浅谈电力电子技术的应用及其发展(论文)

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1、浅谈电力电子技术的应用及其发展【摘要】通过介绍相关的电力电子器件包括电力二极管、品闸管、GTR、电力MOSFET.IGBT,以及电力电子技术及其应用，进而论述了电力电子技术的发展前景。【关键词】电力电子器件发展应用前景0.引言电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的学科O它包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术三部分，是电力学、电子学和控制理论三大电气工程技术领域Z间的交叉学科。1.电力电子器件的发展一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制岀第一个晶闸管为标志的。电化学专业、铁道电气车、钢铁T业、电力丁业的迅速发

2、展给电力电了器件提供了用武Z地。电力电了器件按照能被控制电路信号所控制的程度分为不可控器件、半控型器件和全控型器件。%1电力二极管：不可控器件。该器件的导通和关断完全由其在主电路中承受的电压和电流决定的。虽然是不可控器件，但由于其结构和原理简单，工作可靠,所以直到现在电力二极管仍然大量应用于许多电气设备中。并且，在采用全控型器件的电路中电力二极管往往是不可或缺的，特别是关断速度很快的快恢复二极管和肖特基二极管，具有不可替代的地位。%1晶闸管：半控型器件。20世纪50年代美国著名贝尔实验室发明了硅晶闸管，由于其工作可靠、体积小、寿命长、开关速度快，容易

3、实现串联连接，在电力电子电路中得到广泛应用。晶闸管在承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不导通，只有承受正向电圧且门极有触发电流时才能导通。晶闸管的主耍的缺点是不能自关断，关断时需要消耗很人的无功功率，靠外加电压或外电路的作用将其电流置零。由于其大电流高电压特性和极低的导通损耗，在大功率直流电源、SVC、HVDC及高压变频调速应用方面非常广泛。%1电力晶体管（GTR）：全控型器件。GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件。它主要的特点是耐压高、屯流人、开关特性好、具备晶体管的固有特性,増大了功率容量，冃不需注重单管电流放大系数、线性度、

4、频率响应以及噪声和温漂等性能参数。因此，由它所组成的电路灵活成熟、开关损耗小、开关时间短,在电源、通用逆变器、电机控制等电路中应用广泛。GTR的主要缺点是耐浪涌电流能力差、驱动电流大、易受二次击穿。%1电力场效应晶体管（电力MOSFET）：全控型器件。电力M0SFET是用栅极电压来控制漏极电流的，它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，可达100kHz以上，是电力电了器件中最高的，并且不存在二次击穿问题。电力MOSFET的缺点是电流容量小,耐压低，多用于功率不超过10kW的电力电子装置。%1绝缘栅双

5、极晶体管（IGBT）：全控型器件。1983年研制的IGBT综合了电力MOSFET和GTR的优点，自投入市场以来，很快取代了原来的GTR和GTO市场。其主要优点是，开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。它的主要缺点是，开关速度低于电力MOSFET,电压、电流容量不及GTO。1.电力电子技术电力电子技术实际上是将屯能进行转换,交流电与直流电之间的转换有以下四种情况：整流电路：整流电路的作用是将交流电变为直流电供给直流用电设备。按组成器件可分为不可控、半控、全控三种，按电路结构可分为桥式电路和零

6、式电路;按交流输入相数可分为单相电路和多相电路，按变压器二次电流的方向乂可分为单拍电路和双拍电路。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单向桥式全控整流电路、单相全波整流电路及单相桥式半控整流电路等。三桐整流电路用于整流负载容量较人或要求直流电压脉冲较小易滤波的场合，其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路等。逆变电路：逆变电路是把直流电变为交流电。当交流侧接上电网，即交流侧接有电源时称有源逆变；当交流侧直接和负载连接时称无源逆变。逆变电路应用非常广泛，在已有的各种电源屮，蓄电池、干电池、太阳能电

7、池等都是直流电，当需要这些电源向交流负载供电时就需要逆变屯路。另外，交流电动机调速用的变频器、不间断电源等装置的核心部分也是逆变电路。直流一直流变流电路：也叫斩波电路。直流一直流变流电路的功能是将宜流电变为另一固定的电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直流斩波电路的种类包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。斩波电路广泛应用于地铁列车、无轨电车、电动车屮的无级变速和控制，并且具有加速平稳、快速响应的性能，并同时还有节约电能的作用。交流一交流变流

8、电路：3漩一交流变流电路是把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。交流一交流变流电路中只改变电压、电流或对