电机工程手册 试用本 第32篇 电力半导体元件与变流器2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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目录1

编辑说明1

常用符号表1

第1章　概述1

1 变流技术的发展1

2　硅变流器的构成2

3　硅元件的类型和用途2

4 变流器的类别和用途3

第2章　硅整流管（硅整流元件）1　硅整流管的工作原理和基本特性4

2　硅整流管的结构和管芯制造工艺6

3　硅整流管特性参数的设计7

3.1　正向特性参数的设计8

3.2　反向特性参数的设计9

4　硅整流管设计举例10

第3章　普通硅晶体闸流管（可控硅整流元件）1　硅晶闸管的工作原理和基本特性11

2 硅晶闸管的结构和管芯制造工艺13

3 硅晶闸管特性参数的设计13

3.1　通态特性参数的设计15

3.2　阻断特性参数的设计16

3.3　门极特性参数的设计21

3.4　动态特性参数的设计22

第4章　其他硅晶体闸流管24

1 快速硅晶闸管（快速可控硅整流元件）24

1.1　快速硅晶闸管的频率特性24

4　硅晶闸管设计举例24

1.2　快速硅晶闸管设计与制造要点25

2 逆导硅晶闸管（逆导可控硅元件）25

2.1　逆导硅晶闸管的额定电流及换流特性26

2.2　逆导硅晶闸管的设计与制造要点26

3　双向硅晶闸管（双向可控硅元件）26

3.1　双向硅晶闸管的触发方式26

4　可关断硅晶闸管（可关断可控硅整流元件）27

3.2　双向硅晶闸管的额定电流及换流特性27

3.3　双向硅晶闸管的设计与制造要点27

4.1　可关断硅晶闸管的门极特性及电流关断增益28

4.2　可关断硅晶闸管的设计与制造要点28

第5章　硅元件特性参数的测试28

1　伏安特性参数测试29

1.1　正、反向耐压测试29

1.2　额定通态平均电流及通态平均电压测试29

1.3　浪涌电流测试30

4　动态特性参数测试31

3　维持电流测试31

4.1　门极控制开通时间测试31

2.1　门极触发电流和电压测试31

2.2　门极不触发电流和电压测试31

2 门极特性测试31

4.2　电路换向关断时间测试32

4.3　断态电压临界上升率测试32

4.4　通态电流临界上升率测试33

5 普通硅晶闸管特性参数的实用测试电路33

第6章　硅元件使用导则36

1　硅元件的系列和特性数据36

2.1　通态电流和电压40

2　特性数据的应用40

2.2　断态电压和电流42

2.3　门极触发特性42

2.4　动态特性参数43

3　硅元件的冷却方式和散热器的选配45

3.1　冷却方式和散热器种类45

3.2　散热器的容许热阻和安装使用注意事项45

4　硅元件在周期变化负载条件下的电流容量49

4.1　瞬态热阻抗曲线49

4.2　硅元件在周期变化负载下等效结温和电流容量的计算49

4.3　计算实例51

第7章　变流器的基本概念和主电路电量的计算1 变流过程及有关概念52

1.1　整流52

1.2　换相过程53

1.3　相位控制54

1.4　变流器的运行状态54

1.5　逆变和逆变器54

2 主电路电量计算关系及电联结型式54

2.1　主电量的基本计算关系54

3.1　理想空载直流电压55

3　整流管整流器的主电量计算55

2.2　电联结型式的选择55

3.2　主电量计算60

4 晶闸管整流器的主电量计算60

4.1　理想空载直流电压61

4.2　主电量计算61

4.3　重迭角、最小超前角、最小滞后角和预留角61

4.4　阀侧与网侧电流的精确计算64

5　纯电阻负载下直流电流不连续时的主电量计算65

5.1　纯电阻负载下直流电流连续的临界条件65

5.2　相位控制特性和主电量计算65

6.1　电池负载69

6　反电势负载时的主电路计算特点69

6.2　直流电动机负载70

6.3　抑制环流所需的电抗器电感的计算72

6.4　直流电感的计算举例73

第8章　变流装置的设计计算73

1　负载等级与额定值74

1.1　负载等级和额定直流电流74

2　硅元件并串联技术75

2.1　并联支路数的确定75

1.3　额定直流电压75

1.2　变流装置过载能力75

2.2　串联元件数的确定76

2.3　并联支路间的均流76

2.4　硅元件的排列与引出母线位置对均流的影响77

2.5　串联元件的均压78

3　过电压抑制79

3.1　交流浪涌（操作）过电压的抑制79

3.2　直流侧过电压抑制电路84

3.3　换相过电压抑制电路84

3.4　雷击过电压抑制85

3.5　静电感应过电压抑制85

4.2　电压上升率的抑制86

4 电流、电压上升率的抑制86

4.1　电流上升率的抑制86

5　短路保护与故障检测87

5.1　短路电流的计算88

5.2　过电流、短路保护设备和器件的选用89

5.3　硅元件的故障检测89

6 变流器的效率、直流电压调整率和功率因数91

6.1　效率、变流因数和损耗91

6.2　直流电压调整率91

6.3　功率因数92

7 变流器设计举例94

1.2　主要组成99

第9章　晶闸管变流器的触发电路1　对触发装置的基本要求及其组成99

1.1　基本要求99

2 触发电路实例100

2.1　阻容移相触发电路100

2.2　单结晶体管触发电路100

2.3　具有移相角限位的正弦波同步触发电路102

2.4　锯齿波同步触发电路103

2.5　集成电路触发器104

2.6　脉冲放大电路104

3　触发电路和主电路同步关系的确定方法105

2.7　触发电路的输出环节105

5　脉冲变压器的计算方法106

4　触发器的抗干扰措施106

第10章　配套和辅助设备107

1　变流（整流）变压器107

1.1　额定值107

1.2　换相电抗107

1.5　省去变流变压器时的设计考虑108

2.1　调压方式和调压设备的类型和特点108

2　调压设备108

1.4　采用自耦变压器时的设计考虑108

1.3　“单拍”变流器用的变压器108

2.2　调压自耦变压器和多重并联110

2.3　调压用饱和电抗器110

3 谐波分量和滤波器参数113

3.1　网侧电流的谐波分量113

3.2　直流电压的谐波分量115

3.3　谐波分量的计算举例116

3.4　纹波电压与滤波器参数116

3.5　其他电抗器117

4.1　发热和冷却的计算118

4.2　风机和水冷却装置118

4　冷却设备及其他118

4.3　柜体的涡流发热和噪音问题119

5　提高功率因数的措施120

5.1　无功功率的抑制措施120

5.2　无功功率的补偿措施120

第11章　变流器的应用121

1 直流电动机供电用晶闸管变流器121

1.1　电流不可逆单变流器121

1.2　电流可逆双变流器121

2.1　电网换相（有源）逆变器123

2　逆变器123

1.3　电流可逆单变流器123

2.2　自换相（无源）逆变器124

3　直接式变频器128

3.1　直接式三相降频变频器——周波变换器128

3.2　直接式升频变频器129

4 电力电子开关130

4.1　相位控制开关（相控开关）130

4.2　控制通断比的交流开关133

4.3　直流开关和直流斩波器133

附录　变流器额定直流电压、直流电流等级（推荐值）135

参考文献135