电力电子器件的应用

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电力电子技术及其应用

电力电子技术及其应用

电力电子技术及其应用概述:电力电子技术是电气工程领域中的一个重要分支,它通过研究和应用电子器件和电力系统,实现对电能的调节、变换和控制。

电力电子技术的发展为电力系统的可靠性、效率和可持续性提供了重要支持,广泛应用于能源转换、电力传输和分配、电动车辆和可再生能源等领域。

一、电力电子器件:电力电子器件是电力电子技术的基础,主要包括晶体管、二极管、功率模块等。

晶体管是电力电子领域最常用的器件之一,它能够实现电能的开关和放大。

功率模块则是由多个晶体管和二极管组成的集成电路,具有高功率密度和高效率的特点。

这些器件的研发和应用为电力电子技术的发展奠定了坚实的基础。

二、电力电子转换技术:电力电子转换技术是电力电子技术的核心内容,它通过将电能从一种形式转换为另一种形式,实现对电力系统的控制和调节。

常见的电力电子转换技术包括直流-直流变换、直流-交流变换和交流-交流变换。

直流-直流变换器能够将直流电压的大小和极性进行调节,广泛应用于电力系统的稳压和稳流控制。

直流-交流变换器则能够将直流电能转换为交流电能,实现交流电力系统的接入和调节。

交流-交流变换器则能够实现交流电能的频率和相位的调节,适用于电力系统的调频和调相控制。

三、电力电子应用:电力电子技术在现代社会中的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面:1. 能源转换:电力电子技术在能源转换中发挥着重要作用。

通过电力电子转换装置,可以将不同形式的能源转换为电能,进而实现能源的传输和分配。

同时,电力电子技术还能够实现对能源的储存和再利用,提高能源的利用效率。

2. 电力传输和分配:电力电子技术在电力传输和分配中起到了关键作用。

通过电力电子装置,可以实现对电力系统的控制和调节,提高电力系统的稳定性和可靠性。

同时,电力电子技术还能够实现对电力系统的保护和故障处理,提高电力系统的安全性和可操作性。

3. 电动车辆:电力电子技术在电动车辆领域的应用日益广泛。

通过电力电子转换装置,可以实现对电动车辆电能的调节和控制,提高电动车辆的性能和效率。

电力电子器件的工作原理与应用

电力电子器件的工作原理与应用

电力电子器件的工作原理与应用电力电子器件是电气工程领域中的重要组成部分,它们在电力系统的运行和控制中发挥着关键作用。

本文将介绍一些常见的电力电子器件的工作原理和应用。

一、整流器整流器是将交流电转换为直流电的装置。

它的主要原理是利用电子器件的导通和截止特性,将交流电的负半周或正半周转换为直流电。

整流器广泛应用于电力系统中的电源供应、电动机驱动和电力变换等领域。

二、逆变器逆变器是将直流电转换为交流电的装置。

它的主要原理是利用电子器件的开关特性,将直流电通过高频开关转换为交流电。

逆变器在可再生能源发电系统、电动车辆、UPS电源等领域中具有重要的应用。

三、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,它们能够承受高电压和大电流,并具有良好的开关特性。

常见的功率半导体器件包括晶闸管、二极管、MOSFET和IGBT等。

它们在电力系统中的变流、变频和控制等方面发挥着重要作用。

四、电力电子变压器电力电子变压器是一种能够实现电能变换和控制的装置。

它利用电力电子器件和高频变压器的组合,实现电压和电流的变换。

电力电子变压器在电力系统中的交流输电、电力质量改善和电力调节等方面具有重要的应用。

五、电力电子控制系统电力电子控制系统是利用电力电子器件实现电力系统的控制和保护的系统。

它通过对电力电子器件的开关状态和工作参数进行控制,实现电力系统的稳定运行和优化控制。

电力电子控制系统在电力系统的稳定性、电力质量和能量利用效率等方面发挥着重要作用。

六、电力电子器件的发展趋势随着能源和环境问题的日益突出,电力电子器件正朝着高效、小型化、可靠性和智能化的方向发展。

新型材料和结构的应用、先进的制造工艺和封装技术的发展,以及智能控制和通信技术的应用,将进一步推动电力电子器件的发展。

总结:电力电子器件作为电气工程领域的重要组成部分,其工作原理和应用对于电力系统的稳定运行和控制至关重要。

整流器、逆变器、功率半导体器件、电力电子变压器和电力电子控制系统等都是电力电子器件的重要代表。

电力电子器件与系统

电力电子器件与系统

电力电子器件与系统电力电子器件与系统是电力工程领域的一个重要分支,涉及到电力转换、控制和保护等方面的技术研究与应用。

本文将从电力电子器件和系统的概念、应用领域、工作原理以及发展趋势等方面进行论述,以帮助读者全面理解和掌握电力电子技术的基本知识。

一、电力电子器件的基本概念电力电子器件是指能够实现电能的整流、变换、控制和保护等功能的电子器件。

常见的电力电子器件包括晶闸管、可控硅、MOSFET、IGBT等。

这些器件通过控制电压或电流的开关状态,将电能从一种形式转换成另一种形式,以满足不同的电力需求。

电力电子器件具有高效、可靠、灵活等特点,在工业、农业、交通、通信等领域得到了广泛的应用。

二、电力电子器件的应用领域1. 电力系统电力电子器件在电力系统中的应用十分广泛。

它们可以用于电力输配电、电力负荷控制、电力变换和调节等方面。

比如,柔性交流输电技术就是利用大功率晶闸管和换流变换技术实现的,能够提高输电效率,降低线路损耗。

另外,电力电子器件还能实现对电力系统的稳定控制和保护,提高系统的可靠性和安全性。

2. 新能源随着新能源的快速发展,电力电子器件在风电、太阳能等新能源发电系统中的应用也越来越广泛。

电力电子器件可以将不稳定的新能源输出电能转换为稳定的交流电能,并通过逆变器等设备实现对新能源发电系统的功率调节和并网运行控制。

这种技术不仅可以提高新能源发电系统的利用率和可靠性,还可以减少对传统能源的依赖,具有重要意义。

3. 电动汽车电力电子器件在电动汽车领域的应用也十分重要。

电力电子器件可以实现电动汽车电池充电、电能变换和电机控制等功能。

通过电力电子器件的控制,可以实现对电动汽车电池的快速充电和有效管理,提高电动汽车的运行效率和续航里程。

此外,电力电子器件还可以控制电动汽车电机的转速和扭矩,提高汽车的操控性能。

三、电力电子系统的工作原理电力电子系统是由多个电力电子器件和控制电路组成的复杂系统。

这些器件和电路通过合理的连接和控制方式,实现对电能的转换和控制。

电力电子的基本原理与应用

电力电子的基本原理与应用

电力电子的基本原理与应用电力电子是指应用半导体器件来控制和变换电能的技术领域,广泛应用于电力系统、工业自动化、交通运输、电动车辆和可再生能源等方面。

本文将介绍电力电子的基本原理和应用。

一、基本原理1.1 电力电子器件电力电子器件是实现电能控制和变换的关键元件,包括开关器件、整流器、逆变器和变压器等。

开关器件如二极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等可以实现电流的分断和导通。

整流器将交流电转换成直流电,逆变器则将直流电转换成交流电。

变压器用于电能的传输和变压变流。

1.2 开关技术开关技术是电力电子的核心,通过控制开关器件的导通和断开,实现对电能的控制和变换。

常见的开关技术有脉宽调制技术(PWM)、空间矢量调制(SVPWM)和谐波消除技术等。

开关技术的选择和优化对于电力电子系统的性能和效率具有重要影响。

1.3 控制策略控制策略是电力电子系统实现对电能控制的方法和算法。

常见的控制策略有电压控制、电流控制和功率控制等。

根据不同的应用需求,选择合适的控制策略可以实现高效稳定的电能转换。

二、应用场景2.1 电力系统电力系统是电力电子应用的重要领域,包括输电、配电、高压直流输电和电力电子变压器等。

通过电力电子的应用,可以实现电能的传输、控制和变换,提高电力系统的稳定性和能源利用效率。

2.2 工业自动化在工业生产过程中,电力电子应用于变频调速、电动机控制和电能质量控制等方面。

利用电力电子技术可以实现电机的高效运行和精确控制,提高生产效率和能源利用效率。

2.3 交通运输电力电子在交通运输领域的应用越来越广泛,如电动车辆、高速铁路和电动船等。

电力电子技术可以实现电能的高效转换和控制,提高交通工具的能源利用效率和环境友好性。

2.4 可再生能源电力电子在可再生能源领域的应用促进了可再生能源的大规模发展和利用。

通过电力电子技术,可以将可再生能源如太阳能和风能转换为交流电,并与电力系统进行连接和交互,实现可再生能源的稳定输出和高效利用。

电力电子器件在电网稳定性中的应用

电力电子器件在电网稳定性中的应用

电力电子器件在电网稳定性中的应用引言:近年来,电力电子技术的飞速发展为电网稳定性提供了许多新的解决方案。

电力电子器件(PEUs)作为电网稳定性的关键组成部分,在电能转换、电力质量控制以及柔性传输等方面发挥着重要作用。

本文将探讨电力电子器件在电网稳定性中的应用。

1. 电能转换和稳定性优化电力电子器件通过电能转换,将不同形式的电能进行转换和调节,以满足电网实时的负荷需求。

主要的电力电子器件包括变频器、整流器和逆变器等。

变频器用于交流电动机驱动、风力和太阳能发电等系统;整流器将交流电转换为直流电,如直流输电系统;逆变器则将直流电转换为交流电,如太阳能、风力发电系统等。

除了电能转换,电力电子器件还能提供优化电能的功能,以提高电网稳定性。

例如,通过先进的电力电子器件,可以实现无功功率的快速补偿和调整,以稳定电压和频率。

此外,电力电子器件还可用于有源电力滤波器的控制,以消除谐波,提高电能质量,减少对电网系统的干扰。

2. 电力质量控制电力电子器件在电网稳定性中的另一个重要应用是电力质量控制。

由于不断增长的非线性负荷和分布式能源的接入,电网上出现了各种电力质量问题,如电压波动、电流谐波、电压暂降暂升等。

电力电子器件能够监测、控制和补偿电力质量问题,提高电网的稳定性和可靠性。

例如,自适应电流限制器(SCL)是一种由电力电子器件实现的电流控制技术,可防止瞬态电流过载和故障引起的电网振荡。

此外,电力电子器件还能用于激发、控制和维持谐波电流,并与传统的电力电源进行配合,提供更稳定和可靠的电力质量。

3. 柔性传输技术电力电子器件还广泛应用于柔性传输技术,以提高电网稳定性和可靠性。

柔性交流输电技术是一种通过电力电子器件实现的高压高温输电系统,具有高容量、低损耗和灵活性等优点。

通过控制电力电子器件,可以实现电能在不同电压和频率间的快速转换,提高电网的适应性和稳定性。

此外,电力电子器件还可用于直流输电系统(HVDC)和换流站的控制。

电力系统中的电力电子器件及其应用

电力系统中的电力电子器件及其应用

电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中,电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。

电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分,正发挥着日益重要的作用。

它们的出现和应用,为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。

电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。

常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管(如 MOSFET 和IGBT)等。

这些器件具有不同的特性和性能,适用于各种不同的电力系统应用场景。

二极管是最简单的电力电子器件之一,它只允许电流单向通过。

在电力系统中,二极管常用于整流电路,将交流电转换为直流电。

例如,在电源适配器中,二极管将交流市电整流为直流电,为电子设备提供稳定的电源。

晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。

通过施加合适的触发信号,可以控制晶闸管的导通和关断。

晶闸管在电力系统中的应用非常广泛,如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。

通过控制晶闸管的导通角,可以实现对交流电压和电流的调节,从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和 IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。

它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。

MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景,如开关电源、电动汽车充电器等。

IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色,如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。

在电力系统中,电力电子器件的应用范围十分广泛。

首先,在发电环节,可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。

例如,太阳能光伏发电系统中,通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。

风力发电系统中,电力电子变流器用于控制风机转速,实现最大功率跟踪,同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。

在输电环节,高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势,成为了远距离大容量输电的重要手段。

电力电子器件与应用

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。

电子行业电力电子器件及应用

电子行业电力电子器件及应用

电子行业电力电子器件及应用引言电子行业是一个快速发展的行业,在电子设备中,电力电子器件是不可或缺的关键组成部分。

电力电子器件是指用于调整和转换电能的器件,广泛应用于交流和直流电网、电动机驱动、电源供应等领域。

本文将介绍电子行业中常见的电力电子器件及其应用。

一、开关器件1.整流二极管 (Rectifier Diode)整流二极管是一种常见的开关器件,用于将交流电转换为直流电。

它具有正向导通和反向截止的特性,常用于交流电桥式整流器、逆变器等电路中。

2.IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) IGBT 是一种高压高频开关器件,兼具了普通晶体管和普通MOSFET的特点。

它可以控制高电压和高电流的通断,并且具有低开关损耗和快速切换速度的特点。

IGBT广泛用于工业设备、交通工具和电力传输中。

3.MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)MOSFET 是一种常见的开关器件,可以通过调节栅极电压来控制导通和截止。

它具有低导通电阻、低开关损耗和高开关速度的特点。

MOSFET 常用于直流转换器、电机驱动和太阳能发电逆变器等应用中。

二、功率模块1.IGBT模块IGBT模块是由多个IGBT芯片、隔离驱动电路和散热器组成的集成模块。

它可以方便地实现高压高频电路的设计和构建,广泛应用于电力传输、电机驱动和可再生能源领域。

2.整流桥模块整流桥模块是由多个整流二极管组成的集成模块。

它常用于交流电源的整流和直流电源供应的设计中。

3.功率放大模块功率放大模块是用于放大低功率信号为高功率信号的模块。

它常用于音频放大器、无线电频率放大器等应用中。

三、电力电子器件的应用1.交流调速电力电子器件在交流调速中起着重要作用。

例如,交流调压器使用电力电子器件的开关特性来调节交流电压的大小,实现电压调节和稳定。

2.无线充电利用电力电子器件的功率转换特性,可以实现无线充电技术。

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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。

但由于器件的个异性,串、并联时,各器件并不能完全均匀地分担电压和电流。

所以,在电力电子器件串联时,要采取均压措施;在并联时,要采取均流措施。

电力电子器件工作时,会因功率损耗引起器件发热、升温。

器件温度过高将缩短寿命,甚至烧毁,这是限制电力电子器件电流、电压容量的主要原因。

为此,必须考虑器件的冷却问题。

常用冷却方式有自冷式、风冷式、液冷式(包括油冷式、水冷式)和蒸发冷却式等。

电力电子器件的分类:电力电子器件分类:可以分为半控型器件、全控型器件和不可控型器件,其中晶闸管为半控型器件,承受电压和电流容量在所有器件中最高;电力二极管为不可控器件,结构和原理简单,工作可靠;还可以分为电压驱动型器件和电流驱动型器件,其中GTO、GTR为电流驱动型器件,IGBT、电力MOSFET为电压驱动型器件。

IGBT优点:开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小;缺点:开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTOGTR优点:耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱和压降低;缺点:开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题。

GTO优点:电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强;缺点:电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低电力MOSFET优点:开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题;缺点:电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

制约因素:耐压,电流容量,开关的速度。

下面重点讨论晶闸管的应用。

我国六十年代初也试制出了硅整流器和普通晶闸管,并在全国很快掀起了应用的热潮,表1为九十年代国内外电力电子器件水平。

表1国内外电力半导体器件水平类别应用范围器件名称国外水平国内水平晶闸管低频普通晶闸管3500A/6500V2500A/5000V光触发晶闸管3000A/4500V1000A/4000V双向晶闸管600A/2400V1000A/2000V 中频快速晶闸管1500A/2500V1800A/1800V/30µs晶闸管低频普通晶闸管4000A/6500V4000A/5000V 快速可关断晶闸管4000A/8000V6000A/6000V2500A/4500V 光触发晶闸管3000A/4500V1000A/4000V 高频静电感应晶闸管SITH2500A/4500V10A/600V晶体管100KHz双极型功率晶体管GTR6000A/1200V功率场效应管MOSFET300A/1200V3A/450VMOS复合管高频隔离门极双极型晶体管IGBT600A/1200V1000A/1000V400A/1200VMOS控制晶闸管MCT 300A/2000V 1000A/1000V功率集成低频高压电力IC20A/1200V300A 高频功率电力IC100A/500V400A 小功率变换器智能功率模块PIC100A/1000V由于晶闸管开关速度高、时间常数小、控制功率小等优点,用晶闸管来组成各种电控装置成为设计者的热衷。

从宝钢一期工程来看,引进的电控装置也无例外的大量采用了国外七十年代末期的硅整流和晶闸管电能变换装置。

随着宝钢二、三期工程建设,电力电子器件应用发生了转折性变化,曾一度还流传着晶闸管会被现代电力电子器件完全替代的说法。

根据对宝钢一、二、三期工程应用电力电子器件的情况分析表明,晶闸管在大容量电能变换方面仍占有优势,而中小容量电能变换方面则形成了以现代电力电子器件为主的格局。

传统的电力电子器件主要是指不控器件及半控器件,即二极管和晶闸管类器件。

而现代电力电子器件主要是指全控器件及智能器件。

传统的电力电子器件目前基本上处于发展停滞期,由于这类器件的应用,对关键设备用技术成熟,器件本身的可靠性高。

所以,传统电力电子器件的应用仍占有相当部分市场。

如宝钢的一期单元设备的技术改造中,一些引进装备依然采用了相当比例的晶闸管类电能变换装置,随着器件性能的老化晶闸管器件还进行了本土化开发。

比如:条钢厂初轧机用4000V/800A晶闸管、电炉整流器用2500V/3200A晶闸管等。

钢管分公司还对国外已不生产的快速晶闸管成功的实现了国产品替代,而炼钢厂、炼铁厂等单元还将国内开发的晶闸管应用于有特殊要求的等离子装置及VVVF起动装置。

这些都足以说明传统的电力电子器件仍然有一席之地。

当今现代电力电子器件发展势头强劲,因为全控器件可用控制端开关器件,其优点很多。

比如:全控器件有自关断能力,可以取消换流电路,提高了可靠性及降低成本;全控器件的工作频率很高,易实现高频化控制技术;全控器件组成的装置内部的高频化,使得谐波含量减少,滤波电路的体积和重量都随之减小等显著特点。

宝钢三期及后续工程大量应用了现代电力电子器件和微电子控制技术,主要应用的全控器件有电力晶体管(GTR)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力场效应管(Power MOSFET)、可关断晶闸管(GTO)及智能器件(PIC)也有相当量的应用。

表2宝钢主要设备用电力电子器件。

表2宝钢电力电子器件应用水平单元设备名称器件名称器件水平主要用途条钢部初轧机晶闸管CA02EA800A/4000V正反各5并功率变换高线IGBT180A/1700V12并/相功率变换钢管穿孔机组晶闸管CS661-27840A(650C)/2700V正4并反2并功率变换中频电源快速晶闸管630A/1600V/25µs逆变器炼钢部一炼钢晶闸管500A/1500V功率变换连铸GTR300A/600V逆变器大型行车晶闸管500A/1500V调压调速电炉晶闸管2500A/2500V10并(通态压降小于1.2V)整流器等离子晶闸管TD N450C/H201080A,2000V整流电源冷轧部2030五机架晶闸管StR68L213Ø48mm/1000A(70℃)/3200V/I TSM25℃,10ms/19000A正3并反2并功率变换1420五机架晶闸管SCR模块6QA5032-2K30-001功率变换加热电源MOSFT240A/V逆变器热轧部2050粗轧机晶闸管SIEMENS BSt T68L2133300V2200A功率变换2050飞剪晶闸管SIEMENS BST T68L2333300V1580GTO6000A/6000V功率变换能源鼓风机起动晶闸管1500A/4000V(每臂12只串),整流逆变面对21世纪电力电子器件及微电子技术的发展,现代电力电子器件将在实现高效率、高功率因数、高性能和高可靠性、低谐波、低噪声等方面越来越发挥着独特优势。

所以,认识和了解传统电力电子器件应有的作用和掌握现代电力电子器件技术,更好地服务于企业,已成为广大工程技术人员及设计工程师们面临的一个新课题。

2选择功率器件的基本要领如何选择功率器件的问题值得重视,对于掌握设备状态大有帮助。

鉴于电力半导体器件的种类繁多,又各具特点,似乎难以掌握选择要领。

其实不然,基本要领来自于实践中,我们应根据装置的频率和容量,按照电力电子器件的允许工作电压,开关速度高低,单管或单个模块的容量大小,以及价格高低来选用。

在了解选用功率器件基本要领基础上,对繁多的功率器件各自特点及所适用范围也应有所了解。

为便于掌握,下面将有关电力电子半导体器件的性能特点和关键参数作简要比较,供选择时参考。

允许最高工作电压。

SCR(晶闸管)己能达到8000V水平,其次是GTO(可关断晶闸管)、GTR(晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、SIT (静电感应晶体管)和MOSFET(功率MOS场效应晶体管)等器件。

允许最大工作电流。

总的说来,GTOT和SCR的最大工作电流比GTR 都大。

而晶体管类器件中,属IGBT最大,并且有800A的模块,其次是GTR。

SIT最大的才180A,而MOSFET为最小(目前1420高频电源已用有大于240A的器件,并于2011年以对其进行扩容升级改造)。

通态压降。

晶闸管的通态压降普遍低于晶体管,因此,导通损耗也小。

在晶体管中,以GTR的最小,其次是IGBT,一般只有几伏。

而SIT和MOSFET工作在额定电流时,则在十几伏以上,导通损耗相当可观。

不过它们在50kHz以上频段的应用很显优势。

工作频率。

这个参数反映了器件的开关速度,从低到高的排序为SCR、GTO、GTR、IGBT、SIT、MOSFET。

其中SCR最适于10KHz以下。

件价格。

从目前市场价格来看,对于相同容量的感应加热装置,在功率器件方面的花费,则用晶体管(IGBT)要比用晶闸管的高,最贵的是SIT和MOSFET。

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