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电力电子器件的运用

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2018-07-07 11:55热度:

  这篇论文主要介绍的是电力电子器件的运用的相关内容,本文作者就是通过对电力电子技术等内容做出详细的阐述与介绍,特推荐这篇优秀的论文供大家参考。

电力电子器件的运用

  【关键词】电力电子;器件;运用;分析

  在二十世纪中期电力电子技术已经获得了有成效的发展,六十年代已经成为一门专业学科,比如,作为一个极大的转折发明了著名的晶体管,并短短几年间由小功率向大功率晶闸管、门极可关断晶体管发展;进入七十年代后,集成电路、微处理器的出现较快的推动了微电子技术的狂飙突进,由此人类进入到了自动化工业时代;随之而来的即是八十年代的MOSFET、IGBT,以及这种基于电力电子技术所产生的生活大变动,时代大变动,包括经历过的整流器、逆变器、变频器各个特点鲜明的时代。下文就以此为背景对主题展开具体说明。

  一、电力电子器件

  1.类型电力电子器件的功能在于通过能量过渡过程,达到对系统运行可靠性的有效控制。比如,以新型自动化仪器、仪表为例,它就是依靠电力电子器件的不断发展而获得了较高的系统安全。按照特性通常将电力电子器件划分为两大类型,一种是半控型器件,另一种是全控型器件;根据不同类型,全控型器件又可以继续划分为混合、单极、双极等类型。比如,以单极型器件为例,它由一种载流子器件构成(如MOSFET),不仅具有工作频率高的比较优势,也有效的避免了二次击穿问题,其不足之处表现在容量偏小;再如,以双极型器件为例,虽然与单极型器件相比容量较大;然而在工作频率方面偏低、通常会发生二次击穿。比如,一般可见的GTO-门极可关断晶体管等就属此类,其构成以电子、空穴两种载流子为主。而混合型既有单极也有双极器件的优点,相应的也避免了不足,通常将其定义为两种器件的集成混合(可以参考IGBT)。2.性能按照性能分析,电力电子器件也被称为开关器件,就明确的指向了它在功率开关方面的用途。具体是电力电子器件通过与控制技术、开关实施有效联动、协作,较好的向电机提供电压(可针对不同电压、频率、相序);其目的在于对电机起停、转速、转身进行有效控制。从其安全方面观察,由于静态、动态特性均衡且显著,往往能够提供可靠的工作区与更为安全的极限参数。比如,在静态特性方面,GTR就能够利用其阻断区,达到承载高压电的目的,此时可以形成一种断开状态(与开关相类似);而在其饱和区范围内,则能够将电压导通降至很小,并令非线性区电流获得有效增益,这样既避免了线性区开关状态器件可能产生的功耗,也有效的发挥了GTR的功能;在动态特性方面,GTR基本上和普通晶体管相当,比如,增加阶跃正基极电流给GTR,就会在延时之后,呈现出稳定的集电极电流等,由此也造就了一个比较可靠的安全工作区域。而且,GTR与MOSFET在这两个特性方面趋于接近,而GTO则以其PNPN四层结构之优势,兼及普通晶体管、关断能力多种优点。但IGBT作为一种复合型器件,却具有GTR与MOSFET两种器件的功能,比如,前者作为厚基区(控制基极电流),后者作为驱动力(控制门源电压)。

  二、电力电子器件运用分析

  1.驱动电路设计电力电子器件驱动电路设计方式通常选择直接驱动、隔离驱动两种。在直接驱动方面只需与主电路进行有效联动,而在后一种间隔方式下,则要求在联动的中间地带设置一个隔离元件,通过电磁、光电法完成这种隔离。目前应用中较为先进的最优驱动方法,比如,在开关速度、损耗方面就可以利用这种新型的驱动方面较好的完成电力电子器件的开关过程。比如,在早期的晶闸管的运用方面,就在城市电车中获得了大量运用,其中以直接驱动为主;后来随着高速电车、动车的发明,其中运用驱动的方法逐渐转身间隔驱动,以及最优驱动。随着未来城市交通体系智能化的发展,这种最优驱动必然会越来越受到市场的青睐。2.器件保护及缓冲电路电力电子器件在容量、体积方面偏小,易于受到破坏,因而通常在驱动电路中往往会设置自动快速保护功能,以此达到对它的保护,提高其运用效果。如在过流保护方面,以过载、短路为主,针对性的通过参数状态识别、互锁方法、常规管护等就可以达到保护。而在缓冲电路方面,以全控型器件为例,要求在其开关方面分别设置缓冲电路,这样就可以将开通、关断方面的损耗转移到缓冲电路,预防触发的操作失误。建议采用整流二极管。无论从过流保护的角度、缓冲电路的角度可以认识到电力电子器件因其自身的运用频率较高、运用效果较好,正在运用于多个领域;因而从运用与延长运用效果的视角分析,有必要针对不同的环境开发一些有利于其功能发挥的设计方案,如增加力学、热学、冗余、稳定性、辐射等方面的设计,就可以更好的确保电力电子器件更好的适用于各种不同的工作环境。

  三、结束语

  由于电力工业互联网方面的发展越来越好,电力电子技术方面的创新能力越来越强,该行业的发展前景非常广阔。从当前国际、国内的发展分析,虽然整体上中国在这个方面有所进步、局部有所成功;但要真正的在电力电子行业中提高新型器件的开发、生产,还应该建立一个基于自主创新的发展战略,包括技术投入、资本投入、人才投入,以及在校企合作模式下较好的推进建立在知识产权之上的教学研一体化等,从而更好更快的沿着“一带一路”将中国的电力电子器件输出到世界各地,扩大中国在这个领域的影响力与技术标准方面的定价权,以此为进一步的全球电力工业互联做好基础铺垫。

  参考文献

  [1]钱照明,张军明,盛况等.电力电子器件及其应用的现状和发展[J].中国电机工程学报,2014,(29):5149-5161.

  [2]赵秋山,赵梁博,张泰峰等.大功率高压电力电子器件多路驱动器[J].电源技术,2016,40(12):2457-2460.

  [3]盛况,郭清.碳化硅电力电子器件在电网中的应用展望[J].南方电网技术,2016,10(3):87-90.

  作者:谭海军 陈冯进 蒋其跃 单位:深圳远征技术有限公司

文章名称:电力电子器件的运用

文章地址:http://www.zhichengg.com/dzlw/8935.html

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