可再生能源发电技术 程明 第7章 可再生能源发电中的功率变换技术新

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1、在线教务辅导网：http://www.shangfuwang.com更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网8/22/20211在线教务辅导网：http://www.shangfuwang.com更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网8/22/20212可再生能源发电技术程明、张建忠、王念春编著8/22/202134第7章功率变换技术7.1功率变换基本概念7.2功率变换电路7.3大功率变流和并网技术8/22/20215不可控型器件：功率二极管半控型器件：晶闸管(SCR/Thyristor)及其多数派生器件全控型器件：GTO

2、、GTR、MOSFET、IGBT、MCT等功率器件7.1功率变换基本概念8/22/202168/22/20217（a）国标符号（b）螺栓型（c）平板型晶闸管（a）国标符号（b）螺栓型（c）平板型功率二极管（a）结构（b）图形符号（c）等效电路GTO功率MOSFET的图形符号（a）内部结构（b）等效电路（c）图形符号IGBT8/22/20218功率器件的驱动电路晶闸管的触发电流要求：触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通；触发脉冲应有足够的幅度，户外寒冷环境需要的脉冲电流幅度和脉冲前沿陡度更大；所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的

3、电压、电流和功率定额，且在门极可靠触发区域之内；应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及主电路的电气隔离。8/22/20219功率器件的驱动电路电流驱动型器件的驱动电路:GTO和GTR是电流驱动型器件；驱动波形的上升沿陡度、波形的宽度和幅度及下降沿的陡度等对GTO的特性有很大的影响。8/22/202110功率器件的驱动电路电压驱动型器件的驱动电路:功率MOSFET和IGBT是电压驱动型器件；栅源（射）极驱动电压：功率MOSFET一般取10~15V，IGBT一般取15~20V；关断时施加一定幅值的负驱动电压有利于减小关断时间和关断损

4、耗。8/22/202111功率器件的保护过电压的产生和保护:有外因过电压和内因过电压两种；外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部因素；内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括换流过电压关断过电压过电流的产生和保护:分过流和过载两种情况，一般均同时采用几种过电流保护措施；过电流检测方法电流传感器检测法；饱和电压检测法。8/22/202112缓冲电路:作用：抑制电力电子器件的过电压和du/dt，或者抑制过电流和di/dt，减小器件的开关损耗；分关断缓冲电路和开通缓冲电路，两者结合在一起为复合缓冲电路。8/2

5、2/2021137.2功率变换电路ConvertACintoDC交流－直流整流电路ConvertDCintoDC(BatteryCharge/Discharge)直流－直流变换电路ConvertDCintoAC直流－交流逆变电路8/22/202114AC－DCConverter分为不控整流、相控整流和PWM整流3类二极管整流器－不控整流晶闸管整流器－相控整流PWM整流器PWM，PulseWidthModulation脉冲宽度调制改善电网质量，提高电能利用效率，减小谐波、低功率因数对电网的危害。一般采用全控型电力电子器件IGB

6、T、MOSFET8/22/202115电压型PWM整流器（升压型或Boost型）分半桥和全桥PWM整流电路8/22/202116三相电压型PWM整流器输出直流电压高于交流峰值电压，可把交流输入电流的功率因数控制为任意值，实现交流－直流侧的双向能量流动。8/22/202117电流型PWM整流器（降压型或Buck型）优点：不怕桥臂直通和输出短路；电流输入波形好，电流响应快缺点：需要大电感，电源的体积和重量显著增大；需要反向隔离二极管，造成主电路结构复杂且存在通态损耗8/22/202118将一种直流电变换为另一种固定或可调电压的直

7、流电，也称直流斩波器（DCChopper）常用单开关器件直流变换器主要有6种：降压Buck型，升压Boost型，降－升压Buck-Boost型，3种升－降/降－升压（Cuk、Sepic和Zeta)型Buck电路Buck-Boost电路Boost电路Sepic电路DC－DCConverter8/22/202119输出端为LC低通滤波电路，电流连续时相当于一个“直流”变换器；电流断续时BUCK电路的输入输出关系与电流连续时不同；优点：结构简单，控制方便，效率高，输入输出之间共地，成本低Boost电路工作模式及电流连续时各点波形B

8、uck电路8/22/202120升压斩波原因；一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。输入输出关系式：Boost变换电路Boost电路8/22/202121DC－ACConverter逆变，AC-DC的逆过程，分有源逆变和无源逆变两种PWM逆变器具有输出谐波小的优