第2章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1機(jī)械工業(yè)出版社 第第2 2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)2機(jī)械工業(yè)出版社 緒論緒論電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 2.1 常用電力電子器件及其分類常用電力電子器件及其分類 2.2 半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù) 2.3 常用脈寬調(diào)制（常用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)）技術(shù) 2.4 現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用電源變換的基本拓?fù)潆娫醋儞Q的基本拓?fù)?2.5 電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2、 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)3機(jī)械工業(yè)出版社 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的構(gòu)成現(xiàn)代電力電子技術(shù)的構(gòu)成 電力電子器件的發(fā)展歷程電力電子器件的發(fā)展歷程 半導(dǎo)體功率器件的現(xiàn)狀半導(dǎo)體功率器件的現(xiàn)狀 電力電子裝置的發(fā)展歷程電力電子裝置的發(fā)展歷程 緒緒 論論 電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀電力電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)4機(jī)械工業(yè)出版社 1. 1. 現(xiàn)代電力電子技術(shù)（電力電子學(xué)）的構(gòu)成現(xiàn)代電力電子技術(shù)（電力電子學(xué)）的構(gòu)成 電力技術(shù)（電力設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)）電力技術(shù)（電力設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)） 電子技術(shù)（電子器件、電子電路）

3、電子技術(shù)（電子器件、電子電路） 控制技術(shù)（連續(xù)、離散）控制技術(shù)（連續(xù)、離散）第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)5機(jī)械工業(yè)出版社19741974年美國(guó)學(xué)者年美國(guó)學(xué)者W.NewellW.Newell用于表征電力電子技術(shù)的倒三角用于表征電力電子技術(shù)的倒三角第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)6機(jī)械工業(yè)出版社 2. 2. 電電力力電電子子器件的發(fā)展歷程器件的發(fā)展歷程第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)7機(jī)械工業(yè)出版社 3. 半導(dǎo)體功率器件的現(xiàn)狀半導(dǎo)體功率器件的現(xiàn)狀第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技

4、術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)8機(jī)械工業(yè)出版社 4. 4. 電電力力電電子子裝置的發(fā)展歷程裝置的發(fā)展歷程1 1）從低頻（工頻）技術(shù)為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向）從低頻（工頻）技術(shù)為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。以高頻技術(shù)為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。2 2）電力電子裝置的發(fā)展起始于）電力電子裝置的發(fā)展起始于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代末年代末6060年年 代初的硅整流器件（代初的硅整流器件（SCRSCR），先后經(jīng)歷了：），先后經(jīng)歷了：整流整流 器、逆變器、開關(guān)電源（器、逆變器、開關(guān)電源（UPSUPS）和變頻器）和變頻器時(shí)代。時(shí)代。3 3）2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代末期和年代末期和90

5、90年代初期以功率年代初期以功率MOSFETMOSFET和和 IGBTIGBT為代表的集高頻、高壓和大電流于一身的全為代表的集高頻、高壓和大電流于一身的全 控型功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技控型功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)9機(jī)械工業(yè)出版社 2.12.1 常用電力電子器件及其分類常用電力電子器件及其分類 電力電子及其特性電力電子及其特性 電力電子器件的分類電力電子器件的分類 幾種典型的電力電子器件幾種典型的電力電子器件 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電

6、源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)10機(jī)械工業(yè)出版社 2.1.12.1.1電力電子器件的特征和分類電力電子器件的特征和分類電力電子器件被廣泛用于處理電能的主電路中，是實(shí)電力電子器件被廣泛用于處理電能的主電路中，是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、變換或控制的電子器件?，F(xiàn)電能的傳輸、變換或控制的電子器件。1. 電力電子器件具有的主要特征電力電子器件具有的主要特征電力電子器件處理的電功率的大小是其主要的特征參數(shù)；電力電子器件處理的電功率的大小是其主要的特征參數(shù)； 電力電子器件往往工作在開關(guān)狀態(tài)；電力電子器件往往工作在開關(guān)狀態(tài)；在實(shí)際應(yīng)用中因此需要驅(qū)動(dòng)電路對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行放大。在實(shí)際應(yīng)用中因此需要驅(qū)動(dòng)電路對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行放大。第第

7、2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)11機(jī)械工業(yè)出版社2. 2. 電力電子器件的分類電力電子器件的分類（1 1）按可控性分類）按可控性分類 1 1）不控型器件：不控型器件：不能用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的電力不能用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的電力電子器件電子器件 。如。如，功率二極管（功率二極管（Power Diode）、整流二、整流二極管等極管等。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)12機(jī)械工業(yè)出版社 2）半控型器件：）半控型器件：可以通過控制極（門極）控制可以通過控制極（門極）控制器件導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷的電力電子器件。器件導(dǎo)通，但不能控

8、制其關(guān)斷的電力電子器件。晶閘管晶閘管(Thyristor)及其大部分派生器件及其大部分派生器件(除除GTO及及MCTMOSFET控制晶閘管等復(fù)合器件外控制晶閘管等復(fù)合器件外)，器，器件的關(guān)斷一般依靠其在電路中承受反向電壓或減件的關(guān)斷一般依靠其在電路中承受反向電壓或減小通態(tài)電流使其恢復(fù)阻斷。小通態(tài)電流使其恢復(fù)阻斷。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)13機(jī)械工業(yè)出版社3）全控型器件：）全控型器件：既可以通過器件的控制極（門極）控制既可以通過器件的控制極（門極）控制其導(dǎo)通，又可控制其關(guān)斷的器件。主要有：功率晶體管其導(dǎo)通，又可控制其關(guān)斷的器件。主要有：功率晶體管（GTR）

9、、絕緣柵雙極型晶體管）、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、門極可關(guān)斷晶、門極可關(guān)斷晶閘管（閘管（GTO）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-MOS)等。等。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)14機(jī)械工業(yè)出版社 （2 2）按驅(qū)動(dòng)信號(hào)類型分類）按驅(qū)動(dòng)信號(hào)類型分類 1) 電流驅(qū)動(dòng)型：電流驅(qū)動(dòng)型：通過對(duì)控制極注入或抽出電流，實(shí)現(xiàn)通過對(duì)控制極注入或抽出電流，實(shí)現(xiàn)其開通或關(guān)斷的電力電子器件稱為電流驅(qū)動(dòng)型器件，其開通或關(guān)斷的電力電子器件稱為電流驅(qū)動(dòng)型器件，如如Thyrister，GTR，GTO等。等。 2) 電壓驅(qū)動(dòng)型：電壓驅(qū)動(dòng)型：通過對(duì)控制極和另一主電極之間施加通過對(duì)控

10、制極和另一主電極之間施加控制電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)其開通或關(guān)斷的電力電子器件控制電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)其開通或關(guān)斷的電力電子器件稱為電壓驅(qū)動(dòng)型器件，如稱為電壓驅(qū)動(dòng)型器件，如PMOSFET，IGBT等。等。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)15機(jī)械工業(yè)出版社3. 幾種典型的電力電子器件幾種典型的電力電子器件 l不可控器件不可控器件電力二極管電力二極管l半控型器件半控型器件晶閘管晶閘管l電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管P-MOSFETl絕緣柵雙極型晶體管絕緣柵雙極型晶體管IGBT第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)16機(jī)械工業(yè)出版社1.1.不可控器件不可

11、控器件電力二極管電力二極管（1）電力二極管的基本特性：）電力二極管的基本特性：電力二極管（電力二極管（Power Diode）承受的反）承受的反向電壓耐力與陽(yáng)極通流能力均比普通二極管大得多，但它的工作原理向電壓耐力與陽(yáng)極通流能力均比普通二極管大得多，但它的工作原理和伏安（和伏安（VA）特性與普通二極管基本相同，都具有正向?qū)щ娦院停┨匦耘c普通二極管基本相同，都具有正向?qū)щ娦院头聪蜃钄嘈浴ｋ娏ΧO管的電路符號(hào)和靜態(tài)特性（即伏安特性）如下反向阻斷性。電力二極管的電路符號(hào)和靜態(tài)特性（即伏安特性）如下圖所示。圖所示。圖圖2-1 電力二極管電路符號(hào)及伏安（電力二極管電路符號(hào)及伏安（VA）特性）特性第第2章

12、章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)17機(jī)械工業(yè)出版社（2 2）電力二極管的主要參數(shù)）電力二極管的主要參數(shù)l正向平均電流正向平均電流IF(AV) ：電力二極管在連續(xù)運(yùn)行條件電力二極管在連續(xù)運(yùn)行條件時(shí)，器件在額定結(jié)溫和規(guī)定的散熱條件下，允許時(shí)，器件在額定結(jié)溫和規(guī)定的散熱條件下，允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。l反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM ：指對(duì)電力二極管所能重指對(duì)電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓，通常是雪崩擊穿電復(fù)施加的反向最高峰值電壓，通常是雪崩擊穿電壓壓URBO的的2/3。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)

13、知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)18機(jī)械工業(yè)出版社l正向通態(tài)壓降正向通態(tài)壓降UF ：在額定結(jié)溫下，電力二極管在在額定結(jié)溫下，電力二極管在導(dǎo)通狀態(tài)流過某一穩(wěn)態(tài)正向電流（導(dǎo)通狀態(tài)流過某一穩(wěn)態(tài)正向電流（IF）所對(duì)應(yīng)的正）所對(duì)應(yīng)的正向壓降。正向壓降越低，表明其導(dǎo)通損耗越小。向壓降。正向壓降越低，表明其導(dǎo)通損耗越小。 l反向恢復(fù)電流反向恢復(fù)電流IRP及反向恢復(fù)時(shí)間及反向恢復(fù)時(shí)間trr ：反向恢復(fù)時(shí)反向恢復(fù)時(shí)間間trr通常定義為從電流下降為零至反向電流衰減至通常定義為從電流下降為零至反向電流衰減至反向恢復(fù)電流峰值反向恢復(fù)電流峰值25的時(shí)間。反向恢復(fù)電流的時(shí)間。反向恢復(fù)電流IRP及恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)時(shí)間trr與正

14、向?qū)〞r(shí)的正向電流與正向?qū)〞r(shí)的正向電流IF及電流下及電流下降率降率diF/dt密切相關(guān)。密切相關(guān)。l反向恢復(fù)過程：反向恢復(fù)過程：受二極管受二極管PN結(jié)中空間電荷區(qū)存儲(chǔ)結(jié)中空間電荷區(qū)存儲(chǔ)電荷的影響，向正向?qū)ǖ亩O管施加反向電壓時(shí)，電荷的影響，向正向?qū)ǖ亩O管施加反向電壓時(shí)，二極管不能立即轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，只有存儲(chǔ)電荷完全二極管不能立即轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，只有存儲(chǔ)電荷完全復(fù)合后，二極管才呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。復(fù)合后，二極管才呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)19機(jī)械工業(yè)出版社2 2. .半控型器件半控型器件晶閘管晶閘管圖圖2-2 晶閘管電路符號(hào)及伏安（晶閘管電路符號(hào)

15、及伏安（VA）特性）特性 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：晶閘管可以承晶閘管可以承受的電壓、電流在功受的電壓、電流在功率半導(dǎo)體中均為最高率半導(dǎo)體中均為最高，具有價(jià)格便宜、工，具有價(jià)格便宜、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，盡管作可靠的優(yōu)點(diǎn)，盡管其開關(guān)頻率較低，但其開關(guān)頻率較低，但在大功率、低頻電力在大功率、低頻電力電子裝置中仍占主導(dǎo)電子裝置中仍占主導(dǎo)地位。地位。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)20機(jī)械工業(yè)出版社（1）基本特性：）基本特性：l電流觸發(fā)特性電流觸發(fā)特性：當(dāng)晶閘管當(dāng)晶閘管A AK K極間承受正向電壓極間承受正向電壓時(shí)，如果時(shí)，如果G GK K極間流過正向觸發(fā)電流，就會(huì)使晶極間流過正向觸發(fā)

16、電流，就會(huì)使晶閘管導(dǎo)通。閘管導(dǎo)通。l單向?qū)щ娞匦詥蜗驅(qū)щ娞匦裕寒?dāng)承受反向電壓時(shí)，此時(shí)無論門當(dāng)承受反向電壓時(shí)，此時(shí)無論門極有無觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。極有無觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。l半控型特性半控型特性：晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去作用；晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去作用；此時(shí)，不論門極電流是否存在、觸發(fā)電流極性如此時(shí)，不論門極電流是否存在、觸發(fā)電流極性如何，晶閘管都維持導(dǎo)通。要使導(dǎo)通的晶閘管恢復(fù)何，晶閘管都維持導(dǎo)通。要使導(dǎo)通的晶閘管恢復(fù)關(guān)斷，可對(duì)其關(guān)斷，可對(duì)其A AK K極間施加反向電壓或使其流過極間施加反向電壓或使其流過的電流小于維持電流（的電流小于維持電流（I IH H）。）。第第2章章

17、 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)21機(jī)械工業(yè)出版社（2）主要參數(shù)主要參數(shù)l額定電壓額定電壓UT：晶閘管在額定結(jié)溫、門極開路時(shí)，允許重復(fù)晶閘管在額定結(jié)溫、門極開路時(shí)，允許重復(fù)施加的正、反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓施加的正、反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓U UDRMDRM和和U URRMRRM中較小的一個(gè)中較小的一個(gè)電壓值稱為晶閘管的額定電壓電壓值稱為晶閘管的額定電壓U UT T。l正、反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓正、反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM、URRM：晶閘管門極開晶閘管門極開路路( (I Ig g=0)=0)、器件在額定結(jié)溫時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正、器件在額定結(jié)溫時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正、反

18、向峰值電壓。一般分別取正、反向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓反向峰值電壓。一般分別取正、反向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓（U UDSMDSM、U URSMRSM） 的的90%90%。正向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓應(yīng)小于轉(zhuǎn)。正向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓應(yīng)小于轉(zhuǎn)折電壓（折電壓（U Ubobo）。）。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)22機(jī)械工業(yè)出版社l通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流IT(AV)：在環(huán)境溫度為在環(huán)境溫度為4040和規(guī)定的和規(guī)定的散熱條件下、穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)，晶閘散熱條件下、穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)，晶閘管允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。管允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。這

19、也是額定電流的參數(shù)。這也是額定電流的參數(shù)。l維持電流維持電流IH：維持晶閘管導(dǎo)通所必需的最小電流，維持晶閘管導(dǎo)通所必需的最小電流，一般為幾十到幾百一般為幾十到幾百mAmA。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)23機(jī)械工業(yè)出版社3.3.電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力電力MOSFET（1）基本特性基本特性圖圖2-3 電力電力MOSFET結(jié)構(gòu)圖和電路圖形符號(hào)結(jié)構(gòu)圖和電路圖形符號(hào)第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)24機(jī)械工業(yè)出版社a)轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 b)輸出特性輸出特性圖圖2-4 電力電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性的轉(zhuǎn)移特性和輸出

20、特性第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)25機(jī)械工業(yè)出版社（2）主要參數(shù)）主要參數(shù)l漏極電壓漏極電壓UDSl漏極直流電流額定值漏極直流電流額定值ID和漏極脈沖電流峰值和漏極脈沖電流峰值IDM l漏源通態(tài)電阻漏源通態(tài)電阻RDS(on)：在柵源間施加一定電壓（在柵源間施加一定電壓（101015V15V），漏源間的導(dǎo)通電阻。），漏源間的導(dǎo)通電阻。l柵源電壓柵源電壓UGS：柵源之間的絕緣層很薄，當(dāng)柵源之間的絕緣層很薄，當(dāng)| |U UGSGS|20V|20V時(shí)將導(dǎo)致絕緣層擊穿。時(shí)將導(dǎo)致絕緣層擊穿。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)26機(jī)械工業(yè)出版

21、社（2）主要參數(shù)）主要參數(shù)l極間電容：極間電容：MOSFETMOSFET的的3 3個(gè)電極之間分別存在極個(gè)電極之間分別存在極間電容間電容C CGSGS、C CGDGD、C CDSDS。一般生產(chǎn)廠商提供的是。一般生產(chǎn)廠商提供的是漏源極短路時(shí)的輸入電容漏源極短路時(shí)的輸入電容C Cississ、共源極輸出電、共源極輸出電容容C Cossoss和反向轉(zhuǎn)移電容和反向轉(zhuǎn)移電容C Crss rss 。 Ciss= CGS+ CGD （2-1） Crss=CGD （2-2） Coss=CDS+CGD （2-3）第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)27機(jī)械工業(yè)出版社4.4.絕緣柵雙極型

22、晶體管絕緣柵雙極型晶體管IGBTIGBT（1）基本特性：）基本特性：圖圖2-5 IGBT電路符號(hào)圖形電路符號(hào)圖形 靜態(tài)特性與靜態(tài)特性與P-MOSFET類似；類似；UGE=0時(shí)時(shí)IC=0，IGBT處于阻斷狀態(tài)（斷態(tài)）；處于阻斷狀態(tài)（斷態(tài)）；UGE足夠大（一般為足夠大（一般為515V），），IGBT進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)（通態(tài)）進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)（通態(tài)），當(dāng)，當(dāng)UCE大于一定值（一般大于一定值（一般2V左右）時(shí)左右）時(shí)IC0。 優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度高通流能力強(qiáng)、耐壓等級(jí)高優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度高通流能力強(qiáng)、耐壓等級(jí)高 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)28機(jī)械工業(yè)出版社（2

23、）主要參數(shù)）主要參數(shù)l最大集射極間電壓最大集射極間電壓BUCES：該參數(shù)決定了器件的最高工作電壓，該參數(shù)決定了器件的最高工作電壓，這是由內(nèi)部這是由內(nèi)部PNP晶體管所能承受的擊穿電壓確定的。晶體管所能承受的擊穿電壓確定的。l最大集電極電流最大集電極電流ICM：包括在一定殼溫下的額定直流電流包括在一定殼溫下的額定直流電流IC和和1ms脈寬最大電流脈寬最大電流ICP。l最大集電極功耗最大集電極功耗PCM：在正常工作溫度下允許的最大耗散功率。在正常工作溫度下允許的最大耗散功率。l集射極間飽和壓降集射極間飽和壓降UCE(sat)：對(duì)柵極與發(fā)射極（對(duì)柵極與發(fā)射極（GE）間施加）間施加一定正向電壓，在一定的

24、結(jié)溫及集電極電流條件下，集射極一定正向電壓，在一定的結(jié)溫及集電極電流條件下，集射極（CE）間的飽和通態(tài)壓降。此壓降在集電極電流較小時(shí)，）間的飽和通態(tài)壓降。此壓降在集電極電流較小時(shí)，呈負(fù)溫度系數(shù)，在電流較大時(shí)，為正溫度系數(shù)，這一特性使呈負(fù)溫度系數(shù)，在電流較大時(shí)，為正溫度系數(shù)，這一特性使IGBT并聯(lián)運(yùn)行較為容易。并聯(lián)運(yùn)行較為容易。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)29機(jī)械工業(yè)出版社2.22.2 半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路 實(shí)際的電力電子變換器是由主電路、驅(qū)動(dòng)器及保護(hù)電實(shí)際的電力電子變換器是由主電路、驅(qū)動(dòng)器及保護(hù)電路、控制電路、檢測(cè)與顯

25、示電路等多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)路、控制電路、檢測(cè)與顯示電路等多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)器接受控制系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)，經(jīng)功率放大和隔離后，器接受控制系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)，經(jīng)功率放大和隔離后，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通、關(guān)斷，是連接功率器件與控制驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件的導(dǎo)通、關(guān)斷，是連接功率器件與控制系統(tǒng)的橋梁。由于半導(dǎo)體功率開關(guān)器件種類繁多，不同的系統(tǒng)的橋梁。由于半導(dǎo)體功率開關(guān)器件種類繁多，不同的開關(guān)器件對(duì)驅(qū)動(dòng)器的性能要求不盡相同，典型的驅(qū)動(dòng)器分開關(guān)器件對(duì)驅(qū)動(dòng)器的性能要求不盡相同，典型的驅(qū)動(dòng)器分為為電流驅(qū)動(dòng)型器件電流驅(qū)動(dòng)型器件和和電壓驅(qū)動(dòng)型器件電壓驅(qū)動(dòng)型器件的兩大類驅(qū)動(dòng)器。電的兩大類驅(qū)動(dòng)器。電流驅(qū)動(dòng)型器件主要有流驅(qū)

26、動(dòng)型器件主要有SCR、GTO和和GTR，電壓驅(qū)動(dòng)型器，電壓驅(qū)動(dòng)型器件主要有件主要有MOSFET、IGBT和和SIT等。等。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)30機(jī)械工業(yè)出版社2.2.12.2.1 晶閘管晶閘管SCRSCR觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器圖圖26采用變壓器隔離的采用變壓器隔離的SCR驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 圖圖27 采用光耦隔離的采用光耦隔離的SCR驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 TRIGTRAtIgmt1t2t3IVSGSCRVDVDUccR3R2IGLEDLATR1SCR第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)31機(jī)械工業(yè)出版社 2.2.22.2.2 IGBT

27、IGBT和和MOSFETMOSFET驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 和雙極型晶體管（和雙極型晶體管（GTR）不同，功率）不同，功率MOSFET和和IGBT器件都器件都是屬于電壓驅(qū)動(dòng)型，輸入阻抗很大，為提高器件的開關(guān)速度，電壓是屬于電壓驅(qū)動(dòng)型，輸入阻抗很大，為提高器件的開關(guān)速度，電壓驅(qū)動(dòng)型器件的柵極驅(qū)動(dòng)器除應(yīng)具有更快的響應(yīng)速度（驅(qū)動(dòng)型器件的柵極驅(qū)動(dòng)器除應(yīng)具有更快的響應(yīng)速度（ns級(jí)）外，同級(jí)）外，同樣需要足夠大的柵極驅(qū)動(dòng)能力（一般為樣需要足夠大的柵極驅(qū)動(dòng)能力（一般為15V）和反向電壓（一般）和反向電壓（一般為為5v），以保證瞬時(shí)完成對(duì)等效柵極電容的充電或放電過程。），以保證瞬時(shí)完成對(duì)等效柵極電容的充電或放電過程。

28、第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)32機(jī)械工業(yè)出版社功率功率MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT器件驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用實(shí)例器件驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用實(shí)例 1 1TLP250TLP250功率驅(qū)動(dòng)電路及應(yīng)用功率驅(qū)動(dòng)電路及應(yīng)用圖圖29 TLP250組成的驅(qū)動(dòng)電路組成的驅(qū)動(dòng)電路VSVSVS112321321020VDSGRCRVTRVTRNC1IN+2IN-3NC4GND5Vo6Vo7VCC8TLP250VT第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)33機(jī)械工業(yè)出版社2 2UC3724/UC3725UC3724/UC3725驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路圖圖210 UC372

29、4/3725功率功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路VCCSGNDPGNDRTCTPH1OUTAOUTBUC3724INAINBTIMENAVCCOUTISCOMRRRRRIN5817CCCVTINAINBTIMENAVCCOUTISCOMRRRRRIN5817CCCVTinputUUUUC3725UC3725CC1Voffoffoffoff12GGFFFSS12VF2CC2CC3UDD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)34機(jī)械工業(yè)出版社3 3IHD680IHD680驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路圖圖211 IHD680驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路IN1+IN1-IN2-IN2+VCCGNDS

30、O2+SO2-SO1-SO1+E1COM1Cs1Cb1Ref1G1ME1E2COM2Cs2Cb2Ref2G2ME21234910151617181920212223242530313233343536CRRCVSVSVSVSCCRRCVSVSVSVSCCRRIHD680+15V+15V12s1s2s2s2b2m2ef21ef22ef23m2m22m21G2b1m1m1G1m12ef11ef12ef13m11Status Output2Status Output1High SideLow SideVDVDVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)35機(jī)械工業(yè)出版社4

31、 4MAX4428MAX4428驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路圖圖212 MAX4428驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路NCNCAnodeCathodeNCNCVccVddEnOutOutbGndGndInaInbOutaRRCC+CGNDGNDUUInOutaOutb112CC232DD16N137MAX4428第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)36機(jī)械工業(yè)出版社5 5IR2110IR2110驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路圖圖213 IR2110驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路VddHINSDLINVssCOMLoVCCVSHoVB123567910111213CCVSVSVTVTUUUHINLIN過流保護(hù)CCDDH1C

32、C2L12VDIR2110第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)37機(jī)械工業(yè)出版社6 6EXB841EXB841驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路圖圖214 EXB841內(nèi)部電路內(nèi)部電路TLP550ISO1141592RRRRR2.2KRRR10RRRCCCCC2.2nABCVSVS5.1V54VTEDVTVTVTVT12345123452345678910g76211EXB8410VVTIGBT16ECGVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)38機(jī)械工業(yè)出版社 2.2.32.2.3 功率器件的保護(hù)電路功率器件的保護(hù)電路1 1過電流保護(hù)電路過電流保護(hù)電

33、路 過電流保護(hù)在電源變換電路中是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，直接影響到過電流保護(hù)在電源變換電路中是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，直接影響到裝置的可靠性。裝置的可靠性。 MOSFET和和IGBT的過流允許值一般為的過流允許值一般為2倍的電流額定值，倍的電流額定值，IGBT允允許過流時(shí)間一般許過流時(shí)間一般20s， MOSFET允許過流時(shí)間還要小?？紤]到過電允許過流時(shí)間還要小。考慮到過電流發(fā)生和硬件保護(hù)電路需要一定的時(shí)間，因此要求過電流檢測(cè)的電流流發(fā)生和硬件保護(hù)電路需要一定的時(shí)間，因此要求過電流檢測(cè)的電流傳感器（一般用霍爾傳感器）響應(yīng)速度要快。傳感器（一般用霍爾傳感器）響應(yīng)速度要快。 除了在驅(qū)動(dòng)電路中加過流保護(hù)功能外，還

34、要在整流電路輸出、逆除了在驅(qū)動(dòng)電路中加過流保護(hù)功能外，還要在整流電路輸出、逆變電路輸入、負(fù)載回路加過流檢測(cè)進(jìn)行過流保護(hù)。變電路輸入、負(fù)載回路加過流檢測(cè)進(jìn)行過流保護(hù)。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)39機(jī)械工業(yè)出版社 電流傳感器的安裝位置可選擇為：與直流母線串聯(lián)，可以檢測(cè)直流母線后的逆變電流傳感器的安裝位置可選擇為：與直流母線串聯(lián)，可以檢測(cè)直流母線后的逆變電路或負(fù)載回路的過電流。與負(fù)載串聯(lián)，可檢測(cè)負(fù)載回路的過電流。與每一個(gè)電路或負(fù)載回路的過電流。與負(fù)載串聯(lián)，可檢測(cè)負(fù)載回路的過電流。與每一個(gè)IGBT串聯(lián)，可直接檢測(cè)串聯(lián)，可直接檢測(cè)IGBT的過電流，但使用的電流傳感

35、器多，成本高，一般不用。的過電流，但使用的電流傳感器多，成本高，一般不用。 圖圖215 電流檢測(cè)傳感器的安裝位置電流檢測(cè)傳感器的安裝位置uVTL負(fù)載VTVTVTVTCC1133332iR1R2R3R4012345123401VDVDVDVDVDVDVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)40機(jī)械工業(yè)出版社 2 2過電壓保護(hù)電路過電壓保護(hù)電路 過電壓的抑制方法常利用電容對(duì)電壓沖擊的緩沖作用過電壓的抑制方法常利用電容對(duì)電壓沖擊的緩沖作用，設(shè)計(jì)合適的緩沖電路吸收，設(shè)計(jì)合適的緩沖電路吸收du/dt或采用軟開關(guān)技術(shù)。采或采用軟開關(guān)技術(shù)。采用性能良好的緩沖電路，可使功率用性

36、能良好的緩沖電路，可使功率MOSFET或或IGBT工作工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗，對(duì)在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性、安全性都有重要的意義。裝置的運(yùn)行效率、可靠性、安全性都有重要的意義。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)41機(jī)械工業(yè)出版社典典型型緩緩沖沖吸吸收收電電路路實(shí)實(shí)例例 a) b)c) d) 圖圖217 緩沖吸收電路的主要形式緩沖吸收電路的主要形式CCCCCCRRs1s2s3s4s1s2s1s2CRCRCRCRCCRRs1s2s1s2s1s2s1s2s3s4s1s2s3s4s1s2s3s4V

37、DVDVDVDVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)42機(jī)械工業(yè)出版社 2.32.3 常用脈寬調(diào)制（常用脈寬調(diào)制（PWMPWM）控制技術(shù)）控制技術(shù) 2.3.1 2.3.1 直流直流PWMPWM控制技術(shù)控制技術(shù) 常用直流的脈沖寬度調(diào)制（常用直流的脈沖寬度調(diào)制（PWM）是通過功）是通過功率開關(guān)器件的開關(guān)作用，將恒定直流電壓轉(zhuǎn)換成率開關(guān)器件的開關(guān)作用，將恒定直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率一定，寬度可調(diào)的方波脈沖電壓，通過調(diào)節(jié)頻率一定，寬度可調(diào)的方波脈沖電壓，通過調(diào)節(jié)脈沖電壓的寬度從而改變輸出電壓平均值的一種脈沖電壓的寬度從而改變輸出電壓平均值的一種功率變換技術(shù)。功率變換技術(shù)。第

38、第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)43機(jī)械工業(yè)出版社BuckBuck變換器示意圖變換器示意圖 b) b) 輸出電壓波形統(tǒng)輸出電壓波形統(tǒng)圖圖2 21818 降壓型直流降壓型直流PWMPWM變換器變換器第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)44機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 21919 雙極式雙極式H H型型PWMPWM變換器變換器第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)45機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22020 雙極式雙極式PWMPWM變換器的電壓和電流波形變換器的電壓和電流波形第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)

39、基礎(chǔ)知識(shí)46機(jī)械工業(yè)出版社2.3.2 2.3.2 正弦波脈寬調(diào)制（正弦波脈寬調(diào)制（SPWMSPWM）控制技術(shù)）控制技術(shù)圖圖2 22121 SPWMSPWM調(diào)制的基本原理調(diào)制的基本原理第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)47機(jī)械工業(yè)出版社u0ut0t圖圖2 22222 SPWMSPWM的基本原理等效圖的基本原理等效圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)48機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22323 SPWM SPWM原理的數(shù)學(xué)描述圖原理的數(shù)學(xué)描述圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)49機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22424 單

40、相全橋單相全橋SPWMSPWM變換器工作原理圖變換器工作原理圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)50機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22525 單極式單極式SPWMSPWM控制控制第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)51機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22626 雙極式雙極式SPWMSPWM控制控制第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)52機(jī)械工業(yè)出版社2.3.32.3.3 SVPWM SVPWM與與CHBPWMCHBPWM控制技術(shù)控制技術(shù) 1. 1. SVPWMSVPWM控制技術(shù)控制技術(shù) 空間電壓合成矢量的脈沖寬度調(diào)制空間電壓合

41、成矢量的脈沖寬度調(diào)制(SVPWM，Space Vector Pulse Width Modulation)，簡(jiǎn)稱空間矢量脈寬調(diào)制簡(jiǎn)稱空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)53機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22727 三相三相SVPWMSVPWM逆變器逆變器異步電機(jī)原理圖異步電機(jī)原理圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)54機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22828 基本基本SVPWMSVPWM軌跡圖軌跡圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)55機(jī)械工業(yè)出版社 2.2.CHBPWMCHBPWM控制技術(shù)控

42、制技術(shù) 一種常用又簡(jiǎn)單的電流閉環(huán)控制方法是電一種常用又簡(jiǎn)單的電流閉環(huán)控制方法是電流滯環(huán)跟蹤流滯環(huán)跟蹤PWM（CHBPWM，Current Hysteresis Band PWM）控制。）控制。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)56機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 22929 電流滯環(huán)跟蹤控制的原理圖電流滯環(huán)跟蹤控制的原理圖第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)57機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2 23030 電流滯環(huán)跟蹤控制的波形圖電流滯環(huán)跟蹤控制的波形圖a a）給定與輸出電流波形）給定與輸出電流波形 b b）PWMPWM電壓波形電壓波形第第2章章 電源變換和控

43、制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)58機(jī)械工業(yè)出版社 2.42.4 現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用 基本電源變換與典型應(yīng)用基本電源變換與典型應(yīng)用電力電子變換與控制技術(shù)（以四大變換展開）電力電子變換與控制技術(shù)（以四大變換展開）諧波抑制與功率因素校正技術(shù)諧波抑制與功率因素校正技術(shù)電力電子技術(shù)的典型應(yīng)用案列電力電子技術(shù)的典型應(yīng)用案列第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)59機(jī)械工業(yè)出版社2.4.1 2.4.1 電力電子變換與控制系統(tǒng)電力電子變換與控制系統(tǒng)1.主要由主要由AC/DC,DC/AC,DC/DC,AC/AC四大四大基本變換基本變換及其組合構(gòu)成及其組合構(gòu)成

44、的主電路拓?fù)?。的主電路拓?fù)洹?.現(xiàn)代電力電子裝置的控制系統(tǒng)由微電子器現(xiàn)代電力電子裝置的控制系統(tǒng)由微電子器件（硬件）、控制策略（軟件）和檢測(cè)、件（硬件）、控制策略（軟件）和檢測(cè)、保護(hù)、驅(qū)動(dòng)等組成。保護(hù)、驅(qū)動(dòng)等組成。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)60機(jī)械工業(yè)出版社四大基本變換的拓?fù)湫问剿拇蠡咀儞Q的拓?fù)湫问絣AC-DC變換電路變換電路lDC-DC變換電路變換電路lDC-AC變換電路變換電路lAC-AC變換電路變換電路第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)61機(jī)械工業(yè)出版社2.4.2 2.4.2 ACDCACDC變換電路變換電路 交流交流直

45、流變換器直流變換器（ACDC Converter）的的功能是將交流電變換成直流電，又稱為整流器。功能是將交流電變換成直流電，又稱為整流器。第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)62機(jī)械工業(yè)出版社1. 1. 二極管整流電路二極管整流電路不控整流不控整流名稱名稱輸出電壓型輸出電壓型輸出電流型輸出電流型單單相相半半波波單單相相全全波波表表2-1 常用二極管整流器的主要形式常用二極管整流器的主要形式ff負(fù)載UVDVD12LCuoif負(fù)載UVDVD12LoiUff負(fù)載UVDVD12LCuo1u21u22f負(fù)載UVDVD12Lou1u22u21第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知

46、識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)63機(jī)械工業(yè)出版社單單相相橋橋式式三三相相半半波波三三相相橋橋式式續(xù)表續(xù)表2-1ff負(fù)載UVDVDVDVD1234LCuoif負(fù)載UVDVDVDVD1324LoiUff負(fù)載UVDVDVD123LCou1b1c1auuf負(fù)載UVDVDVD123Lou1au1bu1cff負(fù)載UVD VD VDVDVDVD123456LCou1au1bu1cf負(fù)載UVDVD VDVDVD VD123456Lou1au1bu1c第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)64機(jī)械工業(yè)出版社2. 2. 晶閘管整流電路晶閘管整流電路相控整流相控整流名稱名稱輸出電壓型輸出電壓

47、型輸出電流型輸出電流型單單相相半半波波單單相相全全波波單相單相橋式橋式半控半控表表2-2 常用晶閘管整流器的主要形式常用晶閘管整流器的主要形式負(fù)載U2122fLfCuuu12oVDVTVT1負(fù)載U2122fLuuu12oVDVTVT1負(fù)載U2fLfCuuoVDVT1負(fù)載U2fLuuoVDVT1負(fù)載U2fLfCuu3412oVDVDVDVTVT1負(fù)載U2fLuu1234oVDVDVDVT VT1第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)65機(jī)械工業(yè)出版社單相單相橋式橋式全控全控三三相相半半波波三相三相橋式橋式半控半控三相三相橋式橋式全控全控續(xù)表續(xù)表2-2負(fù)載U2fLfCuu

48、1234oVT VTVTVT1負(fù)載U2fLuu1234oVDVDVDVT VT1負(fù)載UfLfC123oVTVTVT1au1bu1cu負(fù)載UfL123VTVTVT1au1bu1cuo負(fù)載UfLfC246135oVT VT VTVT VT VT1au1bu1cu負(fù)載UfL246135oVT VT VTVT VT VT1au1bu1cu負(fù)載UfLfC135246oVD VD VDVT VT VT1au1bu1cuVD負(fù)載UfLC135246oVD VD VDVT VT VT1au1bu1cuVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)66機(jī)械工業(yè)出版社3. 3. PWMPWM

49、整流電路整流電路斬波整流斬波整流圖圖2-31 單相半橋單相半橋PWM-VSR 圖圖2-32 單相全橋單相全橋PWM-VSR第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)67機(jī)械工業(yè)出版社圖圖2-33 三相三相PWM-VSR 圖圖2-34 三相三相PWM-CSR第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)68機(jī)械工業(yè)出版社2 2.4.3.4.3 DC-DCDC-DC變換電路變換電路 直流直流直流變換器（直流變換器（DCDC Converter）的）的能是將一種直流電變換為另一種固定或可調(diào)電壓能是將一種直流電變換為另一種固定或可調(diào)電壓的直流電，又稱為直流斬波器

50、（的直流電，又稱為直流斬波器（DC Chopper）.第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)69機(jī)械工業(yè)出版社1.1.不隔離式單管不隔離式單管DCDCDCDC變換器變換器lBuck變換器變換器 一種降壓型一種降壓型DCDC變換電路變換電路，輸出電壓小于或等于輸入電，輸出電壓小于或等于輸入電壓，輸入電流斷續(xù)。輸出電壓壓，輸入電流斷續(xù)。輸出電壓Uo=DyUi， 占空比占空比 Dy=ton/Ts01（下同）（下同）。 l Boost變換器變換器一種升壓型一種升壓型DCDC變換電路，變換電路，輸出電壓大于輸入電壓，輸出電壓大于輸入電壓，VT的的占空比占空比Dy必須小于必須小于

51、1，輸入電流，輸入電流連續(xù)。輸出電壓連續(xù)。輸出電壓Uo= Ui /(1Dy) 。 fVTfUUioLCVDfVTLUUioCVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)70機(jī)械工業(yè)出版社lBuckBoost變換器變換器 一種降升壓型一種降升壓型DCDC變換電路，變換電路，輸出電壓小于或大于輸入電壓，輸輸出電壓小于或大于輸入電壓，輸出電壓極性和輸入電壓相反，輸入出電壓極性和輸入電壓相反，輸入電流斷續(xù)。輸出電壓電流斷續(xù)。輸出電壓Uo=Dy Ui /(1Dy) 。 lCk變換器變換器 一種升降壓型一種升降壓型DCDC變換電路，變換電路，輸出電壓大于或小于輸入電壓，輸輸出電壓大

52、于或小于輸入電壓，輸出電壓極性和輸入電壓相反，輸入出電壓極性和輸入電壓相反，輸入電流連續(xù)。輸出電壓電流連續(xù)。輸出電壓Uo=(Dy/1Dy) Ui 。 CVTLUUffioLCVDfVTLUUioCVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)71機(jī)械工業(yè)出版社lSepic變換器變換器一種升降壓型一種升降壓型DCDC變換電變換電路，輸出電壓大于或小于輸入路，輸出電壓大于或小于輸入電壓，輸出電壓極性和輸入電電壓，輸出電壓極性和輸入電壓相同，輸入電流連續(xù)。輸出壓相同，輸入電流連續(xù)。輸出電壓電壓Uo=(Dy/1Dy) Ui 。lZeta變換器變換器一種升降壓型一種升降壓型DCDC

53、變換電路，變換電路，輸出電壓大于或小于輸入電壓，輸輸出電壓大于或小于輸入電壓，輸出電壓極性和輸入電壓相同。輸入出電壓極性和輸入電壓相同。輸入電流斷續(xù)。輸出電壓電流斷續(xù)。輸出電壓Uo=(Dy/1Dy)Ui 。CVTLUUffioLCVTUUfLioCVDCL第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)72機(jī)械工業(yè)出版社2. 2. 隔離型隔離型DCDCDCDC變換器變換器 l單端正激式單端正激式DCDC 變換電路變換電路 圖圖2-35 單端正激式單端正激式DC-DC變換器變換器主主電路電路 圖圖2-36 正激變換器工作波形正激變換器工作波形 12ioyUUDK N :NCRUU

54、NL_+UUU+_i313N312N1N22i1oLVTVDVDVDUD2UUiitttttTT0IUK UTULfttK UiTgN113iiD213ipmaxN1N2onrs000000第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)73機(jī)械工業(yè)出版社l單端反激式單端反激式DCDC變換電路變換電路圖圖2-37 反激式變換器主電路反激式變換器主電路N :NCRUiiUi12p1s1oVTVDUN2UN1第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)74機(jī)械工業(yè)出版社 a)電流連續(xù)模式(CCM) b)電流斷續(xù)模式(DCM)圖圖2-38 反激式變換器工作波形反激

55、式變換器工作波形UUiitttttTT0IIUK UTTUUiitttttTonTs0IIIIUK UTgTgN1N1ii12ii12pmaxpminpmaxsmaxsminsmaxoffdisonspsps00000000第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)75機(jī)械工業(yè)出版社2.4.4 DCDCACAC變換電路變換電路 將直流電變換為交流電的過程稱為逆變將直流電變換為交流電的過程稱為逆變換或換或DCAC變換，實(shí)現(xiàn)逆變的主電路稱變換，實(shí)現(xiàn)逆變的主電路稱為為DCAC變換電路。通常將變換電路。通常將DCAC變換變換電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路組成的電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)

56、及保護(hù)電路組成的DCAC逆變電源稱為逆變器（逆變電源稱為逆變器（Inverter）。）。 第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)76機(jī)械工業(yè)出版社1. 1. 常用的常用的DCDCACAC逆變電路逆變電路l電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路 直流母線電容濾波，直流電壓直流母線電容濾波，直流電壓Ud經(jīng)經(jīng)C1、C2分壓，分壓，VT1、VT2交替導(dǎo)通交替導(dǎo)通/關(guān)斷；負(fù)載上的電壓關(guān)斷；負(fù)載上的電壓幅值為幅值為Ud的的1/2，功率為全橋逆，功率為全橋逆變器的變器的1/4；開關(guān)管；開關(guān)管VT1、VT2上承受的最大電壓為上承受的最大電壓為Ud；控制；控制方式主要是方式主要是

57、PWM脈寬調(diào)制控制脈寬調(diào)制控制，移相控制等，移相控制等 。 U+- -負(fù)載CCVTVT121212dVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)77機(jī)械工業(yè)出版社l電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路直流母線電容直流母線電容Cd濾波，濾波，VT1、VT4和和 VT2、VT3交替導(dǎo)通交替導(dǎo)通/關(guān)關(guān)斷；加在負(fù)載上的電壓幅值為斷；加在負(fù)載上的電壓幅值為Ud，輸出功率為半橋逆變器，輸出功率為半橋逆變器的的4倍；開關(guān)管倍；開關(guān)管VT1VT4上承上承受的最大電壓為受的最大電壓為Ud；控制方；控制方式有單極、雙極式式有單極、雙極式PWM脈寬脈寬調(diào)制控制，移相控制，調(diào)頻控調(diào)

58、制控制，移相控制，調(diào)頻控制等方式制等方式 。 U+- -CVTVTVTVT負(fù)載12341234ddVDVDVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)78機(jī)械工業(yè)出版社l電流型單相全橋逆變電路電流型單相全橋逆變電路 直流母線電感直流母線電感Ld濾波，濾波，VT1、VT4和和 VT2、VT3交替導(dǎo)交替導(dǎo)通通/關(guān)斷；負(fù)載上的電流波關(guān)斷；負(fù)載上的電流波形為方波，幅值為形為方波，幅值為Id；開關(guān)；開關(guān)管管VT1VT4上承受的電壓上承受的電壓為負(fù)載上的電壓。負(fù)載上的為負(fù)載上的電壓。負(fù)載上的電壓幅值和相位取決于負(fù)載電壓幅值和相位取決于負(fù)載阻抗的大小和性質(zhì)阻抗的大小和性質(zhì) 。 U

59、+- -負(fù)載LVTVTVTVT1234ddId第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)79機(jī)械工業(yè)出版社l電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 直流母線電容直流母線電容Cd濾波，負(fù)濾波，負(fù)載線電壓幅值為載線電壓幅值為Ud，開關(guān)，開關(guān)管管VT1VT6上承受的最大上承受的最大電壓為電壓為Ud，控制方式有，控制方式有PWM脈寬調(diào)制、移相控制脈寬調(diào)制、移相控制、調(diào)頻控制等方式，換流方、調(diào)頻控制等方式，換流方式有式有180和和120o兩種。適兩種。適合合4kW以上的三相負(fù)載以上的三相負(fù)載 。 U- -C+VTVTVTVTVTVT123456123456dd負(fù)載VDVDVD

60、VDVDVD第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)80機(jī)械工業(yè)出版社2.DC2.DCACAC逆變器的分類逆變器的分類電路的主要拓?fù)湫问诫娐返闹饕負(fù)湫问?l電壓型逆變器電壓型逆變器l電流型逆變器電流型逆變器l單相半橋逆變器單相半橋逆變器l單相全橋逆變器單相全橋逆變器l三相橋式逆變器三相橋式逆變器第第2章章 電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)電源變換和控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)81機(jī)械工業(yè)出版社3. DC-AC 3. DC-AC 逆變電路的參數(shù)計(jì)算逆變電路的參數(shù)計(jì)算（1 1）電壓型單相半橋逆變電路的參數(shù)計(jì)算）電壓型單相半橋逆變電路的參數(shù)計(jì)算 逆變器的輸入電壓為逆變器的輸入電壓為Ud，輸出