、Udmin ⑷uVT1、uVD3波形
解：①设在?的期间，VT1、VT2未触发导通，电路正半周时，下面一组
VD3和VD2变压器二次电压U2工作，
导通；负半周时，上面一组变压器电压U2工作，VD3和VD1导通。当在某时刻触发VD1、VD2使之导通时，电路恢复为单桥相式半控整流电路，Ud的波形如图所示。
⑴、?=90?时的ud如图2.6所示。 ⑵、
?Ud?1???02U2sin?td?t?1???2?2U2sin?td?t
2?U2(3?cos?)
⑶、?=0?时
Udmax?42?U2