第8章_电力电子技术98-副本讲述.ppt

8.1 电力半导体器件 8.1.1 不可控型开关器件 整流二极管(大功率二极管)V：加正向电压时导通，压降1V左右，相当于开关闭合；加反向电压时截止(关断)，相当于开关断开。 1. 基本结构 2. 工作原理 结论 6. 晶闸管的优点 (1) 用很小的功率可以控制较大的功率，功率放大倍数可以达到几十万倍； (2) 控制灵敏、反应快，晶闸管的导通和截止时间都在微秒级； (3)晶闸管本身的压降很小，损耗小，效率高。 (4) 体积小、重量轻。 路灯自动控制 8.1.3 全控型开关器件 电力晶体管是用基极电流来控 制集电极电流的： 1. 基极通入正向信号电流，集电极电流上升，进入通态； 2. 给基极加一个负的电流脉冲，集电极电流一段时间后开始减小，逐渐进入断态。 IGBT特性的优点: IGBT的特性兼有P-MOSFET和GTR二者的优点： a.通断驱动功率小； b.开关速度快(频率高，比GTR高得多)； c.导通压降低(功率损耗小，比MOSFET小得多)； d.阻断电压高(耐压高)； e.承受电流大(容量大、功率大)。 电力变换电路，按功能分： 1. 可控整流电路：把固定的交流电压变成固定或可调的直流电压。 2. 交流调压电路：把固定的交流电压变成可调的交流电压。 3. 逆变电路：把直流电变成频率固定或可调的交流电。 4. 变频电路：把固定频率的交流电变成可调频率的交流电。 5. 斩波电路：把固定的直流电压变成可调的直流电压。 6. 电子开关：功率半导体器件工作在开关状态可替代接触器和继电器用于频繁开合操作场合 8.2.1 单相半波可控整流电路 (2) 工作原理 当整流电路输出接有反电势负载时，只有当电源电源的瞬时值大于反电势，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有电流输出，在晶闸管关断的时间内，负载上保留原有的反电势。 单相半控桥式整流电路接反电势负载时，输出电压、电流波形： 全控桥每半周期要求触发两只晶闸管。 当在 内变化时，输出电压从0.9U下降到接近于零，电流连续。 为了提高整流电压，也可在负载两端并接续流二极管。 电阻性负载时： 当α≤π/6时，整流输出电压波形是连续的； 当α π/6时，整流输出电压波形是不连续，当电源电压下降到零时，电流也同时下降到零，所以，导通的晶闸管关断。 每只晶闸管导通角为120°,输出电压的平均值为： 8.2.4 三相桥式全控整流电路 三相桥式半控整流电路 有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。 有四个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。 即两个半桥组合而成。 导通方式：成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180° 三个单相半桥逆变电路组成 任意瞬间将有三个桥臂同时导通， 换流方式为纵向换流：每次换流都在同一相上下两个桥臂之间进行。 即直流电源为电流源的逆变电路。 直流斩波电路：即直流—直流变换器，将直流电源电压加在负载上，通过改变开关的动作频率或直流电流的流通时间比例，来改变加在负载上的电压和电流平均值的电路。 由电力半导体器件的控制极触发导通，关断时给负载中的电感电流提供通道——续流二极管 升压：直流输出电压高于电源电压 利用电感线圈所产生的反电动势，与电源电压串联相加即可获得升压 开关管和二极管轮流工作： 电源电压加在升压电感上，积蓄能量；电容给负载供电 开关管阻断时，电源功率和电感储能向负载转移，同时给电容充电 如此循环 PWM控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，它通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形(含形状和幅值)。 直流斩波电路采用的就是PWM控制技术中最为简单的一种。这种电路把直 流电压“斩”成一系列脉冲，以改变脉宽的占空比来获得所需的输出电压。改变脉冲的导通占空比就是对脉冲宽度进行调制。 只因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的导通占空比进行控制。 PWM控制技术在逆变电路中的应用广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。 1)PWM控制的基本原理: 采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 冲量即指窄脉冲的面积，效果基本相同是指环节的输出响应波