电力电子

電力電子講義課程內容：電力電子簡介元件之介紹輔助助電路介紹迴授控制電路之介紹功率轉換架構電力電子簡介(一)目的：控制一功率源到一負載之間之電功率轉換種類：交流直流(ACDC)直流直流(DCDC)直流交流(DCAC)交流交流(ACAC)電力電子簡介(二)設計考量點：效率之考量功率半導体之選用種類額定電壓值額定電流值溫度之考量電氣之隔離功率元件之介紹磁性元件之介紹電感器變壓器開關元件之介紹BjT■IGBTMOSFET■SCRGTO■TRIAC整流元件之介紹二極体蕭特基二極体電磁學原理(一)•法拉第定律：若通過導體之總磁通量有變化，導体會感應一電壓。此感應電動勢與總磁通之變化量成正比，但方向相反。dtdldEV.)(`總磁通N電磁學原理(二)•安培定律：磁場強度沿封閉路徑的線績分等於通過該路徑包圍之表面總電流。HlNIldHNI.電磁學原理(三)•磁場強度與磁通密度В之關係HB物質導磁率:0r自由空間導磁率:web/m104270:相對導磁率r電磁學原理(四)•常見物質之表：r電磁學原理(五)•磁通量Ф與磁通密度В之關係•常見磁學單位一覽表AdB.電磁學原理(六)•磁路：利用電路之關念分析磁性元件電路磁路電壓（電動勢）V磁動勢NI電流I磁通Φ電阻磁阻關係式關係式AlRAlIRVNI電感器(一)•電感：儲存能量於磁場之元件•電感L、總磁通λ及電流i之關係Li具均質磁導率磁芯的電感(一)•環型磁芯，如圖：L：電感，單位：亨利（henry）N：線圈闸數A：磁路之截面積l：磁路長度lANL2具均質磁導率磁芯的電感(二)•E型磁芯，如圖：221122AlAlNL具異質磁導率磁芯的電感•如圖glANLrcc20)(在高導磁率若rcclggANL20電感器(二)•電感儲存能量密度•電感總儲存能量2.212BHBwgccvBvBW02222高導磁率磁芯体積:cv空氣氣隙体積:gv隙中所以較多能量儲存於氣,0c變壓器(一)•變壓器：具電氣隔離且磁藕合的多組電感所組成的元件。•繞組的端點處（以點號為標記）為電壓的等極性處。•各繞組的外加電壓或感應電壓為：•儲存於磁芯的能量,3,2,1idtdNdtdviiii)(:磁通鍊個繞組的總磁通第iii:個繞組交鍊的磁通共用磁通與第idtivivWm2211i:個繞組的匝數第iN變壓器(二)•如圖為三組繞組所組成之變壓器。左邊繞組稱為一次繞組（一次側），其它稱為二次繞組（二次側）理想兩繞組變壓器•磁芯為均勻同質＝＞兩側電壓比•變壓器不儲存能量＝＞兩側電流比•兩側繞組阻抗比22112121,NvNvdtddtddtdmm121222110iNNiivivWm12122ZNNZ非理想兩繞組變壓器(一)•考慮漏磁、各繞組的串聯電組、渦流損失及磁滯損失。如圖非理想兩繞組變壓器(二)•一次側、二次側電壓可分別表示為：•或dtdiLNNdtdiLvdtdiLdtdiLvmmkmmk12222111dtdiLdtdiMvdtdiMdtdiLv2221221111功率MOSFET(一)•符號：•I-V特性曲線：功率MOSFET(二)•低頻等效電路：••中高頻等效電路功率MOSFET(三)•導通狀態特性導通損失為：臨界電壓：導通內阻：•截止狀態特性■■)(2ondsdsONrIPTV)(ONDSrmmrONDS100~9)(gsVDSSBV功率MOSFET(四)•安全操作區功率MOSFET(五):常見參數閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(一)•符號•I-V特性曲線：閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(二)•等效電路•安全操作區閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(三)•常見參數閘極絕緣雙載子電晶體(IGBT)(四)•常見參數功率二極体(一)快速功率二体承載大電流具高逆向電壓＞＝400V快速on-off切換特性，蕭特基二極体（Schottkydiod）蕭特基二極体（Schottkydiod）承載大電流，1~300A更快速on-off切換特性，較低導通電壓，0.25~0.3V反向耐壓較低，45~100Vnstrr10功率二極体(一):主要參數