电力电子器件应用指南(完美版)
电力电子器件设计与应用
电力电子器件设计与应用电力电子器件是电气工程中的重要组成部分，它们在电力系统中起着至关重要的作用。
本文将探讨电力电子器件的设计原理和应用领域，并介绍一些常见的电力电子器件。
一、电力电子器件的设计原理电力电子器件是用于控制电能流动的设备，它们通过改变电压、电流和频率等参数来实现对电力系统的控制。
电力电子器件的设计原理主要涉及功率半导体器件、电路拓扑和控制技术。
1. 功率半导体器件功率半导体器件是电力电子器件的核心组成部分，常见的有晶闸管、二极管、场效应管和绝缘栅双极型晶体管等。
这些器件具有高功率、高电压和高频率的特点，能够实现电能的高效转换和控制。
2. 电路拓扑电路拓扑是电力电子器件的电路结构，不同的电路拓扑可以实现不同的电力控制功能。
常见的电路拓扑有整流电路、逆变电路、变换电路和开关电路等。
通过合理设计电路拓扑，可以实现对电能的变换、调节和保护。
3. 控制技术控制技术是电力电子器件实现电能控制的关键。
常见的控制技术有脉宽调制（PWM）、电流控制和电压控制等。
通过合理选择和应用控制技术，可以实现对电力电子器件的精确控制，提高电能转换效率和系统稳定性。
二、电力电子器件的应用领域电力电子器件广泛应用于电力系统中的各个环节，包括电源、变压器、电机驱动和电能储存等。
以下是一些常见的应用领域：1. 变频调速电力电子器件可以实现对电机的变频调速控制，提高电机的运行效率和可靠性。
在工业生产中，变频调速广泛应用于风机、水泵、压缩机等设备，实现能量的节约和系统的自动化控制。
2. 电力传输与配电电力电子器件可以实现电力的高效传输和配电，提高电网的稳定性和可靠性。
例如，柔性交流输电技术（FACTS）利用电力电子器件对电网进行动态控制，提高电力传输的效率和可控性。
3. 新能源应用电力电子器件在新能源领域的应用越来越广泛。
例如，太阳能光伏发电系统和风力发电系统中都需要使用电力电子器件对电能进行转换、调节和储存，实现对新能源的高效利用。
电力电子器件大全及使用方法详解
电力电子器件大全及使用方法详解一、二极管二极管是一种常见的电力电子器件，它可以实现电流的整流功能。
二极管具有单向导电性，即只有当正向电压施加在二极管上时，电流才能够流过二极管。
二极管常用于交流电转直流电的整流电路中。
使用方法：将二极管的正极连接到正电压，负极连接到负电压即可。
需要注意的是，二极管具有正向电压降(Vf)，在正向导通状态下会有一定的电压降，需要根据实际需求选择合适的二极管。
二、晶闸管晶闸管是一种可控硅器件，具有正向导通和反向封锁两种状态。
晶闸管通过控制门极电流来实现正向导通状态，控制门极电流为零时处于反向封锁状态。
晶闸管常用于高功率电流的开关和整流电路中。
使用方法：将晶闸管的端子正确连接，再通过控制晶闸管的门极电流来控制其导通和封锁状态。
在选择晶闸管时，需要考虑其额定电压和额定电流是否满足实际需求。
三、功率场效应管(MOSFET)功率场效应管是一种电压控制的开关器件，具有低导通电阻、快速开关速度和高电压容忍等优点。
功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器和电源开关等电力电子领域。
使用方法：将功率MOSFET的源极与负极连接，漏极与负载连接，控制其栅极电压来控制其导通和截止状态。
在选择功率MOSFET时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
四、IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种中压、大功率的开关器件，它具有MOSFET和晶闸管的优点。
IGBT可以实现高压和高电流的控制，广泛应用于电力电子变换器、交流调速器和逆变器等领域。
使用方法：将IGBT的集电极与源极连接，发射极与负载连接，通过控制栅极电压来控制IGBT的导通和截止状态。
在选择IGBT时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
总结：电力电子器件包括二极管、晶闸管、功率MOSFET和IGBT等，它们在电力电子领域中具有重要的应用。
电力电子器件的实际应用及技术开发.共29页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍开发.
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
电力电子器件的设计和应用
电力电子器件的设计和应用电力电子器件是一种将电能转换为所需形式的器件，通过控制电流和电压来达到能量的转换和控制。
在现代电气系统中，电力电子器件的应用越来越广泛，这些器件包括：变流器、整流器、逆变器、直流-直流转换器 (DC-DC Converter)、开关电源等。
电力电子器件的设计电力电子器件的设计需要考虑许多方面，例如器件材料、尺寸和加工工艺等。
在进行电力电子器件的设计时，首先需要了解电机的特性和电气系统的需求，然后选择适当的器件并分类和计算系统所需的参数。
此外，制造过程中的热和噪声问题也需要考虑。
电力电子器件的应用电力电子器件在现代电气系统中有广泛的应用，包括：1. 变频器：变频器是一种能够将交流电流转换为可控直流电流的电力电子装置，能够将电机的转速调节，从而达到节能、降噪的目的。
在工业生产中的减速驱动、变频空调、数控机床等领域中应用广泛。
2. 逆变器：逆变器是一种将直流电流转换为交流电流的电力电子器件，其输出电压和频率可以进行调节。
逆变器广泛应用于三相电池变电站中，并在风能和太阳能发电中得到广泛的应用。
3. 交流稳压电源：交流稳压电源是一种将电能转换为所需电流的电力电子器件，其应用广泛，例如在电话通讯中进行前置放大器的功率补偿、在工业控制中进行交流供电等。
4. 高压直流输电：高压直流输电是一种将电能以直流的形式从一处传送到另一处的电力输电方式，通过可控整流器及逆变器将交流电转换为直流电，以实现电能输送，其是现代电力系统中的关键技术。
5. 电动汽车充电器：电动汽车充电器是一种将交流电转换为直流电的装置，能够为电动汽车提供能量，其在当前推广电动汽车的过程中具有非常重要的作用。
总结电力电子器件是现代电气系统的关键器件，其设计和应用对于现代电气系统的稳定性和安全性具有非常重要的意义。
在电力电子器件的设计与应用中需要充分考虑制造工艺、实际需求、装置的可靠性等因素，以确保电力电子器件能够正常稳定的运行并发挥其应有的功能。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是现代电气工程领域中的重要分支，它主要研究与应用电子器件在电力系统中的转换、调节和控制技术。
电力电子器件的发展和应用，对于提高电力系统的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将从电力电子器件的基本原理、常见的电力电子器件和其应用领域等方面进行探讨。
一、电力电子器件的基本原理电力电子器件是指能够将电力信号进行转换、调节和控制的电子器件。
其基本原理是利用半导体器件的导通和截止特性，通过不同的电路拓扑结构，实现对电力信号的处理。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。
二、常见的电力电子器件1. 二极管：二极管是一种最简单的电力电子器件，其具有单向导电性。
它常用于整流电路中，将交流电信号转换为直流电信号。
2. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性的电力电子器件。
它具有可控性，可以通过控制电压或电流来实现导通和截止。
晶闸管广泛应用于交流电调节、交流电转换和交流电控制等领域。
3. 可控硅：可控硅是一种具有单向导电性和可控性的电力电子器件。
它可以通过控制触发信号来实现导通和截止。
可控硅常用于交流电调节和交流电控制等应用中。
4. IGBT：IGBT是一种综合了MOSFET和可控硅特性的电力电子器件。
它具有高压、高电流和高频率的特点，广泛应用于交流电调节、交流电转换和电力传输等领域。
5. MOSFET：MOSFET是一种具有双向导电性和可控性的电力电子器件。
它具有高速开关和低功耗的特点，常用于直流电调节、直流电转换和电力传输等应用中。
三、电力电子器件的应用领域电力电子器件在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电力调节：电力电子器件可以通过调节电压、电流和频率等参数，实现对电力系统的调节。
例如，通过调节晶闸管和可控硅的触发角度，可以实现对交流电的调节，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 电力转换：电力电子器件可以将不同形式的电力信号进行转换，实现能量的传输和转换。
电路中的电力电子器件与应用
电路中的电力电子器件与应用电力电子器件是构成电力电子系统的核心组成部分，在电力转换和控制中发挥着至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的电力电子器件，并探讨它们在电路中的应用。
一、二极管（Diode）二极管是最简单的电力电子器件之一，它具有单向导电特性。
在电路中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
此外，二极管还可以用作过电压保护装置，以保护其他电子元件不受过电压的损害。
二、晶闸管（Thyristor）晶闸管是一种控制型二极管，具有可控的导通和截止特性。
在电力电子系统中，晶闸管广泛应用于交流电控制领域。
通过控制晶闸管的触发方式和触发角，可以实现对交流电的精确控制，用于变频调速、电流调节等方面。
三、可控硅（SCR）可控硅是一种具有双向导电特性的晶闸管。
与晶闸管相比，可控硅增加了反向导通能力，可以实现交流电的双向控制。
可控硅在电动机控制、电源开关等领域有广泛应用。
四、功率场效应晶体管（Power MOSFET）功率MOSFET是一种常用的电力电子开关器件。
它具有低导通电阻和高开关速度的特点，可实现高效率的功率传递。
功率MOSFET在电力电子转换系统中常用于开关电源、直流电机驱动等应用。
五、电力管（Power Transistor）电力管是具有较大功率承载能力的晶体管。
在高功率放大和开关电路中，电力管具有重要作用。
它可以放大或开关大电流，广泛应用于音频放大器、电力调制器等电路中。
六、电容（Capacitor）电容是一种储存电能的器件，具有储电和隔直流的特性。
在电力转换和滤波电路中，电容被广泛应用。
它可以储存电能，平滑电压波动，并降低电路中的噪声。
七、电感（Inductor）电感是一种储存磁能的器件，具有感应电压和滤波的作用。
在电力电子系统中，电感常被用于电源滤波、变压器和电感驱动等应用，用以改变电流和电压的大小。
综上所述，电力电子器件在电路中扮演着不可或缺的角色。
通过合理选择和应用这些器件，我们可以实现电能的高效转换、精确控制和稳定输出。
电力电子器件的应用
电力电子器件的应用1器件发展及应用概述电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。
又称功率电子器件。
20世纪50年代，电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管。
60年代发展起来的晶闸管，因其工作可靠、寿命长、体积小、开关速度快，而在电力电子电路中得到广泛应用。
70年代初期，已逐步取代了汞弧闸流管。
80年代，普通晶闸管的开关电流已达数千安，能承受的正、反向工作电压达数千伏。
在此基础上，为适应电力电子技术发展的需要，又开发出门极可关断晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管等一系列派生器件，以及单极型MOS 功率场效应晶体管、双极型功率晶体管、静电感应晶闸管、功能组合模块和功率集成电路等新型电力电子器件。
各种电力电子器件均具有导通和阻断两种工作特性。
功率二极管是二端(阴极和阳极)器件，其器件电流由伏安特性决定，除了改变加在二端间的电压外，无法控制其阳极电流，故称不可控器件。
普通晶闸管是三端器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，称半控型器件。
可关断晶闸管、功率晶体管等器件，其门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，称全控型器件。
后两类器件控制灵活，电路简单，开关速度快，广泛应用于整流、逆变、斩波电路中，是电动机调速、发电机励磁、感应加热、电镀、电解电源、直接输电等电力电子装置中的核心部件。
这些器件构成装置不仅体积小、工作可靠，而且节能效果十分明显(一般可节电10%～40%)。
单个电力电子器件能承受的正、反向电压是一定的，能通过的电流大小也是一定的。
因此，由单个电力电子器件组成的电力电子装置容量受到限制。
所以，在实用中多用几个电力电子器件串联或并联形成组件，其耐压和通流的能力可以成倍地提高，从而可极大地增加电力电子装置的容量。
器件串联时，希望各元件能承受同样的正、反向电压；并联时则希望各元件能分担同样的电流。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是指将半导体器件和功率电子器件应用于电力系统和电力设备中，用以实现能量转换、电力控制和电力传递的技术。
随着科技的进步，电力电子技术在能源、交通、通信等领域得到广泛应用，对于推动社会发展和提高生活质量起到至关重要的作用。
一、电力电子器件的分类电力电子器件根据其功能和不同应用领域可分为多种类型，以下将对其中几种重要的电力电子器件进行简要介绍。
1. 变流器（Inverter）变流器是最常见的电力电子器件之一。
其主要功能是将直流电能转换为交流电能，或者将交流电能转换为直流电能。
变流器广泛应用于电能供应、电机驱动和光伏发电等领域，为能源的有效利用和电力系统的稳定运行提供了便利。
2. 整流器（Rectifier）整流器的主要功能是将交流电能转换为直流电能。
在电力系统中，整流器被广泛应用于直流输电、直流电机驱动和电池充电等方面。
此外，整流器还常用于调节电能质量，提高电力系统的稳定性。
3. 逆变器（Converter）逆变器是一种功率电子器件，其主要功能是将直流电能转换为交流电能，频率可以根据需要进行调整。
逆变器被广泛应用于太阳能发电、风力发电、UPS电源等领域，为可再生能源的利用和电力系统的稳定提供了支持。
二、电力电子器件的应用领域电力电子器件在各个领域的应用越来越广泛，以下将对其中几个重要的领域进行介绍。
1. 新能源发电随着环境保护意识的增强和对能源的依赖度的降低，新能源发电逐渐成为了人们关注的焦点。
光伏发电和风力发电是常见的新能源发电方式，而电力电子器件的应用则是实现这些发电方式的关键。
变流器和逆变器的应用能够将太阳能和风能转化为交流电能，并注入电力系统中，从而实现清洁能源的利用。
2. 电动汽车电动汽车已经成为未来交通的发展趋势。
电力电子器件在电动汽车中的作用不可忽视。
充电器、驱动系统和电池管理系统等均需要电力电子器件的支持，以实现电能转换、电力控制和电能储存等功能。
电力电子技术的应用使得电动汽车具备了高效、环保和可靠的特点。
电力电子器件大全及使用方法详解(DOC 42页)
电力电子器件大全及使用方法详解(DOC 42页)第1章电力电子器件主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。
重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。
难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。
基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。
1 电力电子器件概述(1)电力电子器件的概念和特征主电路（main power circuit）--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；电力电子器件（power electronic device）--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；广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。
两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。
因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。
电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。
同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素(2) 应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能。
电力电子器件及应用技术
电力电子器件及应用技术电力电子器件是指能转换和调节电能的器件，是电力电子技术的核心。
随着电力电子技术的不断发展，电力电子器件的种类也日益增多。
在本文中，我们将介绍几种常见的电力电子器件及其应用技术。
一、开关管开关管是一种常见的电力电子器件，适用于高压、高电流的工作环境。
开关管具有通断能力强、开关速度快等特点，被广泛应用于各个领域。
最常见的应用是在电源开关、直流电机驱动器、电池充电器等设备中。
二、整流器整流器是将交流电转换为直流电的电力电子器件，常用于交流电转换为直流电的环境中。
整流器的类型有很多种，其中最常见的是单相整流器和三相整流器。
整流器广泛应用于交流到直流的转换领域，比如电源适配器、电气焊接设备等。
三、逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的电力电子器件，适用于需要将直流电转换为交流电的场合。
逆变器在可逆变和无线电源等领域有广泛应用。
它可以将直流电动力设备连接到交流电网，比如太阳能和风能的利用。
逆变器还可用于驱动交流电机。
四、电力调节器电力调节器是一种能够调节电能的电力电子器件，可以根据需要对电压和电流进行调节。
电力调节器被广泛应用于稳压变送器、磁控管、智能继电器等设备中。
它能够在工业自动化、变频调速等领域起到重要作用。
五、功率电子器件功率电子器件是指能够直接转换大功率电力的电力电子器件。
功率电子器件的种类多样，其中最常见的是晶闸管、电力二极管和功率MOSFET。
这些器件被广泛应用于电力变换、电力控制等领域。
功率电子器件的发展为电力电子技术的进步提供了有力支持。
六、电力电子应用技术电力电子应用技术是指将电力电子器件应用于各个领域的技术方法和方法。
电力电子应用技术在电力系统、工业制造、交通运输、新能源等领域发挥着重要作用。
其中，电力变换技术、电力控制技术、电力传输技术等是电力电子应用技术的重要组成部分。
七、电力电子器件的未来发展随着科技的进步和社会的发展，电力电子器件及其应用技术也在不断发展。
未来，电力电子器件将更加智能化、高效化、小型化。
电力电子技术基础与应用指南
电力电子技术基础与应用指南目录1.引言2.电力电子技术的概念与重要性o 2.1 电力电子技术定义o 2.2 电力电子技术的发展历程o 2.3 电力电子技术的重要性1.电力电子元器件o 3.1 二极管o 3.2 晶闸管o 3.3 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）o 3.4 场效应晶体管（MOSFET）1.电力电子电路o 4.1 整流电路o 4.2 逆变电路o 4.3 斩波电路o 4.4 变频电路1.电力电子控制技术o 5.1 PWM控制技术o 5.2 PID控制技术o 5.3 矢量控制技术o 5.4 模糊控制技术1.电力电子技术在能源领域的应用o 6.1 可再生能源发电o 6.2 电动汽车充电o 6.3 智能电网o 6.4 储能系统1.电力电子技术在工业中的应用o7.1 工业自动化o7.2 电机驱动o7.3 电焊设备o7.4 变频器1.电力电子技术在消费电子中的应用o8.1 电源适配器o8.2 不间断电源（UPS）o8.3 LED照明o8.4 家用电器1.电力电子技术的未来发展趋势o9.1 高效能器件o9.2 模块化设计o9.3 数字化控制o9.4 绿色环保1.结论1. 引言电力电子技术是现代电气工程的重要组成部分，它通过对电能的转换、控制和传输，实现各种电气设备的高效运行和智能化控制。
本指南旨在为读者提供全面的电力电子技术基础知识和实际应用，帮助他们更好地理解和应用电力电子技术。
2. 电力电子技术的概念与重要性2.1 电力电子技术定义电力电子技术是指利用电子元器件对电能进行变换和控制的技术，包括整流、逆变、斩波、变频等各种电力电子变换过程。
2.2 电力电子技术的发展历程电力电子技术的发展经历了从电子管到晶闸管，再到现代的IGBT和MOSFET等高效能器件的演进，不断推动电力电子技术的进步。
2.3 电力电子技术的重要性电力电子技术在能源转换、工业控制、消费电子等领域具有广泛的应用，是实现现代化和智能化的关键技术之一。
电力系统中的电力电子器件应用
电力系统中的电力电子器件应用电力电子器件是指能够将电能进行调整、变换、控制的半导体器件。
在现代电力系统中，电力电子器件的应用越来越广泛，起到了重要的作用。
本文将从电力系统的角度出发，探讨电力电子器件在电力系统中的应用与意义。
一、电力电子器件的作用与优势电力电子器件通过将电能进行调整、变换和控制，实现了电能的高效利用。
它可以实现电能的无级调节，使得电力系统具有了更高的灵活性和可控性。
电力电子器件具有以下几个优势：1. 高效率：电力电子器件的能量转换效率高，可以将电能的损失减至最小。
2. 高可靠性：电力电子器件采用先进的封装和散热技术，能够在恶劣环境下长时间稳定运行。
3. 极速响应：电力电子器件的开关速度非常快，能够迅速响应系统变化，保障电力系统的稳定性。
4. 灵活性强：电力电子器件的控制方法多样，能够满足不同系统的需求。
二、电力电子器件在电力系统中的应用1. 可控电源在电力系统中，可控电源是电力电子器件的典型应用之一。
通过可控电源，可以实现电能的调整和变换，满足不同负载的需求。
比如，直流可控电源可以将交流电转换为直流电，有利于电力系统与直流负载的连接和互动。
2. 逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的重要电力电子器件。
在电力系统中，逆变器常用于太阳能、风能等可再生能源的接入。
它能够将这些可再生能源产生的直流电转换为交流电，满足电网和用户的需求。
3. 高压直流输电技术高压直流输电技术是电力电子器件的重要应用领域之一。
它利用电力电子器件对直流电进行调控和变换，将电能以直流形式进行长距离传输。
这种技术具有输电损耗小、输送距离长的优势，广泛应用于大容量长距离输电工程。
4. 电力质量控制在电力系统中，电力质量控制是一项重要任务，电力电子器件在其中起到了关键作用。
通过控制电力电子器件的工作方式和参数，可以有效解决电力系统中的电压波动、谐波污染等问题，提高电力质量，保障用户设备的安全运行。
三、电力电子器件应用的挑战与展望尽管电力电子器件在电力系统中的应用已经取得了显著的成果，但也面临一些挑战。
电力电子器件在电力系统电压调节中的应用
电力电子器件在电力系统电压调节中的应用电力电子技术是现代电力系统中的重要组成部分，广泛应用于电力系统电压调节中。
本文将介绍电力电子器件在电力系统电压调节中的应用，以及其在电力系统中的优势和挑战。
一、电力电子器件主要用于电力系统电能调节和电能转换，能够实现电力系统的电压稳定和电能传输的可控性。
在电力系统中，常见的电力电子器件主要包括可控硅器件、整流器、逆变器、降压/升压变压器等。
1. 可控硅器件应用可控硅器件是一种控制开关电流导通和关断的电子元件，常用于电力系统的稳压供电和电能调节中。
通过控制可控硅的触发角，可以实现对电流的控制，从而实现对电压的调节。
可控硅器件应用广泛，包括变压器的无功补偿、电力电价调控等。
2. 整流器应用整流器是一种将交流电转换为直流电的电力电子设备，常用于电网输电和电能转换。
在电力系统中，整流器可将电网中的交流电转换为直流电，用于直流输电或者直流电源供电。
同时，整流器还可以将太阳能光伏发电和风能发电的直流电转换为交流电，并接入电力系统。
3. 逆变器应用逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子装置，常用于电力系统中的电压调节和电源变换。
逆变器能够将电力系统的直流电源或者蓄电池的直流电转换为交流电供电，实现电力系统的电能传输。
4. 降压/升压变压器应用降压/升压变压器是一种能够实现电力系统电压降低或者提高的电力电子装置。
在电力系统中，降压变压器主要用于电力系统的电压调节，将高压电网的电压降低到适合用户的电压供电。
而升压变压器则用于将发电厂产生的低压电能升压到电力系统需要的高压供电。
二、电力电子器件在电力系统中的优势电力电子器件在电力系统中的应用具有许多优势，主要体现在以下几个方面：1. 功能灵活性高电力电子器件可以实现对电能的调节和转换，具有很高的功能灵活性。
通过调节电压和电流，可以满足不同用户和电力系统的需求，同时也可实现对电力负荷的精确控制，提高电力系统的稳定性。
2. 能耗较小电力电子器件在电力转换过程中能量损耗较小，具有高效能转换能力。
(整理)电力电子器件应用指南
目录电力电子器件应用指南 (1)晶闸管、二极管主要参数及其含义 (8)晶闸管、二极管简易测试方法 (11)中频感应加热电源常见故障与维修 (13)水冷散热器的安装与使用 (20)晶闸管水冷散热器重复使用中应注意的问题 (23)电焊机用晶闸管模块的选择与应用 (25)电力半导体器件用散热器选择及使用原则 (32)风冷散热器的选配 (34)高频晶闸管新特性 (36)改进的晶闸管高di/dt性能 (39)门极触发强度对晶闸管开通特性的影响 (42)晶闸管串、并联配对选择及使用要求 (47)晶闸管在低温条件下的使用 (52)功率器件技术与电源技术的现状和发展 (53)晶闸管保护电路 (60)电力电子器件应用指南一、参数说明1本手册参数表中所给出的数据，I TSM、I2t、dv/dt、di/dt指的是元件所能满足的最小值，Q r、V TM、V TO、r T指元件可满足(不超过)的最大值。
2通态平均电流额定值I TAV（I FAV）I TAV（I FAV）指在双面冷却条件下，在规定的散热器温度时，允许元件流过的最大正弦半波电流平均值。
I TAV（I FAV）对应元件额定有效值I RMS=1.57 I TAV。
实际使用中，若不能保证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值，则元件应降额使用。
3晶闸管通态电流上升率di/dt参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值。
其对应不重复测试值为重复值的2倍以上，在使用过程中，必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重复值。
4晶闸管使用频率晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度t p，关断时间t q以及从关断后承受正压开始至其再次开通的时间t V决定。
f max=1/（t q+t p+t V）。
根据工作频率选取元件时必须保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔t H>t q，并留有一定的裕量。
随着工作频率的升高，元件正向损耗E pf和反向恢复损耗E pr随之升高，元件通态电流须降额使用。
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SF15
800A
SS13
SF16
1000A
SS14
SF17
1000A-3000A
SS14
其中 SF 系列风冷散热器是指在强迫风冷(风速 6m/s)条件下的推荐配置 用户在使用
时应根据实际散热条件并考虑可靠性要求进行选择 对于 1000A 以上元件一般不推荐使用 风冷散热器 若使用风冷散热器 则元件额定电流需降额使用
恢复特性一致的元件 特别是元件串联工作于较高 di/dt 的逆变线路中时 其反向恢复特性
对动态均压起主要作用
六 散热器与元件的安装 元件的冷却方式有加装散热器自然冷却 风冷和水冷等方式 为了使元件充分地发挥其 额定性能并加强使用中的可靠性 除必须科学地选择散热器外还需正确地安装 只有正确地 安装散热器才能保证其与元件芯片间的热阻 Rj-hs 满足数据表中的要求 在元件与散热器的安装时 应注意以下事项 1 散热器的台面必须与元件台面尺寸相匹配 防止压扁 压歪损坏器件 2 散热器台面必须具有较高的平整 光洁度 建议散热器台面粗糙度小于或等于 1.6
大影响 为保证元件工作在最佳状态 并增强抗干扰性能 对晶广泰州公晶司泰所电有子晶科闸技管有限公建司议 门极触发脉冲电流幅值 IGM=2 5A <10A 上升率 diG/dt 2A/µs 上升时间 tr 1µs 即采用极陡前沿的强触发脉冲 见图四
五 元件串并联使用
图四
元件串并联使用时 线路上应采取门极强触发脉冲 均流 均压措施 还须挑选开通
有合适 tq 值的元件 以上简略介绍了整流和逆变工作条件下元件的选择 在许多情况下 除了元件的额定
电压 电流外 还要根据具体条件选择元件的门极参数 通态压降以及断态电压临界上升 率 dv/dt 和通态电流临界上升率 di/dt 三 元件的保护
晶闸管元件的电压和电流过载能力极差 尤其是耐压能力 瞬时的过压就会造成元件 永久性的损坏 为了使元件能长期可靠地运行 必须针对过压
用户未作特别要求时 广晶州泰晶泰电子科技有限公司所提供的成套元件都按标准配置安装
散热器。
电容 C 通常在 0.1-1 F 耐压选元件耐压的 1.1-1.5 倍 具体 R C 取值可根据元件型 号及工作情况调试决定 注意保证电阻 R 的功率 尤其在中频逆变电路中 使之不会因发 热而损坏
2 过流保护 晶闸管元件在短时间内具有一定的过流能力 但在过流严重时 不采取保护措施 就
会造成元件损坏 在线路设计和元件选择时应考虑负载短路和过载情况 确保在异常情况 下设备能自动保护 一般有以下几种措施 见图三
半波电流平均值 ITAV IFAV 对应元件额定有效值 IRMS=1.57 ITAV 实际使用中 若不能保 证散热器温度低于规定值,或散热器与元件接触热阻远大于规定值 则元件应降额使用
3 晶闸管通态电流上升率 di/dt 参数表中所给的为元件通态电流上升率的临界重复值 其对应不重复测试值为重复值 的 2 倍以上 在使用过程中 必须保证元件导通期任何时候的电流上升率都不能超过其重 复值 4 晶闸管使用频率 晶闸管可工作的最大频率由其工作时的电流脉冲宽度 tp 关断时间 tq 以及从关断后承 受正压开始至其再次开通的时间 tV 决定 fmax=1/ tq+tp+tV 根据工作频率选取元件时必须 保证元件从正向电流过零至开始承受正压的时间间隔 tH>tq 并留有一定的裕量 随着工作 频率的升高 元件正向损耗 Epf 和反向恢复损耗 Epr 随之升高 元件通态电流须降额使用
广州晶泰电子科技有限公司可提供SS水冷系列和SF风冷系列以及各类非标及组件散热
为元件配套使用
根据元件通态额定平均电流推荐配置的标准型散热器型号见下表
元件通态额定平均电流 100A-200A
推荐散热器型号
水冷
风冷
SS11
SF12
300A 400A
SS12
SF13 SF13 SF14
500A-600A
SS12 SS13
IT AV = 2-3 Id/(1.57 2 )=(0.9-1.5) Id 3 关断时间 tq 并联逆变线路中 KK 元件的关断时间选择要根据触发引前时间 tf 和换流时间 tr 来决定 一般取
1 tq=(tf-tr) (1.5 ~ 2)
(当功率因数为 0.8 时 tf 约为周期的十分之一 tr 按元件 di/dt 小于或等于 100A/ S 来确定) 在频率较高时 可通过减小换流时间 tr 并适当牺牲功率因数增加 tf 的方法来选择具
表 1 整流器件的最大峰值电压 UM 及通态平均电流计算系数 Kfb
整流电路
单相半波
单项双半 波
单项桥式
三相半波
三相桥式
带平衡电抗 器的双反星
型
UM
2 U2
2 2 U2
2 U2
6 U2
6 U2
6 U2
电阻
Kfb 负载
1
0.5
0.5
0.374
0.368
0.185
=0O
电感 负载
0.45
0.45
0.45
二 元件的选择 正确地选择晶闸管 整流管等电力电子器件对保证整机设备的可靠性及降低设备成本
具有重要意义 元件的选择要综合考虑其使用环境 冷却方式 线路型式 负载性质等因 素 在保证所选元件各参数具有裕量的条件下兼顾经济性 由于电力电子器件的应用领域 十分广泛 具体应用形式多种多样 下面仅就晶闸管元件在整流电路和单项中频逆变电路 中的选择加以说明
电力电子器件应用指南
一 参数说明 1 本手册参数表中所给出的数据 ITSM I2t dv/dt di/dt 指的是元件所能满足的最小
值 Qr VTM VTO rT 指元件可满足(不超过)的最大值 2 通态平均电流额定值 ITAV IFAV ITAV IFAV 指在双面冷却条件下 在规定的散热器温度时 允许元件流过的最大正弦
水冷散热器安装图见下图(图五):
散热体 晶闸管 螺栓 螺母 垫圈 均匀拧紧使张口接近为零 压盖 上绝缘垫块 平垫圈2 碟形弹簧
平垫圈1 下绝缘套管
绝缘套 安装板
图五
在使用中需注意 风冷方式加装散热器后 一般要求风速不低于 6m/s 水冷方式要求 水冷散热器水流量不小于 4 103 ml/min 进水温度 5 -35 ,水质 2.5K cm
0.368
0.368
0.184
注 U2 为主回路变压器二次相电压有效值 单项半波电感负载电路带续流二极管
2 中频逆变元件的选择
一般 400Hz 以上的工作条件下 应考虑使用 KK 器件 频率在 4KHz 以上时 可考虑使
用 KA 器件 这里主要介绍一下并联逆变电路中元件的选择 见图一
图一
1 元件正向和反向峰值电压 VDRM VRRM 元件正向和反向峰值电压应取其实际承受最大正 反向峰值电压的 1.5-2 倍 假设逆变
硒
容
堆
保
保
护
护
避雷器
压 敏 电 阻 保 护
压 敏 电 阻 保 护
直流测
晶 闸 管 泄 能 保 护
图二
1 在变压器一次侧接上避雷器 在二次侧加装阻容保护 硒堆 压敏电阻等非线性电 阻元件进行保护 在整流直流侧采取压敏电阻和泄能保护装置 以防止元件承受过电压
2 在晶闸管阴阳极两端直接进行保护 晶闸管关断过程中主电流过零反向后迅速由反 向峰值恢复至零电流 此过程可在元件两端产生达正常工作峰值电压 5-6 倍的尖峰电压 一般建议在尽可能靠近元件本身的地方接上阻容吸收回路 电阻 R 选无感电阻 通常取 5-30
有效值为 KId 则所选器件的额定通态电流应为
IT AV = 1.5-2 KId / 1.57=KfbId Kfb 为计算系数 对于控制角 =0O 时 各种整流电路下的 Kfb 值见表 1 选择元件 IT AV 值 还应考虑元件散热方式 一般情况下风冷比水冷相同元件的额定电流值要低 自然冷却情
况下 元件的额定电流要降为标准冷却条件下的三分之一
m 平整度小于或等于 30 m 安装时元件台面与散热器台面应保持清洁干净无 油污等脏物 3 安装时要保证元件台面与散热器的台面完全平行 同心 安装过程中 要求通过元 件中心线施加压力以使压力均匀分布在整个接触区域 用户手工安装时 建议使用 扭矩扳手 对所有紧固螺母交替均匀用力 压力的大小要达到数据表中的要求 4 在重复使用水冷散热器时 应特别注意检查其台面是否光洁 平整 水腔内是否有 水垢和堵塞 尤其注意台面是否出现下陷情况 若出现了上述情况应予以更换
1 整流电路器件选择 工频整流是晶闸管元件最常用的领域之一 元件选用主要考虑其额定电压和额定电流 1 晶闸管器件的正反向峰值电压 VDRM 和 VRRM 应为元件实际承受最大峰值电压 UM 的 2-3 倍 即 VDRM/RRM= 2-3 UM 各种整流线路对应的 UM 值见表 1 2 晶闸管器件的额定通态电流 IT AV 晶闸管的 IT AV 值指的是工频正弦半波平均值 其对应的有效值 ITRMS=1.57IT AV 依照发热相等的原则 按实际流经器件的电流所产生的 功耗小于器件允许最大功耗的原则选取器件 在简单计算中 可近似按实际电流有效值 ≤1.57IT AV 来选择 为使元件在工作过程中不因过热损坏 流经元件的实际有效值应在乘以 安全系数 1.5-2 后才能等于 1.57IT AV 假设整流电路负载平均电流为 Id 流经每个器件的电流
器直流输入电压为 Ud 功率因数为 cos 则
VDRM/RRM= 1.5-2 Ud / 2cos 2 元件的额定通态电流 IT AV
考虑到元件在较高频率下工作时 其开关损耗非常显著
元件的额定通态电流应按实
际流过其有效值 I 的 2-3 倍来考虑 即
IT AV = 2-3 I/1.57 假设逆变器直流输入电流为 Id 则所选器件 IT AV 为
1.57IT(AV) IKR IT IT(AV)为元件额定电流 IT 为元件实际工作电流有效值