電力電子課件總結匯編

1、電力(dinl)電子裝置及器件的保護 過電壓的產生(chnshng)及過電壓保護 過電流保護 緩沖電路（Snubber Circuit）共四十六頁過電壓的產生(chnshng)及過電壓保護電力電子裝置可能的過電壓 外因過電壓和內因過電壓外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外因 (1) 操作(cozu)過電壓：由分閘、合閘等開關操作引起 (2) 雷擊過電壓：由雷擊引起共四十六頁過電壓的產生(chnshng)及過電壓保護內因過電壓主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程 (1) 換相過電壓：晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的二極管在換相結束后不能立刻恢復阻斷，因而有較大的反向電流流過，當恢復了阻斷能

2、力時，該反向電流急劇減小，會由線路電感(din n)在器件兩端感應出過電壓。 (2) 關斷過電壓：全控型器件關斷時，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。共四十六頁過電壓保護措施圖2-34過電壓抑制措施及配置(pizh)位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應過電壓抑制電容RC1閥側浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流側RC抑制電路RCD閥器件關斷過電壓抑制用RCD電路 電力(dinl)電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種 其中RC3和RCD為抑制內因過電壓的措施，屬于緩沖電路

3、范疇過電壓的產生及過電壓保護共四十六頁外因過電壓抑制措施中，RC過電壓抑制電路最為常見(chn jin)，典型聯(lián)結方式見圖。圖RC過電壓抑制電路(dinl)聯(lián)結方式a)單相b)三相RC過電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側（供電網一側稱網側，電力電子電路一側稱閥側），或電力電子電路的直流側。過電壓保護共四十六頁大容量電力電子裝置可采用圖所示的反向(fn xin)阻斷式RC電路反向(fn xin)阻斷式過電壓抑制用RC電路 保護電路參數(shù)計算可參考相關工程手冊 其他措施：用雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉折二極管（BOD）等非線性元器件限制或吸收過電壓過電壓保護共四十六頁過電流(dinli)

4、保護過電流(dinli)過載和短路兩種情況 常用措施（圖） 快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器。 同時采用幾種過電流保護措施，提高可靠性和合理性。 電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的部分區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器整定在過載時動作。過電流保護措施及配置位置共四十六頁采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應用最廣的一種過電流保護措施。選擇快熔時應考慮(kol)：(1) 電壓等級根據熔斷后快熔實際承受的電壓確定。(2) 電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián) 結形式確定。(3) 快熔的I 2t 值應小于被保護器件的允許I 2t 值。(4

5、) 為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應考慮其時間電流特性。過電流(dinli)保護共四十六頁快熔對器件的保護方式：全保護和短路保護兩種全保護：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。短路保護方式：快熔只在短路電流較大的區(qū)域(qy)起保護作用。對重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設備，或全控型器件（很難用快熔保護），需采用電子電路進行過電流保護。常在全控型器件的驅動電路中設置過電流保護環(huán)節(jié)，響應最快 。過電流(dinli)保護共四十六頁緩沖(hunchng)電路緩沖電路（吸收電路）：抑制器件的內因過電壓、du/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關損耗。關斷緩沖電路（du/

6、dt抑制電路）吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt，減小關斷損耗(snho)。開通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開通時的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。將關斷緩沖電路和開通緩沖電路結合在一起復合緩沖電路。其他分類法：耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路（無損吸收電路）。通常將緩沖電路專指關斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做di/dt抑制電路。共四十六頁緩沖電路作用分析無緩沖電路：V開通時電流迅速上升，di/dt很大。關斷時du/dt很大，并出現(xiàn)很高的過電壓。有緩沖電路：V開通時：Cs通過Rs向V放電，使iC先上一個(y )臺階，以后因有Li，iC上升速度減慢。V關斷時：負載

7、電流通過VDs向Cs分流，減輕了V的負擔，抑制了du/dt和過電壓。di/dt抑制電路(dinl)和充放電型RCD緩沖電路及波形a) 電路 b) 波形緩沖電路共四十六頁電力電子器件器件的串聯(lián)(chunlin)和并聯(lián)使用 晶閘管的串聯(lián)(chunlin) 晶閘管的并聯(lián) 共四十六頁晶閘管的串聯(lián)(chunlin)目的：當晶閘管額定電壓小于要求時，可以串聯(lián)。問題：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻。靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等。承受電壓高的器件首先達到(d do)轉折電壓而導通，使另一個器件承擔全部電壓也導通，失去控制作用。反

8、向時，可能使其中一個器件先反向擊穿，另一個隨之擊穿。共四十六頁靜態(tài)均壓措施：選用參數(shù)和特性盡量一致的器件采用電阻(dinz)均壓，Rp的阻值應比器件阻斷時的正、反向電阻小得多。晶閘管的串聯(lián)a)伏安特性(txng)差異b)串聯(lián)均壓措施晶閘管的串聯(lián)共四十六頁動態(tài)不均壓由于器件動態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。動態(tài)均壓措施：選擇動態(tài)參數(shù)和特性盡量一致的器件。用RC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。采用門極強脈沖觸發(fā)(chf)可以顯著減小器件開通時間上的差異。晶閘管的串聯(lián)(chunlin)共四十六頁晶閘管的并聯(lián)(bnglin)目的：多個器件并聯(lián)來承擔較大的電流問題(wnt)：會分別因靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分

9、配不均勻。均流措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用均流電抗器。用門極強脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流。當需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。共四十六頁緒 論什么(shn me)是電力電子技術電力電子技術的發(fā)展史電力電子技術的應用 課程(kchng)總結共四十六頁第1章 變流電路分析(fnx)基礎 1.1 非正弦周期(zhuq)量表示方法 1.2 非正弦周期電量計算 共四十六頁 非正弦周期(zhuq)量有兩種數(shù)學表示方法： 分段表示法 富氏級數(shù)表示法。 非正弦周期(zhuq)量表示方法 共四十六頁 優(yōu)點： 分段表示法可以逐段表示非正弦周期量的實際波形和變化規(guī)律，是一種直觀的表示方

10、法。在變流電路研究中，分段表示法是一種具有實用價值的表示法。缺點： 不能寫成一個(y )閉合的函數(shù)表達形式。分段(fn dun)表示法共四十六頁優(yōu)點： 可表述其平均值 可以(ky)看出含有哪些諧波成分 能寫成一個閉合的函數(shù)表達形式 富氏級數(shù)是諧波分析的數(shù)學基礎 富氏級數(shù)(j sh)表示法共四十六頁 非正弦(zhngxin)周期電量計算 1.非正弦周期電量的平均值即直流分量2.非正弦周期電量的有效值均方根值3.波形系數(shù)、脈動系數(shù)、紋波因數(shù)與畸變因數(shù)4.非正弦周期電流(dinli)線性電路的平均功率（有功功率）共四十六頁 第2章 電力(dinl)電子器件2.1 電力電子器件概述2.2 功率(gng

11、l)二極管2.3 晶閘管2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型電力電子器件 共四十六頁晶閘管1.晶閘管及其工作原理 2.晶閘管的基本特性 3.晶閘管的主要參數(shù) 4.晶閘管的派生(pishng)器件共四十六頁晶閘管的工作(gngzu)原理 幾點結論：具有單向導電性，承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。在承受正向電壓時，可通過門極控制開通。晶閘管一旦(ydn)導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。共四十六頁電流定額 通態(tài)平均電流 ITa 晶閘管在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工

12、頻正弦半波電流在一個周期(zhuq)內的平均值。稱為晶閘管的額定電流。 晶閘管的主要參數(shù)共四十六頁如何(rh)選擇晶閘管？ 晶閘管電流(dinli)定額可按下式計算選擇： 在實際應用中，選擇晶閘管時，應從額定電壓和額定電流兩方面共同計算選擇。 由于晶閘管承受瞬間過電壓能力較差，因此選擇晶閘管額定電壓時，應留有充分的安全裕量，可按下式計算選擇：共四十六頁第三章 晶閘管可控整流(zhngli)電路 3.1 整流電路的構成(guchng)原理 3.2 單相可控整流電路分析 3.3 三相可控整流電路分析 3.4 電動勢負載三相可控整流電路分析 3.5 交流電源回路電感效應 3.6 全控變流電路的有源逆

13、變工作狀態(tài)共四十六頁單相(dn xin)可控整流電路： 電阻負載 單相半波可控整流電路 阻感負載 單相可控整流電路 電阻負載 (工作過程、波形、 單相橋式全控整流電路 阻感負載 反電動勢(fn din dn sh)負載 數(shù)量關系) 阻感負載 單相橋式半控整流電路 反電動勢負載 共四十六頁三相(sn xin)可控整流電路： 電阻負載 三相半波可控整流電路 阻感負載 反電動勢(fn din dn sh)負載 三相可控整流電路 (工作過程、波形、 數(shù)量關系) 電阻負載 三相橋式全控整流電路 阻感負載 共四十六頁交流電源回路(hul)電感效應(以三相半波可控整流電路換相過程為例進行(jnxng)分析)

14、換相重疊角定義：換相過程持續(xù)的時間，用電角度g 表示共四十六頁3.6 全控整流(zhngli)電路的有源逆變工作狀態(tài)1. 逆變的概念2 .三相橋式變流器逆變工作狀態(tài)(zhungti)3 .逆變失敗與最小逆變角的限制共四十六頁有源逆變(n bin)產生的條件外部條件：變流器直流側應有直流電動勢，其極性和晶 閘管導通方向一致，其值大于變流器直流平 均電壓。內部條件：控制(kngzh)角 使變流器輸出電壓Ud0。逆變失敗與最小逆變角的限制什么是逆變失敗（逆變顛覆）?逆變失敗的原因是什么?如何確定最小逆變角b min b min=d +g+q 共四十六頁第四章 晶閘管交流(jioli)變換電路1. 交

15、交變頻器2. 交流(jioli)調壓電路3. 其他交流電力控制電路共四十六頁1. 交交變頻器交-交變頻器實際上是由晶閘管全控整流電路組合而成的交流電路，通過對各全控整流電路輸出電壓大小和方向的組合控制，使負載得到一個電壓和頻率可控的交流電。晶閘管交-交變頻電路的基本結構、控制方式(fngsh)和基本工作原理共四十六頁2 .交流電力控制電路交流電力控制電路的結構(jigu) 兩個晶閘管反并聯(lián)(bnglin)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管 就可控制交流電力交流電力控制電路的類型交流調壓電路:交流調功電路:交流電力電子開關:每半個周波控制晶閘管開通相位，調節(jié)輸出電壓有效值以交流電周期為單位控制晶閘管

16、通斷，改變通斷周期數(shù)的比，調節(jié)輸出功率的平均值并不著意調節(jié)輸出平均功率，而只是根據需要接通或斷開電路。共四十六頁第五章 晶閘管相控觸發(fā)(chf)電路5.1 對相控觸發(fā)電路的基本(jbn)要求5.2 控制角a 的移相控制方法5.3 相控觸發(fā)電路的同步方式及輸出5.4 單結晶體管移相觸發(fā)電路5.1 垂直移相相控觸發(fā)電路舉例共四十六頁控制(kngzh)角a 的移相控制方法1.延時移相控制方法2.垂直(chuzh)移相控制方法 線性垂直(chuzh)移相控制方法 余弦交點移相控制方法相控觸發(fā)電路的同步方式獨立同步按相同步單相同步共四十六頁第六章 交-直-交變頻電路(dinl)基礎6.1 變頻器的基本概

17、念6.4 全控型器件(qjin)逆變器6.5 PWM控制技術共四十六頁1.變頻器的電路(dinl)構成2.變頻器的基本(jbn)工作原理6.1 變頻器的基本概念共四十六頁3.變頻器中逆變器的基本(jbn)類型按直流輸入(shr)端濾波器分類電壓型逆變器電流型逆變器按電子開關的工作規(guī)律分類：共四十六頁180導電方式(fngsh) 每橋臂導電180，同一相上下兩臂交替導電，各相開始導電的角度差120 任一瞬間有三個橋臂同時導通 每次換流都是在同一相上下兩臂之間進行，也稱為縱向換流三相(sn xin)橋式電壓型逆變器共四十六頁6.5 PWM控制技術脈寬調制技術(jsh)： PWM (Pulse Width Modulation)PWM控制(kngzh)的基本原理正弦波脈寬調制（SPWM）技術掌握幾個基本概念：單極性SPWM雙極性SPWM異步調制和同步調制共四十六頁第七章 斬控調壓電路(dinl)二. 斬波器的工作(gngzu)原理一. 概述三. 直流斬波器的主要類型 及電量分析共四十六頁 本章介紹了4種基本斬波電路，其中最基本的是降壓斬波電路(Buck Chopper)和升壓斬波電路(Boost Chopper)兩種，對這兩種電路的理解和掌握是學習本章的關鍵和核心，也是學習其他斬波電路的基礎。因此，本章的重點(zhngdin)是，掌握降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理、數(shù)量