电力电子技术笔记华北电力大学.pdf

1 电力电子技术绪论 1 什么是电力电子技术:电力电子技术包括信息电子(模拟,放大状态,数字电路)技术和电力电子技术(电网电能电力,开关通断状态)。电力电子技术就是研究电力电子器件的性能,选用完成特定的电力电能的转换后来获得所需要的电力电能。一般我们从电网中获取的都是比较粗糙的电能,在各种精确和特定功能电路中不能满足要求,因此我们必须的进行变换(整流,逆变,斩波,交流电力控制)。电力电子技术包括电子学(电路和器件),电力学(静止和旋转电机),控制理论(如何实现控制)。电力电子技术可以看成是弱电对于强电的控制,其中控制理论就是纽带。 2 电力电子技术的发展 1947 出现晶体管,1957出现了晶闸管,晶闸管属于半控型器件主要控制方式是改变导通的相位角,因此属于相控方式。七十年代后出现了可以关断的GTO,GTR,MOSFET 等全控型器件的出现,较相位控制后出现了斩控方式,主要是脉宽调制方式PWM,通过调制这种波形与载波的锯齿波来控制器件的通断,来形成所需要的电源波形,八十年代后IGBT 的发展等复合型器件异军突起,以后的隔离,控制检测保护,电路的集成化 3 电力电子技术的应用在各类电机的控制和调速系统,电力系统变电,无功补偿和抑制谐波,电子装置,家用电器的电源部分 4 教材的简介和使用说明第一部分:电力电子器件 2,9 基础了解期间的结构原理参数应用特性,应该以电力二极管,晶闸管,电力MOSFET,IGBT 应用较为广泛的为重点。第九章是器件的共同问题包括驱动控制保护以及增容的串并联。第二部分:各种基本的电力电子电路3 4 5 6 主体包括四种交直流间的变化。把握各种电路的共性和个性分析,注意电路的分析能力和方法的形成第三部分:PWM的技术和软开关技术 7 8 这是精华第四部分:电力电子的应用还有基础实验部分第一章电力电子器件考研论坛考研论坛 2 电力电子器件的概述 1 主电路:直接承担电能变换任务的的电路电力电子器件可以直接用于主电路实现变换的器件。一般电力电子器件具有如下特点:承受电流电压能力,处理的功率大,本身的损耗, 在实际应用中往往需要信息电子电路来控制即所谓的驱动电路 2 应用电力电子系统的组成组成:主要是有控制电路,驱动电路,检测电路,主电路。一般的驱动电路和检测电路要和主电路强电部分采用光和磁进行电气隔离,还要注意电力电子器件一般比较昂贵耐压耐流能力稍微差一点,在主电路和控制电路中加一些保护电路 3分类(1)控制信号所控制的程度:不可控(电力二极管),半控型器件(只开通晶闸管) ,全控型器件(可以开通和关断GTO,GTR,MOSFET,IGBT) (2)驱动电路加在公共端和控制端的信号的性质:电流型(从控制端注入或者抽出电流来实现导通),电压型(来形成电压场效应) (3)信号的有效波形:脉冲型(使用脉冲使其开,关,不需要维持),电平型(持续维持导通,场效应) (4)内部载流子的情况:单极性(有一种载流子,MOSFET,肖特基二极管) ,双极性(有两种载流子,GTO,GTR,晶闸管,电力二极管),复合型:由单极性和双极性复合而成的IGBT,MCT 总结:单极性和复合型的都是电压驱动型器件,都含有MOSFET都是场效应驱动,且都是要电平型来维持场的存在,而电压型的特点就是输入阻抗大,驱动功率小,IGBT 需要小于20V驱动电路简单,开关频率高。双极性的都是电流型器件,需要注入和抽出电流来开通和关断,有电平型的GTR,和脉冲型的晶闸管和GTO,电流型的由于具有电导调制效应(多子浓度增加,电阻率下降, 电导率上升),具有通态压降低和损耗小,工作频率低,驱动功率大和电路复杂 不可控器件―――电力二极管 1 原理:也称为导体整流器件,原理是PN节的单相导电性,容量大是由于采用了垂直导电结构,阴阳极是AK极考研论坛考研论坛 3 2 特性;(1)静态特性:伏安特性,有门槛电压(1) 动态特性: 3 主要参数:正向平均电流和正向压降,最高阶温度,回复时间,浪涌电流。正向平均电压是指最大工频正弦半波电流平均值,与有效值= 4 主要类型:普通二极管(多用于频率不高于1KHZ,但电压达千安和千伏) ,快速反应二极管,肖特基二极管(反应快速,频率高,但是耐压低使用与200V 以下,温度敏感限温工作) 半控型器件---晶闸管 1 原理:采用PNPN 四层结构,相当于PNP 和NPN 的两个器件门极触发导通 A 阳K 阴 G 控 2 特性;(1)静态特性:当晶闸管承受反电压时,无论是否有触发都不导通,当在承受正向电压时,仅在门极触发时导通,导通***极失去作用,都保持导通,仅在晶闸管电流接近于零时才关断(2) 动态特性:开通过程,关断过程 3 主要参数:电