电力电子技术基础1—器件
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电力电子技术及其应用概述:电力电子技术是电气工程领域中的一个重要分支,它通过研究和应用电子器件和电力系统,实现对电能的调节、变换和控制。
电力电子技术的发展为电力系统的可靠性、效率和可持续性提供了重要支持,广泛应用于能源转换、电力传输和分配、电动车辆和可再生能源等领域。
一、电力电子器件:电力电子器件是电力电子技术的基础,主要包括晶体管、二极管、功率模块等。
晶体管是电力电子领域最常用的器件之一,它能够实现电能的开关和放大。
功率模块则是由多个晶体管和二极管组成的集成电路,具有高功率密度和高效率的特点。
这些器件的研发和应用为电力电子技术的发展奠定了坚实的基础。
二、电力电子转换技术:电力电子转换技术是电力电子技术的核心内容,它通过将电能从一种形式转换为另一种形式,实现对电力系统的控制和调节。
常见的电力电子转换技术包括直流-直流变换、直流-交流变换和交流-交流变换。
直流-直流变换器能够将直流电压的大小和极性进行调节,广泛应用于电力系统的稳压和稳流控制。
直流-交流变换器则能够将直流电能转换为交流电能,实现交流电力系统的接入和调节。
交流-交流变换器则能够实现交流电能的频率和相位的调节,适用于电力系统的调频和调相控制。
三、电力电子应用:电力电子技术在现代社会中的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面:1. 能源转换:电力电子技术在能源转换中发挥着重要作用。
通过电力电子转换装置,可以将不同形式的能源转换为电能,进而实现能源的传输和分配。
同时,电力电子技术还能够实现对能源的储存和再利用,提高能源的利用效率。
2. 电力传输和分配:电力电子技术在电力传输和分配中起到了关键作用。
通过电力电子装置,可以实现对电力系统的控制和调节,提高电力系统的稳定性和可靠性。
同时,电力电子技术还能够实现对电力系统的保护和故障处理,提高电力系统的安全性和可操作性。
3. 电动车辆:电力电子技术在电动车辆领域的应用日益广泛。
通过电力电子转换装置,可以实现对电动车辆电能的调节和控制,提高电动车辆的性能和效率。
电力电子技术当今社会的发展离不开电力电子技术的支持。
电力电子技术是指将电力电子器件和电力电路拓扑应用到电力领域中的技术,主要应用于电力变换、电力传输、电力质量控制和电能利用等领域。
本文将介绍电力电子技术的基础原理、应用及发展趋势。
一、电力电子技术的基础原理电力电子技术的基础是电力电子器件。
电力电子器件指的是能够控制电能流动的器件,包括二极管、晶闸管、可控硅、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。
这些器件的特点在于其能够实现对电源电压、电流、频率、相位等参数的控制,从而实现电力电子产品的精准控制和调节。
电力电子器件的基本工作原理是控制电压和电流的方向和大小。
比如,晶闸管通过改变电压斩波角的方式,控制电流通过电路的情况;可控硅则通过控制正半周的电压斩波角和反半周的通导角度来控制电流通过电路的情况;IGBT则通过控制集电极电流和栅电极电压的方式,控制集电极电压和电流的大小。
二、电力电子技术的应用电力电子技术的应用越来越广泛,其主要应用领域包括以下几个方面:1、电力传输和变换在电力传输和变换中,电力电子技术能够实现变压器的比例变换、功率因数控制,减小电路开关的能量损耗,从而达到提高效率、控制电流、保护系统的目的。
常见的应用包括变频调速、变压器、稳压电源等。
2、电力控制电力电子技术可以实现电力控制,如调节电压、电机控制、电池充放电控制等。
电力电子技术还可以实现提高功率计量的准确性和反映电力质量的指标,如电流谐波、功率因数等。
3、新能源应用随着新能源的广泛应用,电力电子技术在太阳能、风能等新能源领域也有了广泛应用。
例如,太阳能光电池的控制可以用到电力电子技术,能够实现太阳能光电池的效率和输出电压的调节。
4、电力质量控制电力电子技术可以帮助实现电力传输过程中的质量控制。
例如,电力电子技术可以帮助实现通过控制谐波电流降低电网电流的谐波污染;通过控制谐波电压稳定电网的电压。
电力电子技术第五版复习资料第1章绪论1 电力电子技术定义:是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,是应用于电力领域的电子技术,主要用于电力变换。
2 电力变换的种类(1)交流变直流AC-DC:整流(2)直流变交流DC—AC:逆变(3)直流变直流DC—DC:一般通过直流斩波电路实现(4)交流变交流AC-AC:一般称作交流电力控制3 电力电子技术分类:分为电力电子器件制造技术和变流技术。
第2章电力电子器件1 电力电子器件与主电路的关系(1)主电路:指能够直接承担电能变换或控制任务的电路.(2)电力电子器件:指应用于主电路中,能够实现电能变换或控制的电子器件.2 电力电子器件一般都工作于开关状态,以减小本身损耗。
3 电力电子系统基本组成与工作原理(1)一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
(2)检测主电路中的信号并送入控制电路,根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
(3)控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断.(4)同时,在主电路和控制电路中附加一些保护电路,以保证系统正常可靠运行.4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类(1)半控型器件:通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。
如SCR晶闸管。
(2)全控型器件:通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断的电力电子器件。
如GTO、GTR、MOSFET 和IGBT.(3)不可控器件:不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管.根据驱动信号的性质分类(1)电流型器件:通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。
如SCR、GTO、GTR.(2)电压型器件:通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。
如MOSFET、IGBT。
根据器件内部载流子参与导电的情况分类(1)单极型器件:内部由一种载流子参与导电的器件。
《电力电子技术》复习资料一 电力电子器件1. 要点:① 半控器件:晶闸管(SCR )全控器件:绝缘栅双极型晶体管(IGBT )、电力晶体管(GTR )、 门极关断晶闸管(GTO )、电力场效应管(MOSEFT ) 不可控器件:电力二极管各器件的导通条件、关断方法、电气符号及特点。
②注意电流有效值与电流平均值的区别: 平均值:整流后得到的直流电压、电流。
有效值:直流电压、电流所对应的交流值。
波形系数:K f =有效值/平均值 。
③电力电子技术器件的保护、串并联及缓冲电路: du /dt :关断时,采用阻容电路(RC )。
di/dt :导通时,采用电感电路。
二 整流电路1. 单相半波电路:① 注意电阻负载、电感负载的区别: ② 有效值与平均值的计算:平均值:整流后得到的直流电压、电流。
21cos 0.452d U U α+=d d U I R=有效值:直流电压、电流所对应的交流值。
U U =U I R = 波形系数:电流有效值与平均值之比。
f dIk I =② 注意计算功率、容量、功率因数时要用有效值。
③ 晶闸管的选型计算:Ⅰ求额度电压:2TM U =,再取1.5~2倍的裕量。
Ⅱ 求额度电流(通态平均电流I T (AV )) 先求出负载电流的有效值(f d I k I =); →求晶闸管的电流有效值(I T =I );→求晶闸管的电流平均值(()/T AV T f I I k =),再取1.5~2倍裕量。
2. 单相全桥电路负载:①注意电阻负载、电感负载和反电动势负载的区别: ② 电阻负载的计算:α移相范围:0~π负载平均值:整流后得到的直流电压、电流。
(半波的2倍)21cos 0.92d U U α+=d d U I R=负载有效值:直流电压、电流所对应的交流值。
U U =U I R = 晶闸管:电流平均值I dT 、电流有效值I T :dT d12I I =T I =③ 电感负载的计算:Ⅰ加续流二极管时,与电阻负载相同。
(第一章电力电子器件)电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,即应用于电力领域的电子技术。
电力电子器件——可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
主电路——在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路。
半导体器件采用的主要材料是硅【电力电子器件的特征】1处理电功率的能力非常大,一般远大于处理信息的电子器件。
2电力电子器件一般都工作在开关状态。
3电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制和驱动。
4电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件,一般都要安装散热器。
电力电子系统:由控制电路、保护电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
【电力电子器件的分类】1)按照器件能够被控制电路信号所控制的程度,可分为三类:半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
例:晶闸管全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断,又称自关断器件。
如IGBT、Power MOSFET、GTO、BJT。
不可控器件——不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。
如电力二极管。
2)按照驱动电路信号的性质,可分为两类:电流驱动型,电压驱动型【电力二极管】PN结的单向导电性就是二极管的基本原理静态特性——主要是指其伏安特性动态特性——由于结电容的存在,电力二极管在通态与断态之间转换时,需经历一个过渡过程。
在此过渡过程中,其电压-电流特性随时间而变化,这就是电力二极管的动态特性,且专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
正向平均电流I F(AV):即额定电流,指电力二极管长期运行时,在指定的管壳温度和散热条件下,其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
正向平均电流I F(AV)的对应的有效值为1.57I F(AV) 【晶闸管】内部结构: 是PNPN四层半导体结构。
P1区引出阳极A,N2区引出阴极K,P2区引出门极G。
四个区形成三个PN结:J1、J2、J3。