电力电子变流技术.doc

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1、电力电子的定义：国际电器和电子工程师学会（IEE0的电力电子学会将电力电子技术表述为：有效的使用电力半导体器件，应用电路和设计理论及分析开发工具,实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等诸多领域密切相关。电力半导体器件的基本特点是能以小信号输入控制很大的输出，放大倍数极大。电力电子设备成为强弱电之间的接口技术基础。微电子技术信息处理技术）与计算机技术的新成就，可以通过它移植到传统产业产品。电力半导体器件的另一基本特点是工作于

2、开关状态,正向压降低而反向漏电流小，从而在理论上保证了各类电力电子设备都具有节能性能。%1.电力电子器件的发展概况：电力半导体器件工作方式为开关方式：1、传统的电力电子技术以晶闸管闷为核心，其派生器件快速旺通导SCR应0、双向SCR（JRIAO、不对称SCR阳E形成一个SCR大家族。Z现代电力电子技术以高频化、全控型的功率集成器件为基础发展的，以可关断晶闸管GK）、电力晶体管网、功率场控晶体管功率MDSFED、绝缘栅级双极型晶体管（IGBD、静电感应晶体管6四、静电感应晶闸管6门日、M3S晶闸管M马以及MDS晶体管M引等形成一个新型的全控型电力电子器件的大家族。现代

3、电力电子技术在器件、电路及其控制技术方面与传统电力电子技术相比有以下特点：♦集成化、模块化、复合化♦高频化♦全控化♦电路弱电化、控制技术数字化♦多功能化全控性电力电子器件比较IGBTSITSITH控制方式电流电流电压电压电压反向电压阻断能力（V<50500-6500200-25000500-4500正向电压阻断能力（V100-1400詐200-25005—150050CM500正向电流（A4003500400-10002002200最大开关速度50K10K50K20CM100K门栅极驱动功率高中等很低低中等浪涌电流耐量3倍额疋10倍额定5倍额疋5倍额疋10倍额定dv

4、/dt中等低咼咼高Di/clt中等低高高中等最高工作结温代）150125200200200使用难易程度较难难中等容易容易%1.电力电子技术的应用1、电力电子技术应用于从发电厂设备至家用电器的所有电气工程领域。2按功能可分为以下几种类型：整流器固定的M变为可调的DC逆变器一一固定的DC变为可调的AZ斩波器一一固定的DC变为可调的DC交流调压器一一固定的肚变为可调的A：(幅值可调)周波变流器固定的AZ变为可调的攵(频率和幅值可调)3.新型全控器件的发展为新型变流电路奠定基础：脉宽调制技术IVM(PulseWidthJVbdulation)广泛应用于斩波器和逆变器。双零开

5、关谐振电路:零电压ZW口零电zcs流开关(ZeroVoltageandZeroCurrentSwitchs)%1.电力电子技术的展望:1、器件2电路的控制技术新应用：◊能量储存设备◊有源滤波器◊超导辞赋铁道系统◊电子化汽车◊小型化开关电源◊家用电器晶闸管第一节普通晶闸管一、晶闸管的结构：管心由硅半导体材料做成，四层三端器件。螺栓型：额定电流小于200A螺栓为阳极A粗引线为阳极K细引线为门极G平板型：额定电流小于200A平面为阳极A引出线为门极G结构图如下所示：J1J2J3二、晶闸管的导通关断条件实验.exe导通条件：A在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压。＞门极及阴极

6、间提供适量的触发电压和电流，瞬刻提供后去掉。＞艾R导通后，SCR仅IV左右的管压降，通过SCR的导通电流由电源电压及回路阻抗决定，其值应大于SCR规定的维持电流。关断条件：A流过晶闸管的电流减小到维持电流以下（可采用减小阳极电压到零，或阳极间加反向电压的方法）%1.S家的工作原理•正向电压加到器件上•反向电压加到器件上•门极电流厶注入，正向电压加到器件上：电流方程组X=乙+5，C1~【CBOJ-nt1+/1Cl—“2‘K丁'CBO2_“Jg+CBOl+CBO24—1一（％+0（2）CBOl^CBOl分别为T^T2的共基极漏电流，°1皿2为共基极电流增益）%1.SC

7、R触发导通的几种情况♦门极触发：仅1+仅2=1♦阳极电压作用♦du/dt作用♦温度作用♦光触发第二节晶闸管的特性一.SC珀勺伏安特性二•门极伏安特性SCR的门极伏安特性是指门极电压与电流的关系。fig低阻曲线Dir-T-rvEVg三.SCR的动态特性◊开通过程门极开通时间就是载流子积累和电流上升所需要的时间。◊关断过程具体过程见下图。四、SCR损耗静态损耗通态损耗断态损耗动态损耗开通损耗关断损耗第三节晶闸管的参数一.晶闸管的主要参数•断态不重复峰值电压卩DSM•断态重复峰值电压•反向不重复峰值电压Ursm•反向重复峰值电压•额定电压•通态平均电压"ON•通态平均