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【电力考试】电力电子技术的应用

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发表时间:2019-10-31 09:44


  在我们日常生活中电能已经成为不可或缺的生活能源。自其诞生以来,人类一直在技术领域寻求突破,以期望其能更好的为时代发展添加动力。随着科技的进步,近些年电力电子相关技术应用得到了迅猛发展。因此作为一名电气工作人员,很有必要熟悉掌握基本的电力电子知识,以适用日益复杂的电气工作环境。


  什么是电力电子技术?使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术即为电力电子技术。电力电子技术不同于一般微电子等其它技术,其属于电源技术研究方向。电力电子技术系统主要有控制电路、驱动电路、保护电路等相关器件构成。


  主要常见的电力电子器件主要有:


      ①、 GTO——门极可关断晶闸管(可控硅)电流驱动型门极施加负的脉冲电流使其关断;


1.jpg


      (晶闸管电加热装置)


      ②、 GTR——电力晶体管(巨型晶体管)开关状态大功率三级管;


      ③、 BJT——耐高压、大电流的双极结型晶体管;


      ④、电力场效应晶体管——电力MOSFET(电压驱动型);


  电力MOSFET的种类(10——100ns工作时间,频率100KHZ):


  耗尽型——当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道;


  增强型——对于N、P沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道;


  电力MOSFET一般为N沟道增强型。大部分采用垂直导电结构又称VMOSFET。


      VVMOSFET——V型槽垂直导电;


      VDMOSFET——垂直导电双扩散;


      ⑤、绝缘栅双极晶体管——称为IGBT或者IGT(内部由1个场效应管、一个三极管和一个反向阻尼二极管构成属电压驱动型),由于其既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点。在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。是未来电力电子技术发展的重要功率器件;


2.jpg


      (IGBT功率模块)


      ⑥、MCT——电力场效应管与晶闸管的复合型;


      ⑦、SIT——静电感应晶体管(结型场效应管);


      ⑧、SITH——场控晶闸管:


      ⑨、IGCT——集成门极换流晶闸管;


  此外随着科技的不断进步,电力电子技术向模块化、智能化方向发展,出现了譬如功率模块、功率集成电路(PIC将功率器件与逻辑运算、控制、保护、传感器模拟信号、检测、自检等功能集成在同一芯片的特殊集成电路)、高压集成电路HVIC、智能功率集成电路SPIC、智能功率模块IPM等。


3.jpg


    (常见于焊接设备的功率模块)


  电力电子器件的驱动其主电路高电压和控制电路之间要采取相应的隔离安全措施,目前一般采用光耦隔离和磁隔离。所有的电源转换电路一般可分为四种形式即:


  交流变交流——变压


  交流变直流——整流


  直流变直流——削波


  直流变交流——逆变


  截至目前电力电子技术以广泛应用于电力特高压传输的直流输送换流、智能变电站直流远程投切控制、钢铁行业的中高频直流感应加热装置、工厂高压大功率电机的软启动及变频驱动控制、伺服驱动及UPS装置、大功率无功补偿电容器控制、焊接设备、新能源汽车电控驱动、民用领域家电产品如家庭调光台灯、电磁炉、微波炉、变频制冷设备。军事领域激光器、电磁发射器、预警雷达等行业。


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