世界上有兩種電

??一種是交流電，

它的方向一會(huì)兒正一會(huì)兒負(fù)

??一種是直流電，

它的方向從來不變

我們家里插座里的電

就是交流電

電池發(fā)出的電

就是直流電

有時(shí)候，我們需要把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，比如手機(jī)充電器，

有時(shí)候，我們需要把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，比如數(shù)據(jù)中心的不間斷電源，

有時(shí)候，我們需要把直流電的電壓升高或降低，手機(jī)里就有很多升壓電路

有時(shí)候，我們需要改變交流電的頻率和幅值，比如變頻空調(diào)、變頻冰箱。

這些電流交直直交高高低低變換的藝術(shù)，

就是電力電子學(xué)。

在電力電子學(xué)的舞臺(tái)上

Slay全場的，正是我們功率器件天團(tuán)，

它們包括但不限于：二極管，MOSFET，IGBT，HEMT，IGCT，GTR…

它們的名字你可能熟悉也可能不熟悉

但它們的作用只有一個(gè)：

導(dǎo)通，或者關(guān)斷電流。

對(duì)，就是一個(gè)電子開關(guān)，

和我們家里墻上的開關(guān)也沒什么本質(zhì)不同。

有的功率器件有兩個(gè)端子，比如二極管

封裝好的二極管

二極管的電路符號(hào)

它是一個(gè)單向車道

電流從陽極向陰極

流暢通無阻

從陰極向陽極流

便是此路不通

因?yàn)槎O管只有兩個(gè)端子，所以它的開通和關(guān)斷是無法自己控制的，電流來了就得收，走了也無法留。

而有的功率器件有三個(gè)端子，它們是可控功率器件，不管面對(duì)多大的電流，也可以大聲的說出我不要。

而可控功率器件天團(tuán)里的[敏感詞]能力者，

非IGBT莫屬。

IGBT是一個(gè)超級(jí)電子開關(guān)，它能耐受超高電壓。

我們家中插座里的市電交流電電壓是220V，而薄如紙張的IGBT芯片能承受的電壓[敏感詞]可達(dá)6500V。我們一般家庭里家用電器全部開啟[敏感詞]電流也不會(huì)超過30A，而一顆指甲蓋大小的IGBT芯片就能流過約200A的電流!

下圖是安裝在基板上的4個(gè)IGBT芯片和4個(gè)二極管芯片。

但是，像這樣裸露的芯片是不能直接用的。我們需要把芯片再封裝到一個(gè)外殼里面，外殼中再填充絕緣的材料，把芯片的電極引到外端子上，就形成了能夠使用的IGBT產(chǎn)品。

有的外殼里只有一顆IGBT芯片，有的可能會(huì)十幾顆，二十幾顆芯片。于是，就形成了各種各樣的IGBT單管和模塊。單管封裝的IGBT的[敏感詞]電流在100A左右，IGBT模塊的[敏感詞]額定電流可以達(dá)到3600A！

單管

模塊

電路圖中的IGBT我們一般用下圖來表示，G表示門極gate，它用來接收指令。C表示集電極collector，E表示發(fā)射極emitter，集電極和發(fā)射極用來導(dǎo)通電流。平時(shí)IGBT是截止的，一旦門極接收到一個(gè)開通指令，電流就會(huì)源源不斷地從集電極到發(fā)射極之間流過。

就好比你家里墻上的開關(guān)，按一下，開關(guān)閉合，電燈亮起；再按一下，電燈熄滅

當(dāng)然，操作IGBT，不再是手，而是電子脈沖。

高電平來臨時(shí)，器件開通；低電平來臨時(shí)，器件就關(guān)斷

手動(dòng)操作開關(guān)，可能一秒鐘一兩次，而我們的電子開關(guān)，一秒鐘可以開關(guān)上萬次，幾十萬次！

這就是我們需要電子開關(guān)，

也就是功率器件的原因。

當(dāng)若干個(gè)功率器件組合在一起，它們就可以出道了，這些組合的名字，叫“拓?fù)洹?/strong>。每個(gè)拓?fù)?，都有自己的?dú)門絕技。

4個(gè)或6個(gè)二極管組成的拓?fù)?，可以把交流電轉(zhuǎn)換成直流電；

   

單相整流橋

   

三相整流橋

4個(gè)或6個(gè)IGBT或MOSFET組成的拓?fù)?，可以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電；

   

全橋逆變電路

   

三相橋逆變電路

IGBT以及二極管再加上其它被動(dòng)元件的拓?fù)?，可以把直流電電壓升高或降低?

   

升壓電路

   

降壓電路

拓?fù)浜孟裼悬c(diǎn)復(fù)雜？

沒關(guān)系，我們可以給他們?cè)O(shè)計(jì)一些logo

????

   

整流電路

   

逆變電路

   

升/降壓電路

不論多么復(fù)雜多么龐大的用電設(shè)備，都是由這些基本的拓?fù)浜驮M成的。

很多時(shí)候，在同一個(gè)設(shè)備中，電能都會(huì)經(jīng)過不止一次變換，比如電動(dòng)汽車的充電樁。

   

手機(jī)充電器的輸出電壓一般為5V，而你知道電動(dòng)汽車的電池電壓有多高嗎？[敏感詞]可達(dá)750V！

給電池充電只能是直流電，而三相工業(yè)電網(wǎng)中流動(dòng)的是380V交流電（不同于家用電網(wǎng)的220V交流電），那么充電樁是怎么把380V的交流電變成750V的直流電的呢？

首先380V的交流電會(huì)經(jīng)過一個(gè)整流電路，變成約500V的直流電。這時(shí)的直流電一來電壓不夠高，二來電壓不能調(diào)節(jié)，所以還不能直接供給電池充電。

整流得到的直流電進(jìn)入一個(gè)逆變電路，逆變電路就是我們之前介紹過的IGBT，或者M(jìn)OSFET組成的拓?fù)洹?a target="_blank" title="IGBT" href="/products/igbt-single-tube.html">IGBT或MOSFET在門極信號(hào)的控制下高速開關(guān)，把直流電變成頻率極高的交流電。這個(gè)交流電是方波，通過調(diào)整高電平的占比，就能自如的調(diào)節(jié)等效電壓啦。

   

高頻交流電再進(jìn)入一個(gè)整流電路，最終變成250V~750V的輸出電壓，給汽車充電。

整個(gè)電能變換的拓?fù)淙缦聢D：

   

看著有些復(fù)雜，但換成標(biāo)志就簡單了，就是整流電路+逆變電路+整流電路，像這樣：

   

看，電力電子系統(tǒng)就這么簡單，像搭積木把所有的功能搭在一起就可以了，現(xiàn)在你也可以來搭建屬于你自己的系統(tǒng)了！

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