电力电子器件驱动电路和电力电子器件器件的保护
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《电力电子技术》课程教学大纲Technology of Power Electronic课程负责人:高艳玲执笔人: 高艳玲编写日期:2012年2月一、课程基本信息1.课程编号:L081112.学分:3.5学分3.学时:56(理论44,实验12)4.适用专业:电气工程及其自动化专业、自动化专业二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程属电气工程及其自动化、自动化等相关专业必修的专业基础课程,是一门理论分析与实践性很强的课程。
在培养计划中列为必修课程。
本课程的教学任务是使学生掌握电力电子器件结构、原理及其特性,掌握典型线路的工作原理分析和波形分析的方法,掌握基本实验的调试方法等内容。
本课程的教学目标是使学生掌握电力电子技术的基本原理、基本概念、基本实验技能,了解该领域出现的新理论、新技术、新方法、新设备,毕业后为从事本专业范围内的科研和电力相关工作奠定基础。
三、课程教学内容与基本要求(一)绪论(2课时)主要内容:电力电子技术的发展史、电力电子技术的分类;本课程的教与学的方法,即学习本课程的方法与技巧。
1. 基本要求(1)掌握电力电子技术的概念,电力电子技术在电力领域的作用。
(2)理解电力电子器件、电力电子电路、控制技术之间的关系。
(3)理解电力电子技术的发展史及发展趋势。
(4)了解本课程的教学方法,掌握学习本课程的方法。
2. 学时分配课堂教学2学时,其中,电力电子技术的基本概念、电力变换电路的种类、电力电子技术的发展史、电力电子技术的应用(100分钟);对电力电子技术的基本要求(10分钟);电力电子技术的教学方法(10分钟)。
(二)电力电子器件(6课时)主要内容:电力电子器件概述;不可控器件、半控器件、典型全控器件的构造与原理、特性、主要参数;1. 基本要求(1)掌握晶闸管的构造、开通关断的原理、参数的定义方法及计算方法。
(2)掌握三GTO、GTR、电力MOSFET、IGBT、及其它新型电力电子器件的多元集成结构、符号、特性。
电力电子器件工作原理及在电力变压器中的应用电力电子器件是以半导体材料为基础的电子器件,用于控制和转换电能。
它们在电力系统中起到了至关重要的作用,其中在电力变压器中的应用更为广泛。
本文将从电力电子器件工作原理和在电力变压器中的应用两方面进行探讨。
一、电力电子器件的工作原理电力电子器件的工作原理涉及多个专业领域,如电路理论、能量转换理论等。
1. 二极管二极管是最基础的电力电子器件之一,由P型和N型半导体材料构成。
其工作原理利用PN结特性,当正向偏置时,电流可以通过二极管;当反向偏置时,二极管处于截止状态,电流无法通过。
2. 可控硅可控硅是一种常见的电力电子器件,具有控制性。
在正向偏置时,只有施加足够的触发电压,可控硅才能导通。
一旦导通,当电流超过可控硅的保持电流时,它将一直导通,直到电流降低至可控硅的关断电流。
3. 器件保护和驱动电路在电力电子器件的实际应用中,为了确保其正常工作并提高其性能,通常还需要配备保护和驱动电路。
保护电路可用于监测电流、电压等参数,并通过合适的控制信号来保证器件不会过载或受损。
驱动电路则负责提供合适的触发信号,使器件能够按需工作。
二、电力电子器件在电力变压器中的应用电力变压器是电力系统中必不可少的设备,其工作原理是通过电磁感应将输入电压转换为所需的输出电压。
1. 可控硅在电力变压器中的应用可控硅在电力变压器中可用作变压器的控制部分。
通过控制可控硅的导通和关断,可以控制变压器的输出电压和电流。
这种方法常用于变压器的调压和调流。
2. 功率开关在电力变压器中的应用功率开关是一种高频开关器件,可以实现快速开关。
在电力变压器中,功率开关常用于调整变压器的输出功率。
通过调整开关频率和占空比,可以实现输出电压和电流的精确控制。
3. 变频器在电力变压器中的应用变频器是一种能将输入电源频率转换为不同输出频率的电力电子设备。
在电力变压器中,变频器可以用来改变交流电源的频率,以适应不同需求。
这在一些特殊应用中非常重要,比如交流电动机的调速。
1。
晶闸管静态效应:(1)当承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通.(2)当承受反正电压时,仅在门极有触发电流的情况下才能开通。
(3)一旦导通,门极就失去控制作用,不论门极触发电流是否存在,晶闸管都保持导通。
(4)若要使其关断,只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于0的某一数值以下.2.电压型逆变电路的主要特点:(1)直流侧为电压源,或者并联有大电容,相当于电压源,直流侧电压基本无脉动,直流回路成低阻抗。
(2) 由于直流电压源的钳位作用,交流测输出电压波形为矩形波,,并且与负载阻抗角有关,且交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同(3)当交流测为阻感负载时,需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用,为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
3。
产生逆变的条件:(1)极性和晶闸管导通方向一致的直流电动势,且大雨变流器直流侧的平均电压。
(2)晶闸管的控制角大于90度,使ud为负值.4。
逆变失败原因,后果,防止:(1)触发脉冲丢失。
(2)电子器件发生故障.(3)交流电源发生缺相(4)换相角太小。
后果:会在逆变桥和逆变电路之间产生强大电流,损坏开关器件。
防止:采用精确可靠的触发电路,使用性能良好的晶闸管,保证支流电源的质量,流出足够的换向裕量角等.5.晶闸管触发电路应满足下列要求: (1)应有足够大的电压和功率(2)门极正向偏压越小越好(3)触发脉冲前沿要陡,宽度应满足要求(4)要满足主电路移相6。
异步调制和同步调制区别:Fr变化时,载波比N变化.在信号波半个周期内,PWM波脉冲个数不固定相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期脉冲也不对称。
同步调制特点:信号波频率Fr变化时,载波比N不变.信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的。
7.多重逆变电路解决了什么问题(1)加大了装置的容量(2)能够减少整流装置产生的谐波和无功功率对电网的冲击8。
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理论教学教案
教师姓名:
注:教案首页,教案用纸由学校另行准备湖南省劳动厅编制
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(2) GTR
开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态,使之不进入放大区和深饱
关断GTR时,施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗。
关断后同样应在基射极之间施加一定幅值(6V左右)的负偏压。
电压驱动型器件的驱动电路
电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。
为快速建立驱动电压,要求驱动电路输出电阻小。
使MOSFET
动电压一般10~15V,使IGBT开通的驱动电压一般15 ~ 20V。
关断时施加一
定幅值的负驱动电压(一般取-5 ~ -15V)有利于减小关断时间和关断损耗。
在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。
(2) IGBT的驱动
多采用专用的混合集成驱动器。
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三、电力电子器件器件的保护
1 过电压的产生及过电压保护
电力电子装置可能的过电压——外因过电压和内因过电压
外因过电压:主要来自雷击和系统操作过程等外因。
操作过电压:由分
闸、合闸等开关操作引起;雷击过电压:由雷击引起
内因过电压:主要来自电力电子装置内部器件的开关过程
)换相过电压:晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后,反
向电流急剧减小,会由线路电感在器件两端感应出过电压。
)关断过电压:全控型器件关断时,正向电流迅速降低而由线路电感在器
件两端感应出的过电压。
过电压保护措施
2 过电流保护
过电流——过载和短路两种情况
保护措施
同时采用几种过电流保护措施,提高可靠性和合理性。
电子电路作为第一保护措施,快熔仅作为短路时的部分区段的保护,
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