第4章-电力电子技术.ppt

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1、第4章电力电子技术1、什么是电力电子技术将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，构成了一门完整的学科，被国际电工委员会命名为电力电子学（PowerElectronics）或称为电力电子技术。第一部分2、与其他学科之间的关系电力学电子学电力学控制理论电力电子技术电路、器件静止器、旋转电机连续、离散与电子学的关系都分为器件与应用器件的材料、制造工艺应用的理论基础、分析方法、分析软件信息电子技术中器件工作在放大状态或开关状态.而电力电子技术中器件

2、只工作在开关状态.电力电子学和电力学关系电力电子技术广泛用于电气工程与电力学的关系电力电子技术高压直流输电静止无功补偿交直流电力传动电解电镀电加热电力机车牵引电气工程分支高性能交直流电源与控制理论的关系控制理论电力电子技术弱电和强电接口弱电控制强电基础元件支撑技术实现广泛用于电力电子装置是自动化的3、学科的组成变流技术电力电子器件构成各种电力变换电路{对这些电路进行控制的技术变流技术（电力电子器件应用技术）——电力电子技术的核心电力电子器件制造技术—电力电子技术的基础直流电力交流交流变交流直流变直流直流变交

3、流交流变直流电力变换4、研究任务(1)电力电子器件的工作原理与应用(2)电力电子电路的电能变换原理(3)控制技术以及电力电子装置的开发与应用。转转转轧钢机数控机床冶金工业电解铝5.电力电子技术的应用（1）一般工业电化学工业中整流变压器冶金工业中高频感应加热电源设备电化学整流电源设计（2）交通运输电力电子技术在汽车42V直流总线下DJ型交流电力传动机车磁悬浮列车飞机部分国内外知名公司的变频器西门子（Siemens）公司施奈德公司富士公司安圣（华为电气）变频器系列ABB公司SVCHVDCFACTS（3）电力系统

4、程控交换机电子装置微型计算机（4）电子装置用电源5）家用电器直流变频空调的电路原理图变频空调控制器交流变频控制器的原理框图(6)其它大型计算机的UPS航天技术新型能源总之，电力电子技术的应用范围十分广泛，激发人们学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。电力电子装置提供给负载的是各种不同的电源，因此可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速，在使用量十分庞大的照明电源等方面，因此它也被称为是节能技术。电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成

5、为未来科学技术的两大支柱。计算机人脑电力电子技术消化系统和循环系统电力电子＋运动控制　　　　　肌肉和四肢电力电子技术是电能变换技术,是把粗电变为精电的技术，能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质的能源，因此，电力电子技术将青春永驻。一门崭新的技术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。6、地位和未来(1)电力电子器件的发展半导体整流管（SR）晶闸管（SCR）及其派生器件功率晶体管（GTR）功率场效应管（MOSFET）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率集成电路（PIC）和智能功率模块（IPM）器件电力电子技术的依赖于

6、电力电子器件的发展晶闸管问世，(公元元年)IGBT出现功率集成器件晶闸管时代水银（汞弧）整流器时代全控型器件迅速发展史前期（黎明期）19041930194719571970198019902000t(年)晶体管诞生器件理想开关一、基本模型：二、基本特性：（1）电力电子器件一般都工作在开关状态。（2）电力电子器件的开关状态由外电路（驱动电路）来控制。（3）在工作中器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗）很大。为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。器件电力二极管器件电力二

7、极管实物图器件AGKGKA晶闸管器件常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构器件晶闸管是大功率器件,工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。螺旋式晶闸管紧栓在铝制散热器上,采用自然散热冷却方式,如图1.3.2(a)所示。平板式晶闸管由两个彼此绝缘的散热器紧夹在中间,散热方式可以采用风冷或水冷,以获得较好的散热效果,如图1.3.2(b)、(c)所示。器件晶闸管的派生器件常规快速晶闸管高频晶闸管与普通晶闸管相比快速晶闸管关断时间为数十微秒高频晶闸管关断时间为10μs左右电压和电流定额不易做高

8、应用于400Hz和10kHz以上的斩波或逆变电路中开关时间以及du/dt、di/dt的耐量都有了明显的改善快速晶闸管器件双向晶闸管是一对反并联结的普通晶闸管的集成。有两个主电极T1和T2，一个门极G。门极使器件在主电极的正反两方向均可触发导通。不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。器件逆导晶闸管是将晶闸管反并连一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。与普通晶闸