電力電子技術課程綜述(編輯修改稿)
2025-08-10 01:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 閘管(GTO)電壓已達4500伏，電流已達 2500～3000安；雙極型晶體管也向著更大容量發(fā)展，80年代中后期其工業(yè)產(chǎn)品最高電壓達1400伏，最大電流達400安,工作頻率比晶閘管高得多,采用達林頓結構時電流增益可達75～200。 隨著光纖技術的發(fā)展，美國和日本于1981～1982年間相繼研制成光控晶閘管并用于直流輸電系統(tǒng)。這種光控管與電觸發(fā)的晶閘管相比，簡化了觸發(fā)電路，提高了絕緣水平和抗干擾能力，可使變流設備向小型、輕量方向發(fā)展，既降低了造價，又提高運行的可靠性。同時，場控電力電子器件也得到發(fā)展，如功率場效應晶體管(power MOSFET)和功率靜電感應晶體管(SIT)已達千伏級和數(shù)十至數(shù)百安級的電壓、電流等級，中小容量的工作頻率可達兆赫級。由場控和雙極型合成的新一代電力電子器件，如絕緣柵雙極型晶體管（IGT或IGBT）和MOS控制晶閘管（MCT）也正在興起,容量也已相當大。這些新器件均具有門極關斷能力，且工作頻率可以大大提高，使電力電子電路更加簡單，使電力電子裝置的體積、重量、效率、性能等各方面指標不斷提高，它將使電力電子技術發(fā)展到一個更新的階段。與此同時，電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置的計算機模擬和仿真技術也在不斷發(fā)展。本課程簡介本書在介紹電力電子技術基本理論和基本概念的同時，重視對研究對象問題提出、方案對比、分析思路等研究能力的訓練和培養(yǎng)，并嘗試研究型思維的啟發(fā)與訓練。在內(nèi)容安排上，本書針對本科生的教學特點，力圖避免新技術、新理論的簡單羅列。本書共分為7章，包括：緒論、電力電子器件及應用、DCDC變換器、DCAC變換器（無源逆變電路）、ACDC變換器（整流和有源逆變電路）、ACAC變換器、軟開關轉換器。每章后都附有本章小結和思考題，便于教師教學和學生自學。：常用電力電子器件的基本結構、工作原理、外特性、主要參數(shù)、開關特性、安全工作區(qū)。這些器件的驅動電路和緩沖電路。(1) 不可控器件 二極管VD是不可控器件。(2) 半控器件 普通晶閘管SCR是半控器件。(3) 全控器件 GTO、BJT、功率MOSFET、IGBT等。 根據(jù)門極)驅動信號的不同(1) 電流控制器件 驅動功率大，驅動電路復雜，工作頻率低。該類器件有SCR、GTO、BJT。(2) 電壓控制器件 驅動功率小，驅動電路簡單可靠，工作頻率高。該類器件有功率MOSEET、IGBT。 根據(jù)載流子參與導電情況之不同，開關器件又可分為單極型器件、雙極型器件和復合型器件。(1) 單極型器件 功率MOSFET 。 (2) 雙極型器件 二極管、SCR、GTO、BJT。(3) 復合型器件IGBT，是電力電子器件發(fā)展方向。電力電子器件中電壓，電流額定值從高往低的器件是SCR、GTO、IGBT、BJT和功率MOSFET。工作頻率從高往低的器件是功率MOSFET、IGBT、BJT、GTO和SCR。 DCDC變換器：降壓變換器、升壓變換器、降壓升壓變換器的拓撲結構、工作原理、在電流連續(xù)和斷續(xù)模式下的各物理量之間的函數(shù)關系；全橋式直流直流變換器在單極性和雙極性控制方式時的工作原理；影響直流直流變換器輸出電壓紋波的因素；幾種不同變換器的開關利用率。 本次討論了幾種主要型式的直流直流變換器的拓撲結構。除了全橋式直流直流變換器以外，其他變換器只能在電壓電流相平面的單象限運行，即功率只能單方向傳遞。而全橋式直流直流變換器可以在四個象限運行。直流直流變換器也稱為斬波器，通過對電力電子器件的通斷控制，將直流電壓斷續(xù)地加到負載上，通過改變占空比改變輸出電壓平均值。直流直流變換器主要有如下幾種基本型式：（1）降壓直流直流變換器(Buck Converter)（2）升壓直流直流變換器(Boost Converter)（3）降壓升壓復合型直流直流變換器(Buck Boost Converter)（4）全橋式直流直流變換器(Full Bridge Converter) 基本的直流直流變換
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