电力电子学

◆美国学者W. Newell 认为电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。

电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、

电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调

等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。

◆一般工业

工业中大量应用各种交直流电动机，都是用电力电子装置进行调速的。 一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。

交通运输

?电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。 ?电动汽车的电机依靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。

电力系统

?直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置，而轻型直流输电则主要采用全控型的IGBT 器件。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS )也是依靠电力电子装置才得以实现的。

?晶闸管控制电抗器(TCR )、晶闸管投切电容器(TSC )、静止无功发生器(SVG )、有源电力滤波器(APF )等电力电子装置大量用于电力系统的无功补偿或谐波抑制。

?在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。

电子装置用电源

?各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。

?在大型计算机等场合，常常需要不间断电源Uninterruptible Power Supply__ UPS )供电，不间断电源实际就是典型的电力电子装置。

家用电器

◆其它

?航天飞行器、载人航天器、抽水储能发电站?超导储能

晶闸管的主要参数

二者关系 I=IT*1.57

维持电流IH ?维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。

平均电流

电流有效值

?结温越高，则IH 越小。

擎住电流 IL

?擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 ?约为IH 的2~4倍

浪涌电流ITSM

?指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。

2.6 功率集成电路与集成电力电子模块实际应用电路

高压集成电路(High V oltage IC --HVIC )

?一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。

智能功率集成电路(Smart Power IC --SPIC )

?一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。

智能功率模块(Intelligent Power Module --IPM )

?专指IGBT

及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT (Intelligent IGBT )。

按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况

?单极型:肖特基二极管、电力MOSFET 和SIT 等。

?双极型:基于PN 结的电力二极管、晶闸管、GTO 和GTR 等。 ?复合型 :IGBT 、SITH 和MCT 等。

31.1 单相半波可控整流电路

VT 的a 移相范围(使输出从开始导通到输出为0的a 角度)为。

31.2 单相桥式全控整流电路

1) 带电阻负载的工作

a角的移相范围为

2)带阻感负载的工作情况

晶闸管移相范围为

3.2.2 三相桥式全控整流电路

三相桥式全控整流电路的一些特点

?每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，共阴极组的和共阳极组的各1个，且不能为同一相的晶闸管。

?对触发脉冲的要求

晶闸管承受的最大正反向电压均为 。 22U

√6个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差。

√共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。

√同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差。

2.7.1 逆变的概念

从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件有二:有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致(与原向相反)，其值大于变流器直流侧平均电压。

晶闸管的控制角，使Ud为负值。

1) 逆变失败的原因:触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。如在负段触发的管子，在正段触发。

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