電力電子技術(shù)重點(diǎn)王兆安第五版打印版

1、S u b s e q u e n t ly , t h eA n h u i A r m ym ilit a r yS p e c ia l B r a n c h , inS h a n g h a i'sC e n t r a l In t e lig e n c eO r g a n iz a t io na n dt h eC o m u n is tp a r t yo r g a n iz a t io ninW

2、e s t e r nZ h e jia n gP r o v in c e , s e n tp a r t yb a c k b o n e , r e s p e c t iv e ly , w e n tt oW uJ ia n g y a no p e n e dt h eT o m b , T o m bo fh e r o icp e o p le , u n d e rt h ele a d e r s h ipo ft

3、 h eC o m u n is tP a r t y , f e a rn os a c r if ic ea n dp e r s e v e r in g , g o a l o ft h ea n t i- J a p a n e s er e v o lu t io n a r ys t r u g le . ( A )s t a t io n e dinT a o y u a na r e a( T o m bo f )1

4、, t h en e wa r m yo ft h eC o m u n is tP a r t yo fC h in au n d e r g r o u n do r g a n iz a t io ninS e p t e m b e r1 9 3 8 , t h eC P CZ h u a n gS h a o z h e n( Z h u a n gZ h e n , N a n x u np e o p le )b yt h

5、 eD e p u t yD ir e c t o ro ft h ep o lit ic a l D e p a r t m e n to ft h ea r m yo nD e n gZ ih u i'sd is p a t c h , o p e r a t in gf r o mJ in gC o u n t y , A n h u i P r o v in c e , t h eL a k er e a c h e d

6、t h eT o m b , it st a s k sa r e : lo k in gf o rr e lia b leo b je c t , in t r o d u c et h e mt ot h en e w , t oe x p a n dt h en e wt e a m . Z h u a n gS h a o z h e nK M T - C P Cc o p e r a t io na sa no p o r t

7、 u n it y , a f t e rc la s m a t e sY a oB i ( N a n x u np e o p le , R e nZ h u x i f o r c es t a fD ir e c t o r ) , in t r o d u c e din t ot h eK u o m in t a n gg o v e r n m e n tp o lit ic a l t e a m , a n da

8、sap o lit ic a l le a d e r . H eu s e dt h iso p o r t u n it yt oin v it ep r o g r e s iv ey o u t hH o n gH a iq u a nf o r map o lit ic a l t e a m , a tt h isp o in t , t h eC o u n t yG o v e r n m e n th a sju s

9、tb e ne s t a b lis h e d , lo c a l s c h o l, u n e m p lo y e dy o u t ha r em o r eq u ic k lya b s o r b e ds h e n g , z h e n z e , M ia o g a n g , N a n x u n , h u z h o u , m o r et h a n2 0m o r et h a nr e q

10、 u ir e d - J a p a n e s ey o u t h . Ino r d e rt or a is et h ele v e l o fp o lit ic a l p la y e r sa n dt h ea b ilit yt ow o r k , Z h u a n gS h a o z h e nX uT e m p le , isf o rt h ee s t a b lis h m e n to f“

11、y o u t h. P o lit ic a l a c t iv it ie sw il s o na t r a c tt h ea t e n t io no ft h eK u o m in t a n g . Ise a r lyZ h u a n gS h a o z h e nin d ic a t in gH o n gH a iq u a nt os c o pt h ef ir s te le m e n t a

12、r ys c h o l, t e a c h e r 'sid e n t it ya sac o v e r , c a r yo u tt h ep a r t y 'sw o r k . H o w e v e r , C o u n t yD ir e c t o ro fe d u c a t io nc o m e sin t oa c t io n . T o 第 1 章 緒 論 1 電力電子技術(shù)定義：

13、 電力電子技術(shù)定義：是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，主要用于電力變換。 2 電力變換的種類 電力變換的種類 （1）交流變直流 AC-DC：整流 （2）直流變交流 DC-AC：逆變 （3）直流變直流 DC-DC：一般通過直流斬波電路實(shí)現(xiàn) （4）交流變交流 AC-AC：一般稱作交流電力控制 3 電力電子技術(shù)分類： 電力電子技術(shù)分類：分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)。 第 2 章 電力電子器件 電力

14、電子器件 1 電力電子器件與主電路的關(guān)系 電力電子器件與主電路的關(guān)系 （1） 主電路： 指能夠直接承擔(dān)電能變換或控制任務(wù)的電路。（2）電力電子器件：指應(yīng)用于主電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)電能變換或控制的電子器件。 2 電力電子器件一般都工作于 電力電子器件一般都工作于開關(guān) 開關(guān)狀態(tài)， 以減小本身損耗。 狀態(tài)， 以減小本身損耗。3 電力電子系統(tǒng)基本組成與工作原理 電力電子系統(tǒng)基本組成與工作原理 （1）一般由主電路、控制電路、檢測電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電

15、路等組成。 （2） 檢測主電路中的信號并送入控制電路， 根據(jù)這些信號并按照系統(tǒng)工作要求形成電力電子器件的工作信號。 （3） 控制信號通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。 （4）同時，在主電路和控制電路中附加一些保護(hù)電路，以保證系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行。 4 電力電子器件的分類 電力電子器件的分類 根據(jù)控制信號所控制的程度分 根據(jù)控制信號所控制的程度分類 （1） 半控型器件： 通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的電力電子器

16、件。如 SCR 晶閘管。 （2） 全控型器件：通過控制信號既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷的電力電子器件。 如 GTO、 GTR、 MOSFET和 IGBT。 （3） 不可控器件： 不能用控制信號來控制其通斷的電力電子器件。如電力二極管。 根據(jù)驅(qū)動信號的性質(zhì)分類 根據(jù)驅(qū)動信號的性質(zhì)分類 （1） 電流型器件： 通過從控制端注入或抽出電流的方式來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的電力電子器件。如 SCR、GTO、GTR。 （2） 電壓型器件： 通過在控制端

17、和公共端之間施加一定電壓信號的方式來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的電力電子器件。如MOSFET、IGBT。 根據(jù)器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的情況分類 根據(jù)器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的情況分類 （1）單極型器件：內(nèi)部由一種載流子參與導(dǎo)電的器件。如MOSFET。 （2） 雙極型器件： 由電子和空穴兩種載流子參數(shù)導(dǎo)電的器件。如 SCR、GTO、GTR。 （3） 復(fù)合型器件： 有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。如 IGBT。 5 半控型器件 半控型器件—晶

18、閘管 晶閘管 SCR 將器件 N1、 P2 半導(dǎo)體取傾斜截面， 則晶閘管變成 V1-PNP和 V2-NPN 兩個晶體管。 晶閘管的導(dǎo)通工作原理 晶閘管的導(dǎo)通工作原理 （1）當(dāng) AK 間加正向電壓 A E ，晶閘管不能導(dǎo)通，主要是中間存在反向 PN 結(jié)。 （2）當(dāng) GK 間加正向電壓 G E ，NPN 晶體管基極存在驅(qū)動電流 G I ，NPN 晶體管導(dǎo)通，產(chǎn)生集電極電流 2 c I 。 （3）集電極電流 2 c I 構(gòu)成 PNP 的基極驅(qū)

19、動電流，PNP 導(dǎo)通，進(jìn)一步放大產(chǎn)生 PNP 集電極電流 1 c I 。 （4） 1 c I 與 G I 構(gòu)成 NPN 的驅(qū)動電流，繼續(xù)上述過程，形成強(qiáng)烈的負(fù)反饋， 這樣 NPN 和 PNP 兩個晶體管完全飽和，晶閘管導(dǎo)通。 2.3.1.4.3 晶閘管是半控型器件的原因 晶閘管是半控型器件的原因 （1） 晶閘管導(dǎo)通后撤掉外部門極電流 G I ， 但是 NPN 基極仍然存在電流，由 PNP 集電極電流 1 c I 供給，電流已經(jīng)形成強(qiáng)烈正

20、反饋，因此晶閘管繼續(xù)維持導(dǎo)通。 （2） 因此， 晶閘管的門極電流只能觸發(fā)控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。 2.3.1.4.4 晶閘管的關(guān)斷 晶閘管的關(guān)斷工作原理 工作原理 滿足下面條件，晶閘管才能關(guān)斷： （1）去掉 AK 間正向電壓； （2）AK 間加反向電壓； （3） 設(shè)法使流過晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下。 2.3.2.1.1 晶閘管正常工作時的靜態(tài)特性 晶閘管正常工作時的靜態(tài)特性 （1） 當(dāng)晶閘管承受反向電壓時， 不論門極

21、是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。 （2） 當(dāng)晶閘管承受正向電壓時， 僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通。 （3）晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。 （4） 若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷， 只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。 2.4.1.1 GTO 的結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu) （1）GTO 與普通晶閘管的相同點(diǎn)：是 PNPN 四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰

22、極和門極。 （2）GTO 與普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO 是一種多元的功率集成器件，其內(nèi)部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個供陽極的小GTO 元，這些 GTO 元的陰極和門極在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起，正是這種特殊結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)門極關(guān)斷作用。 2.4.1.2 GTO 的靜態(tài)特性 的靜態(tài)特性 （1） 當(dāng) GTO 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(dǎo)通。 （2）當(dāng) GTO 承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情S u b s e q u e n

23、 t ly , t h eA n h u i A r m ym ilit a r yS p e c ia l B r a n c h , inS h a n g h a i'sC e n t r a l In t e lig e n c eO r g a n iz a t io na n dt h eC o m u n is tp a r t yo r g a n iz a t io ninW e s t e r nZ h e

24、jia n gP r o v in c e , s e n tp a r t yb a c k b o n e , r e s p e c t iv e ly , w e n tt oW uJ ia n g y a no p e n e dt h eT o m b , T o m bo fh e r o icp e o p le , u n d e rt h ele a d e r s h ipo ft h eC o m u n is

25、tP a r t y , f e a rn os a c r if ic ea n dp e r s e v e r in g , g o a l o ft h ea n t i- J a p a n e s er e v o lu t io n a r ys t r u g le . ( A )s t a t io n e dinT a o y u a na r e a( T o m bo f )1 , t h en e wa r m

26、 yo ft h eC o m u n is tP a r t yo fC h in au n d e r g r o u n do r g a n iz a t io ninS e p t e m b e r1 9 3 8 , t h eC P CZ h u a n gS h a o z h e n( Z h u a n gZ h e n , N a n x u np e o p le )b yt h eD e p u t yD ir

27、 e c t o ro ft h ep o lit ic a l D e p a r t m e n to ft h ea r m yo nD e n gZ ih u i'sd is p a t c h , o p e r a t in gf r o mJ in gC o u n t y , A n h u i P r o v in c e , t h eL a k er e a c h e dt h eT o m b , it

28、 st a s k sa r e : lo k in gf o rr e lia b leo b je c t , in t r o d u c et h e mt ot h en e w , t oe x p a n dt h en e wt e a m . Z h u a n gS h a o z h e nK M T - C P Cc o p e r a t io na sa no p o r t u n it y , a f t

29、 e rc la s m a t e sY a oB i ( N a n x u np e o p le , R e nZ h u x i f o r c es t a fD ir e c t o r ) , in t r o d u c e din t ot h eK u o m in t a n gg o v e r n m e n tp o lit ic a l t e a m , a n da sap o lit ic a l

30、le a d e r . H eu s e dt h iso p o r t u n it yt oin v it ep r o g r e s iv ey o u t hH o n gH a iq u a nf o r map o lit ic a l t e a m , a tt h isp o in t , t h eC o u n t yG o v e r n m e n th a sju s tb e ne s t a b l

31、is h e d , lo c a l s c h o l, u n e m p lo y e dy o u t ha r em o r eq u ic k lya b s o r b e ds h e n g , z h e n z e , M ia o g a n g , N a n x u n , h u z h o u , m o r et h a n2 0m o r et h a nr e q u ir e d - J a p

32、 a n e s ey o u t h . Ino r d e rt or a is et h ele v e l o fp o lit ic a l p la y e r sa n dt h ea b ilit yt ow o r k , Z h u a n gS h a o z h e nX uT e m p le , isf o rt h ee s t a b lis h m e n to f“ y o u t h. P o li

33、t ic a l a c t iv it ie sw il s o na t r a c tt h ea t e n t io no ft h eK u o m in t a n g . Ise a r lyZ h u a n gS h a o z h e nin d ic a t in gH o n gH a iq u a nt os c o pt h ef ir s te le m e n t a r ys c h o l, t e

34、 a c h e r 'sid e n t it ya sac o v e r , c a r yo u tt h ep a r t y 'sw o r k . H o w e v e r , C o u n t yD ir e c t o ro fe d u c a t io nc o m e sin t oa c t io n . T o 點(diǎn)，陰極為 b 點(diǎn)；因此 2 VT VT 4 1 u u u ? ? 。 ?

35、 電流從 b 點(diǎn)經(jīng) VT3 、R、VT2 流回 b 點(diǎn)。 ? 2 d u u ? ? ， d 2 i i ? ? 。 （3）全波整流 ）全波整流 在交流電源的正負(fù)半周都有整流輸出電流流過負(fù)載，因此該電路為全波整流。 （4）直流輸出電壓平均值 ）直流輸出電壓平均值 2cos 1 9 . 0 2cos 1 2 2 ) ( sin 2 1222 d? ?? ? ? ???? ? ? ? ? ? U U t td U U（5）負(fù)載直流電流平均

36、值 ）負(fù)載直流電流平均值 2cos 1 9 . 0 2cos 1 2 2R2 2 dd? ??? ? ? ? ? RURU U I（6）晶閘管參數(shù)計(jì)算 ）晶閘管參數(shù)計(jì)算 ① 承受最大正向電壓： ) 2 ( 212 U② 承受最大反向電壓： 2 2U ③ 觸發(fā)角的移相范圍： 0 ? ? 時， 2 d 9 . 0 U U ? ； o 180 ? ?時， 0 d ? U 。因此移相范圍為 o 180 。 ④ 晶閘管電流平均值：VT1 、VT

37、4 與 VT2 、VT3 輪流導(dǎo)電，因此晶閘管電流平均值只有輸出直流電流平均值的一半，即 2cos 1 45 . 0 21 2d dVT? ? ? ? RU I I 。 3.1.2.2 帶阻感負(fù)載的工作情況 帶阻感負(fù)載的工作情況 （1）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的原理圖 ）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的原理圖 （2）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的波形圖 ）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的波形圖 ? 分析時，假設(shè)電路已經(jīng)

38、工作于穩(wěn)態(tài)下。 ? 假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流不能突變，使負(fù)載電流d i 連續(xù)且波形近似為一水平線。 ① ? ? ~ ： ? 在? 角度時，給 VT1 和 VT4 加觸發(fā)脈沖，此時a 點(diǎn)電壓高于 b 點(diǎn)，VT1 和 VT4 承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通， 0 4 1 VT VT ? ? u u 。 ? 電流從 a 點(diǎn)經(jīng) VT1 、L、R、VT4 流回 b 點(diǎn)，2 d u u ? 。 ? d i 為一水平線， 2 d VT1,4

39、i i i ? ? 。 ? VT2 和 VT3 為斷態(tài)， 0 2,3 VT ? i② ) ( ~ ? ? ? ? ： ? 雖然二次電壓 2 u 已經(jīng)過零點(diǎn)變負(fù)，但因大電感的存在使 VT1 和 VT4 持續(xù)導(dǎo)通。 ? 0 4 1 VT VT ? ? u u ， 2 d u u ? ， 2 d VT1,4 i i i ? ? ，0 2,3 VT ? i 。 ③ ? ? ? 2 ~ ) ( ? ： ? 在 ) ( ? ? ? 角度

40、時，給 VT2 和 VT3 加觸發(fā)脈沖，此時 b 點(diǎn)電壓高于 a 點(diǎn)， VT2 和 VT3 承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通， 0 3 VT VT2 ? ? u u 。 ? 由于 VT2 和 VT3 的導(dǎo)通， 使 VT1 和 VT4 承受反向電壓而關(guān)斷 0 1,4 VT ? i 。VT1 陽極為 a 點(diǎn)，陰極為 b 點(diǎn)；VT4 陽極為 a 點(diǎn)，陰極為 b 點(diǎn)；因此2 VT1,4 u u ? 。 ? 電流從 b 點(diǎn)經(jīng) VT3 、L、R、VT

41、2 流回 b 點(diǎn)，2 d u u ? ? 。 ? d i 為一水平線， 2 d VT2,3 i i i ? ? ? 。 ④ ) 2 ( ~ 2 ? ? ? ? ： ? 雖然二次電壓 2 u 已經(jīng)過零點(diǎn)變正，但因大電感的存在使 VT2 和 VT3 持續(xù)導(dǎo)通。 ? 0 3 2 VT VT ? ? u u ， 2 VT1,4 u u ? ， 2 d u u ? ? ，2 d VT2,3 i i i ? ? ? ， 0 1,4 VT ?