铜峰电子成功研发机车用电力电子电容器

电力电容器保护原理解释

常见电力电容器保护类型：电容器保护 1 保护熔丝现代电容器组的每台电容器上都装有单独的熔丝保护，这种熔丝结构简单，安装方便，只要配合得当，就能够迅速将故障电容器切除，避免电容器的油箱发生爆炸，使附近的电容器免遭波及损坏。此外，保护熔丝还有明显的标志，动作以后很容易发现，运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器，以便更换。 2 过电流保护(电流取自线路TA) 过电流保护的任务，主要是保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。电容器过负荷的原因，一是运行电压高于电容器的额定电压，另一种情况是谐波引起的过电流。为避免合闸涌流引起保护的误动作，过电流保护应有一定的时限，一般将时限整定到0.5s以上就可躲过涌流的影响。 3 不平衡电压保护(电压取自放电TV二次侧所构成的开口三角型) 电容器发生故障后，将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。根据这个原理，国内外采用的继电保护方式很多，大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护，都是利用故障电容器被切除后，因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点，我们可以根据需要选择。单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。对于没有放电电阻的电容器，将放电线圈的一次侧与电容器并联，二次侧接成开口三角形，在开口处连接一只低整定值的电压继电器，在正常运行时，三相电压平衡，开口处电压为零，当电容器因故障被切除后，即出现差电压U0，保护采集到差电压后即动作掉闸。 4 不平衡电流保护这种保护方式是利用故障相容抗变化后，电流变化与正常相电流间形成差电流，来启动过电流继电器，以达到保护电容器组的目的。常见的不平衡电流保护的方式有以下两种： 4.1 双星形中性点间不平衡电流保护保护所用的低变比TA串接于双星型接线的两组电流器的中性线上，在正常情况下，三相阻抗平衡，中性点间电压差为零，没有电流流过中性线。如果某一台或几台电容器发生故障，故障相的电压下降，中性点出现电压，中性线有不平衡电流I0流过，保护采集到不平衡电流后即动作掉闸。

电力电子技术的产品、技术和前沿动态

电力电子技术的简介、产品、技术及前沿动态摘要：本文简要地介绍了电力电子技术的内涵、产品；回顾了电力电子技术的发展历程以及主要应用；介绍了我国电力电子技术产业的发展现状以及电力电子技术将来的发展趋势。关键词：电力电子、电力电子器件、电力电子设备和系统如今，公认的是“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，因为在保证相同的能源服务水平的前提下, 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。以下将对若干电力电子技术的产品，发展历史，以及前沿技术的现状和未来发展前景进行论述。一、电力电子技术简介现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,促进了电力电子技术在许多新领域的应用。现在已经进入现代电力电子时代。电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。它包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率变换。二、电力电子技术的应用及产品电力电子设备和系统种类繁多、行业应用范围极广，主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。

电力电子技术应用领域十分广泛几乎涉及到国民经济各个工业部门和社会生活各个方面。下面具体说一下其的应用领域。 1、一般工业工业中大量应用各种交直流电动机。例如，很多交流电机都广泛采用电力电子交直流调速技术来提高调速性能。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。 2、交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置；直流斩波器也广泛用于铁道车辆；车辆中的各种辅助电源、蓄电池的充电也应用了电力电子技术；此外，一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。 3、电力系统电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。直流输电其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。此外，近年发展起来的柔性交流输电也是依靠电力电子装置才得以实现的。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。

电力电子第四版第5章思考题与习题答案详解

习题与思考题 1.无源逆变电路和有源逆变电路有什么不同？答：有源逆变是将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电返送到电网。应用于直流电机的可逆调速、绕线转子异步电机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方面。无源逆变是逆变器的交流侧直接接到负载，即将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要采用无源逆变电路。 2.电力电子电路中的开关器件有哪些换流方式？各有什么特点？答：换流方式可分为以下四种： ①器件换流：利用全控型器件(GTO、GTR、IGBT和电力 MOSFET等)的自关断能力进行换流。②电网换流：由电网提供换流电压称为电网换流。在换流时，只要把负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。这种换流方式不需要器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。③负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流。在负载电流相位超前于负载电压的场合，即负载为电容性负载时，可实现负载换流。④强迫换流：强迫换流需要设置附加的换流电路。给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。强迫换流通常利用附加电容上储存的能量来实现，也称为电容换流。上述四种换流方式中，器件换流只适用于全控型器件，其余方式针对晶闸管而言。 3.什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路？各有什么特点？答：逆变电路按照直流侧电源性质，可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路两类。直流侧电源是电压源的逆变电路，称为电压型逆变电路，而直流侧电源为电流源的逆变电路，称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有如下主要特点： 1）直流侧为电压源或并联大电容，电容抑制了直流电压纹波，使直流侧电压基本无脉动，直流侧近似为恒压源，直流回路呈现低阻抗。 2）输出电压为矩形波，输出的电流波形和相位因负载阻抗不同而不同。 3）当交流侧为电感性负载时需提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各桥臂并联了反馈二极管。电流型逆变器的特点：

超级电容器原理及电特性

超级电容器原理及电特性 Principle & Electric characteristics of Ultra capacitor 辽宁工学院陈永真孟丽囡宁武 Chen Yongzhen Liao Ning Institute of Technology 摘要：叙述了超级电容器的基本结构和工作原理，比较全面地介绍了超级电容器的特点和在特定测试条件下的电特性，分析了如较大的ESR、发热等特殊电特性产生的原因，提出一些注意事项。关键词：超级电容器 ESR 放电电流 Abstract:Basic structure & principle of ultra-capacitor are described in this paper. The characteristics about ultra-capacitor and electric characteristics in special measuring conditions are also introduced in detail. Some reasons of special electric characteristics are analyzed, such as big ESR and heat, at last some attentions are also put forward. Key words: ultra-capacitor ESR Discharging current 超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件，随着它的问世，如何应用好超级电容器，提高电子线路的性能和研发新的电路、电子线路及应用领域是电力电子技术领域的科技工作者的一个热门课题。 1. 级电容器的原理及结构 1.1 超级电容器结构图一为超级电容器的模型，超级电容器中，多孔化电极采用活性炭粉和活性炭和活性炭纤维，电解液采用有机电解质，如丙烯碳酸脂（propylene carbonate）或高氯酸四乙氨（tetraetry lanmmonium perchlorate）。工作时，在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成的双电层中聚集的电容量c由下式确定：其中ε是电解质的介电常数，δ是由电极界面到离子中心的距离，s是电极界面的表面面积。由图中可见，其多孔化电极是使用多孔性的活性碳有极大的表面积在电解液中吸附着电荷，因而将具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量，超级电容器的这一特性是介于传统的电容器与电池之间。电池相较之间，尽管这能量密度是5%或是更少，但是这能量的储存方式，也可以应用在传统电池不足之处与短时高峰值电流之中。这种超级电容器有几点比电池好的特色。图1超级电容器结构框图 1.2 工作原理超级电容器是利用双电层原理的电容器，原理示意图如图2。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。 2.3 主要特点由于超级电容器的结构及工作原理使其具有如下特点：

电力电子电容器技术参数

电力电子及电力补偿电容器伟华电子 WEIHUATRONIC 电力电子及电力补偿电容器 Power Electronic and Compensation Capacitors

伟华电子WEIHUATRONIC 一、电容器选用指南Guide for capacitors choosing 电力电子及电力补偿电容器

伟华电子 WEIHUATRONIC 二、电力电子电容器的标准体系电力电子电容器的主要标准是由中国国家标准委员会发布的GBT17702.1、GBN17702.2和GB/T12747.1、GBT12747.2（分别等同于由IEC 33技术委员会（电力电容器）制定IEC61071,IEC 60831-1、IEC60831-2). 作为补充，我司也引用了GB/T25121（等同于IEC61881）、GB/T21563(等同于 IEC61373)和 AEC-Q200等标准，以满足铁路、汽车等特定场合的应用要求。我司主要在上述标准的基础上制定了各个型号电力电子电容器的企业标准，以供内部引用。另外，电力电子电容器的部分标准术语也参考了其它电容器标准中的定义，不再一一列出。二.The standard system of capacitors for power electronics The main standards are GB/T17702.1&GB/T17702.2and GBf/T12747.1&GB/T12747.2,published by China National standardizing committee.These standards are equal to IEC61071,IEC60831-1&IEC60831-2,prepared by IEC technical committee 33:Power capacitors As supplementary,faratronic also refers to GB/T25121(IEC61881idt),GB/T21563(IEC61373idt)and AEC-Q200and so on,for railwy or automobile applications. According to the basic requirements of above standards,Faratronic made detailed standards of various types of ca?pacitors for internal use.In additional,some terminologies are also reference to other capacitor standards,which will be 电力电子及电力补偿电容器

电源设计中的电容选用规则

电源设计中的电容选用规则电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。作为一款优秀的设计，电源设计应当是很重要的，它很大程度影响了整个系统的性能和成本。电源设计中的电容使用，往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。一、电源设计中电容的工作原理在电源设计应用中，电容主要用于滤波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。“接收信号”相当于被观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。滤波主要指滤除外来噪声，而退耦/旁路（一种，以旁路的形式达到退耦效果，以后用“退耦”代替）是减小局部电路对外的噪声干扰。很多人容易把两者搞混。下面我们看一个电路结构：图中电源为A和B供电。电流经C1后再经过一段PCB走线分开两路分别供给A和B。当A 在某一瞬间需要一个很大的电流时，如果没有C2和C3，那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低，而B端电压同样受A端电压影响而降低，于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B 的电源电压，从而对B电路的信号产生影响。同样，B的电流变化也会对A形成干扰。这就是“共路耦合干扰”。增加了C2后，局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候，电容C2可以为A暂时提供电流，即使共路部分电感存在，A端电压不会下降太多。对B的影响也会减小很多。于是通过电流旁路起到了退耦的作用。一般滤波主要使用大容量电容，对速度要求不是很快，但对电容值要求较大。如果图中的局部电路A是指一个芯片的话，而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话，可以使用瓷片电容，如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容（前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容）。滤波电容的容量往往都可以从电源芯片的数据手册里找到计算公式。如果滤波电路同时使用电解电容、钽电容和瓷片电容的话，把电解电容放的离开关电源最近，这样能保护钽电容。瓷片电容放在钽电容后面。这样可以获得最好的滤波效果。

电力电子学课后答案第三章

答案3.1 直流－直流电压变换中开关器件的占空比是什么？推证图3.1(c) 所示脉宽时间为、脉宽角度为、周期为、幅值为的方波脉冲电压的直流平均值及各次谐波的幅值。答：占空比是开关管导通时间与开关周期的比值。图3.1(c)中方波脉冲电压可以表示为如下傅立叶表达式：其中常数项为直流平均值，即；各余弦项为各次谐波，其幅值为：图3.1 Buck变换器电路结构及降压答案 3.2 脉冲宽度调制PWM和脉冲频率调制PFM的优缺点是什么？答：脉冲宽度调制方式PWM ，保持不变（开关频率不变），改变调控输出电压。脉冲频率调制方式PFM 。保持不变，改变开关频率或周期调控输出电压。实际应用中广泛采用PWM方式。因为采用定频PWM开关时，输出电压中谐波的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。此外由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。但是在谐振软开关变换器中为了保证谐振过程的完成，采用PFM控制较容易实现。答案 3.3 Buck变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因数有关，试从物理上给以解释。

答：电感电流的脉动量与电感量、开关频率、输入电压、输出电压有关，输出电压的脉动量与电感量、电容量、开关频率、输出电压有关。电感量、电容量越大其滤波效果越好，而开关频率越高，滤波电感的交流阻抗就很大，它对直流电压的阻抗基本为0，同时滤波电容的交流阻抗很小。答案 3.4 Buck变换器断流工况下的变压比与哪些因数有关，试从物理上给以解释。答：Buck 变换器在电流断续工况下其变压比不仅与占空比有关，还与负载电流的大小、电感、开关频率以及电压等有关。答案 3.5 图3.2(a)、3.5(a)电路稳态时在一个开关周期中，电感电流的增量，电感L的磁通增量是否为零，为什么？电容的电流平均值为零，电容端电压的增量是否为零，为什么？答：电路处于稳态时，在一个开关周期内电感电流的增量，同时电感的磁通增量，因为如果一个周期内电感的磁通增量，那么电感上的磁通将无法复位，也即电感上的能量不断累积，最终将达到饱和，甚至烧毁电感，所以稳态工作时应使一个开关周期内电感的磁通增量。电容的电流平均值为0，那么电容端电压的增量也为0，因为稳态时一个周期内电容上的充电电荷等于放电电荷，即电容上电荷增量，而电容端电压增量，故电容端电压的增量也为0。答案 3.6 Buck 变换器中电流临界连续是什么意思？当负载电压、电流一定时在什么条件下可以避免电感电流断流? 答：Buck变换器中电感电流临界连续是指处于电感电流连续和电感电流断流两种工况的临界点的工作状态。这时在开关管阻断期结束时，电感电流刚好降为零。当负载电压、电流一定时

电力电子电路I(A)

东北大学继续教育学院电力电子电路I 试卷（作业考核线上2） A 卷（共 4 页）一、单选题（每小题2分，共10分） 1. 晶闸管的额定电压是（ D ）。 A. 断态重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C. A 和B 中较大者 D. A 和B 中较小者 2. 三相半波可控整流电路一共有（ C ）只晶闸管。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 三相桥式全控整流电路，晶闸管的电流平均值是（ C ）。 A. d I B. d 2 I C. d 3I D. d 6I 4. 两组晶闸管反并联电路，一共有（ C ）。 A. 两种工作状态 B. 三种工作状态 C. 四种工作状态 D. 以上各种状态 5. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（ B ）导通。 A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管二、多选题（每小题4分，共20分） 1. 三相桥式逆变电路触发脉冲需要满足的条件是（ ABD ）。 A. 宽脉冲或双窄脉冲 B.必须严格按相序给出 C.控制角b 一定小于b min D.控制角b 一定大于b min 2. （ CD ）是电压控制型电力电子器件。 A. P-MOSFET 、GTO B.TRIAC 、GTR C.P-MOSFET 、IGBT D.IGBT 、SITH 3. 自然换流点在相电压波形正半周的电路是（ AC ）。 A. 三相半波共阴极组整流电路 B. 三相半波共阳极组整流电路 C. 三相半波共阴极组逆变电路 D. 三相半波共阳极组逆变电路

4. 晶闸管导通的条件是（ABD ）。 A.阳极电位高于阴极电位 B.在控制极施加对阴极为正的且满足要求的触发脉冲 C.阴极电位高于阳极电位 D.在控制极施加对阳极为正的且满足要求的触发脉冲 5. 下列描述中正确的有（BCD ）。 A. 共阴极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。 B. 共阳极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。 C. 共阴极组变流电路，逆变电压负半波大于正半波。 D. 共阳极组变流电路，逆变电压正半波大于负半波。三．（每小题5分，共20分） 1. 晶闸管的维持电流I H是怎样定义的？答：控制极开路时，能维持晶闸管继续导通的最小阳极电流。 2. 晶闸管元件导通时，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管阻断时，承受的电压大小取决于什么？答：负载。电源电压和电路形式。 3. 双向晶闸管有哪四种触发方式？答：（ I ＋、I －、III ＋、III －） 4. 为什么半控桥式电路或带续流二极管的电路不能实现有源逆变？答：不能输出负电压。

机车电力电子技术1

*********************************************************************《机车电力电子技术》教案 *********************************************************************课程编号：《机车电力电子技术》课程教学大纲学时：（64）学分：（4）一、教学大纲的说明机车电力电子技术课程教学大纲是教学指导性文件，它是作为工科专科学生学习该课程必须达到的合格要求，是学校制订教学计划和教学内容的依据，也是编写基本教材和进行课程教学质量评估的重要依据。 1．授课对象：车辆工程专业（电力机车方向），高职三年制学生。 2．课程性质：《机车电力电子技术》课程是车辆工程专业（电力机车方向）的一门专业必修课。 3．任务及要求：通过学习本课程，应使学生掌握电力电子技术理论及其在电力机车上的应用等方面知识，主要学习电力电子器件、相控整流电路、斩波电路与逆变电路、交流调压电路、触发电路与驱动电路、电力机车控制系统单元电路、电力机车控制电源柜、电力机车电子控制柜和微机控制柜、电力机车其他电子电路、电子电路常见故障分析与应急处理等方面知识，培养学生学会综合运用所学知识，分析、设计、解决相关技术问题的能力。 4．与其它课程的联系先修课程：《电工技术》、《Visual Basic程序设计》、《单片机原理及应用》等。后修课程：《电力机车控制》等。二、教学大纲

1、课程内容第1章绪论电力电子器件的发展；电力电子技术的发展；交流电动机控制技术的发；我国电力机车的发展。第2章电力电子器件电力电子器件概述；大功率整流二极管；晶闸管；门极关断晶闸管（GTO）；功率晶体管（GTR）；功率MOS场效应晶体管（功率MOSFET）；绝缘栅双极晶体管（IGBT）；MOS 控制晶闸管（MCT）；功率集成电路（PIC）；电力电子器件的冷却。第3章相控整流电路单相半控桥式整流电路；单相全控桥式整流电路；三相半波可控整流电路；三相全控桥整流电路；三相半控桥整流电路。第4章斩波电路与逆变电路斩波电路；逆变电路；缓冲电路。第5章交流调压电路概述；晶闸管交流开关；晶闸管单相交流调压电路；晶闸管三相交流调压电路。第6章触发电路与驱动电路概述；晶闸管触发电路；GTO门极驱动电路；GTR门极驱动电路；功率MOSFET门极驱动电；IGBT驱动与保护技术。第7章电力机车控制系统单元电路检测单元；控制单元；触发系统元件。第8章电力机车控制电源柜 SS9型电力机车的控制电源柜；HX D3型电力机车的DC 110 V电源装置。第9章电力机车电子控制柜和微机控制柜 SS4改型电力机车电子控制柜；SS8型电力机车微机控制柜；HXD3型电力机车网络控制系统。第10章电力机车其他电子电路显示诊断装置；劈相机起动电路；列车运行监控记录装置。第11章电子电路常见故障分析与应急处理检测单元和电源柜的故障判断；SS4改型电力机车电子控制柜常见故障判断及处理；SS9型电力机车微机控制柜的使用维护和常见故障判断及处理；HXD3型电力机车典型故障分析及处理。 2、重点与难点重点：大功率整流二极管；晶闸管；门极关断晶闸管（GTO）；绝缘栅双极晶体管（IGBT）；功率集成电路（PIC）；单相半控桥式整流电路；单相全控桥式整流电路；斩波电路；逆变电路；缓冲电路；晶闸管交流开关；晶闸管单相交流调压电路；晶闸管触发电路；GTO门极驱动电路；IGBT驱动与保护技术；检测单元；控制单元；触发系统元件；SS9型电力机车的控制电源柜；HXD3型电力机车的DC 110 V电源装置；SS4改型电力机车电子控制柜；SS8型电力机车微机控制柜；HXD3型电力机车网络控制系统；显示诊断装置；劈相机起动电路；列车运行监控记录装置；检测单元和电源柜的故障判断；SS4改型电力机车电子控制柜常见故障判断及处理；SS9型电力机车微机控制柜的使用维护和常见故障判断及处理；

电力电子技术与无功补偿

电力电子技术与无功补偿张思建自动化 0303 班， 3039911161 摘要：本文介绍了无功补偿技术在电力系统的发展情况。将从无功补偿新技术、控制器、电容接线方式及投切开关等方面对无功补偿技术的发展现状作一简述。关键字：无功补偿，电力电子技术 Power Electronic Technology and Reactive Power Compensation Abstract: The paper introduces the development of reactive power compensation used in power system.The new technologies,control strategies,type of capacitance connection and its switches are discussed. Key words: reactive power compensation, power electronic technology 0 、引言电能从发电厂送到用户要经过输电、变电、配电等环节，当电流通过这些环节时要产生有功和无功损耗。无功功率是建立交流电、磁场而需的功率，无功功率同有功功率一样，是保证电力系统电能质量以及安全运行所不可缺少的部分。在有功功率不变的情况下，无功功率的存在会使功率因数降低，视在功率增大，从而需要增大发、输电设备的容量，增加投资和电力损耗，增加运行费用，输电线路压降变大，不利于电力的输送与合理应用。降低电能损耗，减少无功功率，采用无功补偿是最方便、经济有效的方法之一。无功补偿技术发展到现在已经有几十年的历史，以前采用同步电机来产生无功功率，但随着电力电子技术的发展，无功补偿中的补偿控制器、无功检测装置、投切方式都有了很大的进步。所以本文将从补偿控制器、无功检测装置、电容器的接线方式及投切开关等方面对无功补偿技术的现状作一简单的介绍。 1 、无功补偿的新技术低压补偿箱和补偿柜的技术改进和新技术应用归纳起来主要有以下几方面（1）采用智能型自动控制器，根据无功功率确定补偿容量而克服了根据功率因数补偿的一些缺点。有些控制器还运用一些先进的算法，综合考虑无功功率和功率因数，控制补偿系统的运行。

电力电子电容器定义和选择标准

电力电子电容器定义和选择标准本文中使用的术语和缩写主要是基于对电力电子电容器的实际标准IEC61071，但也可能出现轻微偏差。 C 1、额定电容值 N 额定容值于20℃/50Hz U 2、额定电压 N 对于已被额定的电容器，可逆极性或不可逆极性波形的最高或峰值电压（与交流电容器的其它标准不同，额定电压不是均有效值）。 U 3、非经常性的浪涌电压 S 系统或任何部件的转换或故障都会导致电压超过额定电压。最多可达1000次，持续时间不超过每个100ms。 U 4、纹波电压 r 峰值间交替的最大值形成了单向电压。这个值只针对直流电容器。交流电和交流/直流电的峰值通常是2×U NAC

5、端子间的电压测试 BB U 交货前需对所有电容器在室温下进行常规测试。交给用户时，可能还会进行进一步的测试，电压为数据表中规定测试电压的80% 6、端子和外壳间的电压测试 BG U 在室温下，所有电容器的短路端子与外壳间都会进行常规测试。交给用户时，可能进行重复测试。 7、最大电流 max I 连续运行时的允许电流的最大均有效值。给出的值与规定的最大功耗或连接端子的电流限制值有关。 8、峰值电流 ∧ I 连续运行时的最高允许重复电流增幅值。 9、非重复峰值电流（浪涌） S I 在故障发生时，可能出现的最大电流不重复性。最多可达1000次，持续时间不超过每区间50ms 。 10、串联电阻 S R 等效电阻表示的是在电容里产生的欧姆电阻的总和。这是计算电流相关损耗的基本。 S eff VR R I P ?=2 P VR = current dependent losses 电流损耗 11、等效串联电阻 ESR R 表示发生在电容里的所有损失电阻的总和（包括欧姆电阻R S ）。它取决于频率，是计算电容总功率损耗值P V 的基本。 N S ESR C f R R ?+=πδ2tan 0 E S R r m s V R I P ?=2 P V = capacitor ’s total power losses 电容总功率损耗 I rms = rms value of operating current 操作电流之有效值 tan δ0 = dielectric dissipation factor tan δ0 介电损耗因子 12、自感系数 e L 表示包含在电容里机械上和结构上的所有感应元素的总和。

电力电子装置滤波电容容量的设计方法石镇嘉

电力电子装置滤波电容容量的设计方法石镇嘉发表时间：2017-11-16T20:27:15.297Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：石镇嘉 [导读] 摘要：随着智能电网建设的不断深入，电力电子装置的应用越来越普遍。而基于电子元器件所形成的电网控制单元极易在开关的过程中形成不均衡电流。针对此种电网病害，往往是通过滤波电容来加以处置的，而在高频下效果会存在显著的削减。（国网山西省电力公司定襄县供电公司山西省忻州市 034000）摘要：随着智能电网建设的不断深入，电力电子装置的应用越来越普遍。而基于电子元器件所形成的电网控制单元极易在开关的过程中形成不均衡电流。针对此种电网病害，往往是通过滤波电容来加以处置的，而在高频下效果会存在显著的削减。故而，本文以削减背景为主要依据，以合规性为核心要求对滤波电容容量的设计方式与实践开展研究。希望能够为今后的相关设计与设备选择提供必要基础与实践指导。关键词：电子装置；滤波电容；容量；设计方法一、滤波电容技术现状及其设计范式从滤波电容的基本结构出发，其通过电磁感应模式来形成交流与直流电流的根本差异，故而应用选择通过性作为对交流成分的有效过滤。在实际工作的过程中滤波电容需要按照不同的工作频率来进行合理的选取，尤其是在滤波电路的工作环境下，其滤波能力会存在一定的削减，这也进一步提高了电容选择的难度。从现阶段的研究现状与技术发展来看，阻抗与频率特性的优化、选择的计算以及生产工艺的改进成为了主要的研究方向。在分析其具体的选择与容量计算的过程中我们有必要对其分类及特征进行系统的总结，具体而言大致分为两类：一是低频滤波，主要应用在50Hz及以下的频率电路应用；二是高频滤波电容，主要应用于显著高于市电频率的应用模式，最高可以达到十万Hz的数量等级。就其特点而言，滤波电容主要表现为如下四方面特征：一是升温低，其在运行过程中的通过电流相对较小，故而系统产热能力相对较差，在正常阻流的过程中不需要考量其系统散热；二是其散热低的特性来源于系统能耗相对较小，按照介质损耗正切值的角度来进行评价，其属性可以良好且稳定的控制在3*10-4等级之上。除此之外，滤波电容还具有安全性较高、便捷性较高等基本特性，在电路应用中十分广泛。为了形成更大范围内的应用效果，我们需要在电路设计的过程中形成良好的容量计算规范。在实际的计算环节下一般采用二步法来进行。首先，需要对电容特性、需求及其等效容量进行计算；其次，根据等效容量探究其总体电路的设计与电容器的选择；最后，对设计方案的有效性进行复查。保障整体系统的设计合规。二、滤波电容的等效电路及其等效容量在进行滤波电容容量设计的过程中，我们首要需要对等效电路及等效容量进行计算。前者决定了电路需求及电容元件的选择；后者决定了实际电容计算的标准参数。在本文的研究过程中设计方法也从如上两个方面入手，为后续的实际设计提供必要基础。 2.1 在电容等效电路分析方面从实际的电路入手，其滤波电容接入方式往往是采用并联模式与二极管及工作电阻进行配合。其中二极管形成良好的直流阻流，将电路中的直流、交流电流进行有效的分离，后续通过电容的作用对交流电流进行消除与抑制，最终达到整体电流滤波的实际效果。而所谓的等效电路则是将系统内并联元件中的主要电学特性进行分析与整合，形成更为有效与简洁的电路示意图。在本文单体滤波电容电路设计过程中，其等效电路为工作电阻、总体电容及等效电感量的串联设计。在等效电路设计与工作的过程中，工作电阻在波纹电流下所产生的损耗是一个正弦波动曲线，是整体滤波单元的发热单元。而低频模式下电容器自身的能耗相对较小，处于可以忽略的水平。因此，在等效电路下，二者共同构成了一个可以类比理想状态的简单电路，转折频率可以利用公式：f=1/(2π√(L*C))来进行表示，其中L为等效电感量，C 为电容总容量。通过此种设定模式可以对后续的等效电容计算提供必要辅助，并按照滤波需求电流体系下的实际交流频率来设定具体的设计参数。 2.2 在电容等效容量计算方面在电容的等效容量计算过程中我们发现，其在应用上文的公式进行分析的过程中，与产生的等效电感量呈现出显著的正比关系。故而有理由相信，在其他参数特定的条件下，等效电容容量仅与影响等效电感量的相关指标相关，即与滤波对象的实际频率相关。结合滤波电容实际的使用情况我们发现以正常家庭用电作为供电单元的电路系统其交流频率峰值一般不超过100Hz。为了进一步保障其有效性，并提供一定的衰减空间，实际电容等效容量的计算按照120Hz来进行。引入计算的变形公式Cd=1/（2πf）|z|来进行计算可以获得等效容量要控制在2210μF之上，该计算结果与查表获得的2200μF相近，说明此种等效容量计算方式科学合理。三、滤波电容容量设计方法与实践通过上文电容等效容量及相关等效电路的分析，在实际的设计过程中我们需要考虑电容发热量、电容寿命削减、电解电容容量等两方面问题，具体设计过程如下： 3.1发热量响应与设计随着器件的开关动作，电解电容直接向电力电子装置提供能量。当电解电容电压低于直流母线电压时，由直流母线电压对电解电容充电。因而，在电力电子装置工作过程中，电解电容始终处于充放电状态，电容电流为一个交流分量和一个直流分量的合成电流。该合成电流的实际效应是指与纹波电流面积相同的正弦波电流的有效值。电解电容的纹波电流是引起电解电容损耗和发热的主要因素。电解电容所允许的纹波电流值与电容器允许的最高温度、工作温度及纹波电流频率相关，电解电容允许的纹波电流随温度的升高而降低。 3.2电容寿命响应与设计因内部等效电阻的作用，在叠加纹波电流时，发热损耗将影响电容器寿命。根据阿雷尼厄斯法则，温度每上升10摄氏度，电解电容器的寿命缩短50%。考虑纹波电流和环境温度时，电解电容寿命可以按照L=L0*2（T0-T）/10*K，其中K为寿命常量，与电容生产的相关工艺、材料选择等相关，一般需要通过电容设备提供商提供相关的参数详情；而温度的变化则考虑到常温条件下的环境温度，而产生的寿命削减当量也更为准确。在实际的工作过程中，工作温度（即变化量）一般在1.2-2摄氏度之间，基于此指标所进行的计算，寿命削减一般为

电力电容器和一般电子元件电容器有何区别

电力电容器和一般电子元件电容器有何区别电力电容器种类很多，按其安装方式可分为户内和户外式两种；按其运行的额定电压可分为低压和高压两类；按其相数可分为单相和三相两种，除低压并联电容器外,其余均为单相;按其外壳材料可分为金属外壳、瓷绝缘外壳、胶木筒外壳等；按其用途又可分为以下8种。 ①并联电容器：原称移相电容器。主要用来补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量,降低线路损耗。单相并联电容器主要由心子、外壳和出线结构等几部分组成。用金属箔(作为极板)与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕，由若干元件、绝缘件和紧固件经过压装而构成电容心子，并浸渍绝缘油。电容极板的引线经串、并联后引至出线瓷套管下端的出线连接片。电容器的金属外壳内充以绝缘介质油。 ②串联电容器：串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。其基本结构与并联电容器相似。 ③耦合电容器：主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。耦合电容器的高压端接于输电线上，低压端经过耦合线圈接地，使高频载波装置在低电压下与高压线路耦合。耦合电容器外壳由瓷套和钢板制成

的底和盖构成。外壳内装有薄钢板制成的扩张器，以补偿浸渍剂体积随温度的变化。 ④断路器电容器：原称均压电容器。主要用于并联在超高压断路器的断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀、并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。常用的断路器电容器的结构与耦合电容器相似。随着高压陶瓷电容器的发展，已有采用陶瓷电容器作为电容元件，再装入瓷套和钢板制成的外壳中制成的断路器电容器。 ⑤电热电容器：用于频率为40～24000赫的电热设备系统中，以提高功率因数、改善回路的电压或频率等特性。电热电容器因发热量较大，必须保证其散热良好，通常极板采用水冷却。适用于4000赫以上的电热电容器，其外壳用黄铜板焊接而成。 ⑥脉冲电容器：主要起贮能作用，在较长的时间内由功率不大的电源充电，然后在很短的时间内进行振荡或不振荡地放电，可得到很大的冲击功率。脉冲电容器用途很广，如作为冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本(贮能)元件。 ⑦直流和滤波电容器：用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。交流滤波电容器可用以滤去工频电流中的高次谐波分量。 ⑧标准电容器：用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高电压的电容分压装置。标准电容器要求电容

电力电子技术的重要作用

1 电力电子技术的重要作用电力电子是国民经济和国家安全领域的重要支撑技术。它是工业化和信息化融合的重要手段，它将各种能源高效率地变换成为高质量的电能，将电子信息技术和传统产业相融合的有效技术途径。同时，还是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段，在执行当前国家节能减排、发展新能源、实现低碳经济的基本国策中起着重要的作用。电力电子器件在电力电子技术领域的应用和市场中起着决定性的作用，是节能减排、可再生能源产业的“绿色的芯”。电力电子半导体器件是伴随着以硅为基础的微电子技术一起发展的。在上世纪五十到六十年代，微电子的基本技术得到了完善，而功率晶体管和晶闸管则主导了电能变换的应用。从七十年代到八十年代，功率MOS技术得到了迅速发展并在很大程度上取代了功率晶体管。基于MOS技术的IGBT器件开始出现，并研发出CoolMOS。九十年代初以后，主要的研发力量集中在对IGBT器件性能的提高和完善。到了本世纪初，经过了若干代的连续发展，以德国英飞凌、瑞士ABB、美国国际整流器公司（IR）、日本东芝和富士等大公司为代表的电力电子器件产业已经拥有了趋于完美的IGBT技术，产品的电压覆盖300V到6.5kV范围。电力电子器件与相关技术包括：（1）功率二极管；（2）晶闸管；（3）电力晶体管；（4）功率场效应晶体管（MOSFET）；（5）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；（6）复合型电力电子器件；（7）电力电子智能模块（IPM）和功率集成芯片（Power IC）；（8）碳化硅和氮化镓功率器件；（9）功率无源元件；（10）功率模块的封装技术、热管技术；（11）串并联、驱动、保护技术。 2 电力电子技术发展现状和趋势 2.1电力电子器件发展现状和趋势电力电子器件产业发展的主要方向：（1）高频化、集成化、标准模块化、智能化、大功率化；（2）新型电力电子器件结构：CoolMOS，新型IGBT ；（3）新型半导体材料的电力电子器件：碳化硅、氮化镓电力电子器件。 2.2 电力电子装置、应用的现状和趋势（1）在新能源和电力系统中的应用电力系统是电力电子技术应用中最重要和最有潜力的市场领域，电力电子技术在电能的发生、输送、分配和使用的全过程都得到了广泛而重要的应用。从用电角度来说，要利用电力电子技术进行节能技术改造，提高用电效率；从发、输配电角度来说，必须利用电力电子技术提高发电效率和提高输配电质量。（2）在轨道交通和电动汽车中的应用电力电子技术在轨道交通牵引系统中的应用主要分为三个方面：主传动系统、辅助传动系统、控制与辅助系统中的稳压电源。在电力电子技术的带动下，电传动系统由直流传动走向现代交流传动。电力电子器件容量和性能的提高、封装形式

电力电子电路A

电力电子电路A Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

东北大学继续教育学院电力电子电路试卷（作业考核线下） A 卷注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。杜绝打印，抄袭作业。一、单选题（每题3分，共12分） 1. 单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度。 A、60° B、120° C、180° D、360° 2. 三相半波可控整流电路，负载两端分别接（）。 A. 整流变压器输出端和中性点 B. 整流电路输出端和中性点 C. 共阴极组整流电路输出端和共阳极组整流电路输出端 D. 平波电抗器两端 3. 三相输入-三相输出交-交变频电路主要有（）。 A. 三相三线制方式和三相四线制方式 B. 高阻方式和低阻方式 C. 串联方式和并联方式 D. 公共交流母线进线方式和输出Y形联结方式 4. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（）导通。

A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管二、多选题（每题4分，共8分） 1. 全控型电力电子器件有（）。 A.Thyristor、GTR、P-MOSFET、IGBT B.GTR、P-MOSFET、IGBT、IGCT C.IGBT、MCT、GTR、GTO D.Power Diode、MCT、GTO、IGBT 2. 三相桥式全控整流电路，自然换相点是（）。 A. 三相电源线电压的过零点 B. 三相电源相电压正半周波形的交点 C. 三相电源相电压负半周波形的交点 D. 三相电源线电压正半周波形的交点三．问答题（每题5分，共30分） 1．试说明晶闸管的动态参数断态电压临界上升率du/dt。 2. 并联谐振式逆变电路利用负载进行换流，为保证换流应满足什么条件