電力電子技術(shù)總結(jié)

1、1、 電力電子技術(shù)的概念：所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。2、 電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志的。3、 晶閘管是通過(guò)對(duì)門(mén)極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件，屬于半控型器件。對(duì)晶閘管電路的控制方式主要是相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。4、 70年代后期，以門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發(fā)展。5、 全控型器件的特點(diǎn)是，通過(guò)對(duì)門(mén)極（基極、柵極）的控制既可使其開(kāi)通又可使其關(guān)斷。6、 把驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)電路和電力電子器件集成在一起，構(gòu)成電力電子集成電路（P

2、IC）。第二章1、電力電子器件的特征 所能處理電功率的大小，也就是其承受電壓和電流的能力，是其最重要的參數(shù)，一般都遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 由信息電子電路來(lái)控制 ,而且需要驅(qū)動(dòng)電路。自身的功率損耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，在其工作時(shí)一般都需要安裝散熱器2、電力電子器件的功率損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)通損耗關(guān)斷損耗3、 電力電子器件的分類（1）按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度 半控型器件：主要是指晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。 器件的關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。 全控型器件：目前最常用的是 IGB

3、T和Power MOSFET。 通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷。 不可控器件： 電力二極管（Power Diode） 不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷。（2）按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì) 電流驅(qū)動(dòng)型 ：通過(guò)從控制端注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。 電壓驅(qū)動(dòng)型 僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。（3）按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外 ） 脈沖觸發(fā)型 通過(guò)在控制端施加一個(gè)電壓或電流的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的開(kāi)通或者關(guān)斷的控制。 電平控制型 必須通過(guò)持續(xù)在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并維持在導(dǎo)通狀態(tài)或者關(guān)斷并維持在阻斷狀態(tài)。

4、4、 幾種常用的電力二極管：普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管肖特基二極管優(yōu)點(diǎn)在于：反向恢復(fù)時(shí)間很短（1040ns），正向恢復(fù)過(guò)程中也不會(huì)有明顯的電壓過(guò)沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管；因此，其開(kāi)關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。 弱點(diǎn)在于：當(dāng)所能承受的反向耐壓提高時(shí)其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于200V以下的低壓場(chǎng)合；反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。5、晶閘管除門(mén)極觸發(fā)外其他幾種可能導(dǎo)通的情況 陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng) 陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高 結(jié)溫較高 光

5、觸發(fā)6、延遲時(shí)間td (0.51.5us) 上升時(shí)間tr (0.53us) 開(kāi)通時(shí)間tgt=td+tr 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr 關(guān)斷時(shí)間tq=trr+tgr7、GTO（門(mén)極可關(guān)斷晶閘管）是晶閘管的一種派生器件，但可以通過(guò)在門(mén)極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷，因而屬于全控型器件。 8、開(kāi)通時(shí)間ton 延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和。 關(guān)斷時(shí)間toff 一般指儲(chǔ)存時(shí)間和下降時(shí)間之和，而不包括尾部時(shí)間。9、 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（電力MOSFET）特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。 開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高。 熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。

6、10、絕緣柵雙極晶體管開(kāi)關(guān)特性：開(kāi)通過(guò)程：開(kāi)通延遲時(shí)間td(on) 電流上升時(shí)間tr 電壓下降時(shí)間tfv 開(kāi)通時(shí)間ton= td(on)+tr+ tfv tfv分為tfv1和tfv2兩段。 關(guān)斷過(guò)程：關(guān)斷延遲時(shí)間td(off) 電壓上升時(shí)間trv 電流下降時(shí)間tfi 關(guān)斷時(shí)間toff = td(off) +trv+tfi tfi分為tfi1和tfi2兩段11、 硅的禁帶寬度為1.12電子伏特（eV）12、 功率集成電路與集成電力電子模塊特點(diǎn)：可縮小裝置體積，降低成本，提高可靠性。對(duì)工作頻率高的電路，可大大減小線路電感，從而簡(jiǎn)化對(duì)保護(hù)和緩沖電路的要求。 功率集成電路與集成電力電子模塊發(fā)展現(xiàn)狀：

7、功率集成電路的主要技術(shù)難點(diǎn)：高低壓電路之間的絕緣問(wèn)題以及溫升和散熱的處理。 以前功率集成電路的開(kāi)發(fā)和研究主要在中小功率應(yīng)用場(chǎng)合。 智能功率模塊在一定程度上回避了上述兩個(gè)難點(diǎn),最近幾年獲得了迅速發(fā)展。 功率集成電路實(shí)現(xiàn)了電能和信息的集成，成為機(jī)電一體化的理想接口。第三章1、 整流電路的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。 2、 單相全波與單相全控橋的區(qū)別 單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。 單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，相應(yīng)地，門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。 單相全波導(dǎo)電回路只含1個(gè)晶閘管，比單相橋少1個(gè)，因而管壓降也少1個(gè)。

8、從上述后兩點(diǎn)考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。3、 變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論: 出現(xiàn)換相重疊角g，整流輸出電壓平均值Ud降低。 整流電路的工作狀態(tài)增多。 晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開(kāi)通，有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。 換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。4、 無(wú)功的危害：導(dǎo)致設(shè)備容量增加。使設(shè)備和線路的損耗增加。線路壓降增大，沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)。 諧波的危害 降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。 影響用電設(shè)備的正常工作。 引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧波

9、放大，加劇危害。 導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。 對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。 5、 逆變（invertion）：把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的過(guò)程。6、 變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，稱為無(wú)源逆變。 7、 產(chǎn)生逆變的條件 要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓。 要求晶閘管的控制角a/2，使Ud為負(fù)值。 兩者必須同時(shí)具備才能實(shí)現(xiàn)有源逆變。8、半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變，欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。第五章電路優(yōu)

10、點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單變壓器單向激磁，利用率低幾百W幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W幾十W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電源等半橋變壓器雙向勵(lì)磁，沒(méi)有變壓器偏磁問(wèn)題，開(kāi)關(guān)較少，成本低有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾kW各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單有偏磁問(wèn)題幾百W幾kW低輸入電壓的電源第七章1、 PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。2、 PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對(duì)逆變電路的影響也最為深刻第八章1、現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、輕