电力电子技术第一章电力电子技术的基本概况介绍.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 1.4 电力电子技术的发展方向和前景 新材料的进一步研究和应用，扩大了器件的频率、功率等级、使用温度范围，减少器件的体积和降低价格。因此，可以大大改进系统性能和降低成本，使它的应用范围越来越广。 改进器件和封装形式，实现系统集成，以获得更高的集成化和可靠性。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 使用无需吸收电路且关断延时小的集成门极换流晶闸管（IGCT），使得电力电子器件在大功率应用可靠性大为增强，并使应用变得越来越容易。 多电平逆变器在大功率逆变器中的应用。 体积小、重量轻、损耗小的变流系统的设计。 采用神经网络和模糊控制逻辑芯片的无速度传感器的控制的传动系统。 采用专家系统获得优化的实时性和系统容错控制方面的应用。 第一章 电力电子技术的基本概况 自主学习与自适应调节控制器在传动系统中的应用。 改善动力系统的供电质量，柔性交流输电技术将得到越来越广泛的运用。 电力电子技术是目前发展较为迅速的一门学科，是高新技术产业发展的主要基础技术之一，是传统产业改造的重要手段。随着各学科新理论、新技术的发展，电力电子技术的应用具有十分广泛的前景。 上 页 返 回 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） IGBT的开关频率比BJT高很多，在正向偏置安全工作区内可以不需要吸收电路，这种模块的额定容量在20世纪90年代就已达到了3500V/1200A，它的电气特性还在不断完善。 IGBT在许多中、大功率的变流设备中得到了广泛使用，直到现在，它仍是主要的功率开关器件。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 IGBT的智能模块（IPM）是将内置门极驱动及热保护等功能集于一体的集成模块，它可以控制和保护几百千瓦的负载，用于中小功率的变流设备中。 具有沟槽栅技术的现代IGBT模块比二极管的导通压降稍高一点，但它具有更快的开关速度。 近期发展起来的新型大功率半导体器件3.3kV、4.5kV、6.5kV的IGBT改进了变流电路的设计，在三电平拓扑结构中广泛采用，迅速增加了PWM型可控电压源变流器所占的市场份额。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 PWM可控VCS（电压源型变流器）的优势在于，可以降低线路中的谐波含量，提高功率因数，并有效降低了滤波器的容量和体积，提高了系统的效率，从而降低在冶炼、船舶、采矿、电解和高压直流输电等行业中的能耗。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 MCT MCT是另一种MOS门极驱动装置，它的触发电路比起GTO简单得多，所需的开关能量和MOSFET或IGBT差不多，关断时不需要像GTO那样大的反向门控电流，在相同功率等级的条件下，导通压降比IGBT小，其开关速度也比较高。 但无论是电压等级还是功率等级都不能与GTO和IGBT媲美。 MCT模块在软开关变流器中应用。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 GCT的主要特点 阴极关断电流全部从门极流出，关断增益为1，并能在小于1ms的时间内均匀流出。 由于采用很薄的n+缓冲层结构，使GCT器件的通态压降很低，因而通态损耗较小。 该器件采用ABB公司的特殊低电感外壳设计，有效减小了门极驱动电路的等效电感，大大提高diGQ/dt（约3kA/ms）。该器件的存储时间短，关断均匀，易于串联使用。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 GCT的硅片中同时集成了功率二极管，减少了硬件电路的电缆连线，并使设计更为紧凑。 允许较高的开关频率，而且通态和关断损耗均较低。但在GCT的使用过程中，其控制功能还不够完善，仍需要较大的驱动功率，开关控制电路的设计较复杂，因而必须另外增加外部触发控制电路。 下 页 上 页 返 回 第一章 电力电子技术的基本概况 集成门换流晶闸管IGCT IGCT相当于开关特性很硬的GTO，但它比GTO具有更多的优势。 IG