电力电子-陈坚_第7章.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 本页所使用图片在下一页中 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 7.7 散热系统(散热器-风冷、水冷、油冷) 环境A 管壳C 器件管芯PN结J 带散热器的开关器件 散热器S 热等效电路 Cθj Pi CθC θj RθjC RθCS θs θC θA RθSA CθS 120 ℃ 0.06 0.03 0.04 P=500W 90 ℃ 75 ℃ 55 ℃ 热容量C： 温度每升高 1度所需的 热量焦耳值。 焦耳=瓦秒 7.7 例题7.4，散热器尺寸选择 例题7.4，散热器尺寸选择 开关管发热功耗为500W，环境温度55℃，要求结温不超过120℃，结-壳之间的热阻Rθj c=0.06 ，壳-散热器之间的热阻Rθcs=0.03 解：结-壳之间的温差 △θjc= Rθj c×P=0.06×500=30℃；允许壳温120-30=90℃；壳-散热器之间的温度差 △θcs= 0.03×500=15℃故散热器温度为90-15=75℃；若环温为55℃，则要求散热器与环境的热阻RθSA=(75-55)/500=0.04 K/W ，因此应选择一个热阻小于0.04K/W的散热器。 电欧姆定律：△V=R×I 热欧姆定律：温差△θ(℃)=热阻Rθ(℃/W)×热流功率P(W) 7.7 例题7.4，散热器尺寸选择(续1) 环境温度θA=55℃，散热器热阻RθSA为0.04K/W 温差0.04×500=20℃ 散热器温度θs=55+20=75℃ 管壳-散热器热阻Rθcs=0.03 ，温差0.03×500=15℃ 管壳温度θC=75+15=90℃ PN结-管壳热阻Rθj c=0.06 ，温差0.06×500=30℃ PN结结温θj=90+30=120℃ 瞬时温度与热容量C(每单位温升所需要的热量焦耳值)有关 ? 7.8 控制系统和辅助系统 电力电子变换器都需要一组低压辅助电源，如：±12V，±20V，±5V等，用于为信号检测（如霍尔电压电流传感器）、开关管驱动、保护电路、显示和通讯环节以及控制系统供电。 通常采用3.6节介绍的带隔离变压器的DC/DC变换器作为辅助电源，已有系列产品供选用。 辅助电源 7.8 控制系统和辅助系统(续1) 通用或专用集成电路芯片，微处理器和数字信号处理器组成控制系统 ? 小结 完整的电力电子变换器包括一定数量的辅助元器件和子系统，驱动器按照控制系统的指令，产生一定波形的驱动电压和驱动电流，实时、适式地控制变换器开关器件开通和关断。配置过电压和过电流保护系统，可防止变换器开关器件因短路、过载等原因而损坏。缓冲器减小了开关器件开通、关断时的瞬时电压、电流应力，也减小了开关损耗 小结(续1) 电感、电容LC滤波器用在变换器的输入及输出端，可以提高供电电源和变换器输出供给负载的电能质量。散热器将热量从变换器开关元器件移走，防止开关器件过热。电力电子变换器的工作受控制系统监控，现今基于微处理器和数字信号处理器的控制系统可以实现高性能的控制策略 * * * * * * * * * * * * * 此为补充页面，第一版上有 * * * * * * * * * * * * 7.4 缓冲器 7.4.1 全控型开关管LCRD复合缓冲器 7.4.2 电力二极管、晶闸管的RC缓冲器 7.4.3 P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器 7.4.1 全控型开关管LCRD复合缓冲器 缓冲电路由Ls、Cs、Ds、Rs组成，T用于全控型开关管GTO、BJT、IGBT、P-MOS。 串联电感Ls用于开通缓冲vT，类似于线路电感Lσ≠ 0时的开通过程，开通轨迹为图7.12(C)中的AQEC，开通时iT↑，使VT=VD-LσdiT/dt=VD-LσIo /tri=VQVD 7.4.1 全控型开关管LCRD复合缓冲器(续1) 并联电容Cs用于关断缓冲vT 关断T时，rT↑，VT=rT×iT↑，在VTVD时，D0仍反偏截止。iL=iT+iC?Io不变，iT=Io(1-t/tfi)下降，iC=Iot/tfi上升，VC=VT充电上升。若在tfi期间，iT→0，iC→Io，使 7.4.1 全控型开关管LCRD复合缓冲器(续2) 此后，T已关断，iL继续对Cs充电到iL=0，VC=VT=VCEP，解VD、LS、CS电路微分方程，得到： 最后，Vo=VCEP经RS对电源放电，使iC=iR→0。VC=VT=VD， 关断轨迹为CAPA。 7.4.1 全控型开关管LCRD复合缓冲器(续3) 例题7.1(Book P.254) BUCK DC/DC变换器VD=200V，Io=10A， Vo=100V