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目錄
前言
第1 章 電力電子變流設(shè)備常用器件的結(jié)構(gòu)和工作原理 · 1
1.1 概述 1
1.2 整流管 1
1.2.1 整流管的結(jié)構(gòu) · 1
1.2.2 整流管的工作原理 · 2
1.2.3 整流管的外形與參數(shù)范圍 · 2
1.2.4 整流管的主要參數(shù) · 3
1.3 晶閘管 4
1.3.1 晶閘管的符號及外形 · 4
1.3.2 晶閘管的工作原理 · 5
1.3.3 晶閘管的主要參數(shù)及合理選用 · 7
1.4 電力場效應(yīng)晶體管 13
1.4.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 13
1.4.2 電力MOSFET 的分類 15
1.4.3 主要參數(shù) 16
1.5 絕緣柵控雙極型晶體管 16
1.5.1 基本結(jié)構(gòu) 17
1.5.2 分類 17
1.5.3 工作原理 17
1.5.4 主要技術(shù)參數(shù) 18
第2 章 電力電子器件的驅(qū)動技術(shù) 20
2.1 概述 20
2.2 晶閘管的觸發(fā)電路 20
2.2.1 晶閘管對觸發(fā)電路的要求 21
2.2.2 KJ004 晶閘管移相觸發(fā)器集成電路 · 22
2.2.3 TCA785 晶閘管移相觸發(fā)器集成電路 · 26
2.2.4 高性能晶閘管三相移相觸發(fā)器集成電路TC787 30
2.2.5 SGK198 晶閘管準數(shù)字觸發(fā)器集成電路 · 34
2.2.6 KJ041 6 路雙脈沖形成器集成電路 · 41
2.2.7 KJ042 脈沖列調(diào)制形成器集成電路 43
2.3 電力MOSFET 的柵極驅(qū)動電路 46
2.3.1 電力MOSFET 驅(qū)動電路的共性問題及對驅(qū)動電路的要求 · 46
2.3.2 實用柵極驅(qū)動電路舉例 48
2.3.3 IR2110 MOSFET 柵極驅(qū)動器集成電路 52
2.4 IGBT 的柵極驅(qū)動電路 63
2.4.1 IGBT 對柵極驅(qū)動電路的要求 · 63
2.4.2 M57962L IGBT 柵極驅(qū)動器集成電路 65
2.4.3 HL402A IGBT 柵極驅(qū)動器集成電路 69
第3 章 電力電子變流設(shè)備的保護技術(shù) 76
3.1 概述 · 76
3.2 電力電子變流設(shè)備保護的基本問題 · 76
3.2.1 電力電子變流設(shè)備保護的定義 76
3.2.2 電力電子變流設(shè)備保護的實質(zhì) 77
3.2.3 電力電子變流設(shè)備保護的分類 77
3.3 過電流保護 · 78
3.3.1 過電流保護的分類方法 78
3.3.2 過電流保護的常用執(zhí)行部件 79
3.3.3 電子式過電流保護的電流檢測裝置 83
3.3.4 過電流的電子式保護電路 89
3.4 過電壓保護 · 90
3.4.1 過電壓保護的分類 90
3.4.2 動態(tài)過電壓保護的執(zhí)行元件 91
3.4.3 靜態(tài)過電壓保護檢測電壓的常用器件 97
3.5 靜態(tài)過電壓和過電流保護的信號處理器件 · 99
3.6 電力電子變流設(shè)備的其他保護 101
3.6.1 缺相保護 101
3.6.2 短路保護 104
3.6.3 欠電壓保護 105
3.6.4 直通、短路保護 106
3.6.5 接地保護 107
3.6.6 過熱保護 107
3.6.7 欠飽和、過飽和保護 108
3.6.8 驅(qū)動電路電源電壓監(jiān)控保護 108
3.6.9 掉電保護 109
第4 章 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的基本問題 · 110
4.1 概述 110
4.2 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的含義和目的 110
4.2.1 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的含義 · 110
4.2.2 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的目的 · 111
4.3 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的分類 111
4.3.1 按是整套設(shè)備還是零部件設(shè)計分類 · 111
4.3.2 按設(shè)計的電路功能分類 · 112
4.3.3 按設(shè)計的電路處理電量的功率大小分類 · 113
4.4 電力電子變流設(shè)備設(shè)計前的準備工作 113
4.4.1 電力電子變流設(shè)備設(shè)計前的人員準備 · 113
4.4.2 電力電子變流設(shè)備設(shè)計前的技術(shù)準備 · 114
4.4.3 電力電子變流設(shè)備設(shè)計前的物質(zhì)準備 · 114
4.5 電力電子變流設(shè)備設(shè)計的一般要求 115
4.5.1 嚴格執(zhí)行國家標準和行業(yè)規(guī)范 · 115
4.5.2 準確設(shè)計儀器儀表及專用設(shè)備 · 115
4.5.3 人身和設(shè)備安全及可靠接地 · 116
4.5.4 數(shù)據(jù)處理 · 116
4.6 電力電子變流設(shè)備的常用設(shè)計方法和步驟 116
4.6.1 電力電子變流設(shè)備的常用設(shè)計方法 · 116
4.6.2 電力電子變流設(shè)備的設(shè)計步驟 · 117
4.6.3 設(shè)計舉例：75kW 無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)繼電操作電路設(shè)計 118
第5 章 主功率器件為整流管的電力電子變流設(shè)備 · 122
5.1 概述 122
5.2 整流管并聯(lián)應(yīng)用的均流問題 122
5.2.1 整流管并聯(lián)的不均流機理 · 122
5.2.2 多個整流管并聯(lián)的均流措施 · 123
5.3 整流管串聯(lián)應(yīng)用的均壓問題 123
5.3.1 串聯(lián)整流管不均壓的原因 · 124
5.3.2 多個整流管串聯(lián)的均壓措施 · 125
5.4 48 脈波4 55kA/880V 直流電力電子變流設(shè)備 126
5.4.1 系統(tǒng)組成及工作原理 · 126
5.4.2 應(yīng)用效果 · 129
5.4.3 結(jié)論與啟迪 · 131
5.5 110kV/300A 整流管直流電力電子變流設(shè)備的設(shè)計計算與應(yīng)用 · 131
5.5.1 系統(tǒng)組成及工作原理和參數(shù)設(shè)計 · 131
5.5.2 應(yīng)用效果 · 135
5.5.3 結(jié)論與啟迪 · 136
5.6 12 1000V/140kA 整流管直流電力電子變流設(shè)備詳細設(shè)計與應(yīng)用 137
5.6.1 試驗系統(tǒng)對整流管電力電子變流設(shè)備的技術(shù)要求 · 137
5.6.2 整流管電力電子變流設(shè)備設(shè)計 139
5.6.3 整流柜機械結(jié)構(gòu)特征設(shè)計 153
5.6.4 整流柜內(nèi)導電母線及電氣連接結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 156
5.6.5 多個整流柜并聯(lián)的均流與故障的可靠保護設(shè)計 158
5.6.6 整流柜配套用的監(jiān)控報警柜 160
5.6.7 應(yīng)用效果 162
5.6.8 結(jié)論與啟迪 163
5.7 4 12kA/3510V 整流管電力電子變流設(shè)備 163
5.7.1 系統(tǒng)組成及工作原理分析 163
5.7.2 應(yīng)用效果 170
5.7.3 結(jié)論與啟迪 170
第6 章 晶閘管類電力電子變流設(shè)備 · 172
6.1 概述 172
6.2 晶閘管并聯(lián)應(yīng)用的均流問題 172
6.2.1 造成并聯(lián)晶閘管不均流的原因 172
6.2.2 解決不均流的措施 173
6.2.3 應(yīng)用效果 175
6.3 晶閘管串聯(lián)的均壓問題 176
6.3.1 電力電子變流設(shè)備中串聯(lián)晶閘管不均壓的原因 176
6.3.2 實現(xiàn)多個串聯(lián)晶閘管器件均壓的措施 177
6.3.3 串聯(lián)應(yīng)用特別注意事項 179
6.4 200kW 電力回收用晶閘管電力電子變流設(shè)備 · 179
6.4.1 系統(tǒng)組成及工作原理 179
6.4.2 應(yīng)用效果 184
6.4.3 結(jié)論與啟迪 184
6.5 可跟蹤供電電源頻率寬范圍變化的1000V/412kA 晶閘管電力電子變流設(shè)備 184
6.5.1 系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 184
6.5.2 應(yīng)用效果 196
6.5.3 結(jié)論與啟迪 196
6.6 帶有微分控制的 6t 真空自耗電極直流電弧爐用晶閘管電力電子變流設(shè)備 197
6.6.1 系統(tǒng)組成及工作原理 197
6.6.2 應(yīng)用效果 200
6.6.3 結(jié)論與啟迪 200
6.7 10t 真空自耗電極直流電弧爐用40kA 直流電力電子變流設(shè)備 · 201
6.7.1 系統(tǒng)組成及工作原理 201
6.7.2 應(yīng)用效果 205
6.7.3 結(jié)論與啟迪 206
6.8 采用星點控制的交流調(diào)壓電力電子變流設(shè)備 206
6.8.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 · 206
6.8.2 應(yīng)用效果 · 211
6.8.3 結(jié)論與啟迪 · 211
6.9 65kA/85V 24 脈波真空自耗電極凝殼爐用晶閘管直流電力電子變流設(shè)備 211
6.9.1 系統(tǒng)組成及工作原理 · 211
6.9.2 應(yīng)用效果 · 217
6.9.3 結(jié)論與啟迪 · 218
6.10 50kW 串聯(lián)型晶閘管中頻電力電子變流設(shè)備 218
6.10.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 218
6.10.2 應(yīng)用效果 222
6.10.3 結(jié)論與啟迪 223
6.11 15MW 熱工實驗用 36 脈波晶閘管直流電力電子變流設(shè)備詳細設(shè)計 223
6.11.1 研制背景 223
6.11.2 36 脈波整流變壓器組的設(shè)計 224
6.11.3 整流柜用元器件的計算與選型設(shè)計 226
6.11.4 5MW分晶閘管電力電子變流設(shè)備的控制部分和計算機監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 229
6.11.5 保護環(huán)節(jié)設(shè)計 232
6.11.6 應(yīng)用效果 234
6.11.7 結(jié)論與啟迪 236
6.12 節(jié)能型電機試驗用晶閘管電力電子變流設(shè)備 · 237
6.12.1 研制背景 237
6.12.2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 238
6.12.3 應(yīng)用效果 242
6.12.4 結(jié)論與啟迪 242
6.13 6 13kA/670V 72 脈波晶閘管直流電力電子變流設(shè)備 243
6.13.1 研制背景 243
6.13.2 系統(tǒng)組成及工作原理 243
6.13.3 應(yīng)用效果 251
6.13.4 結(jié)論與啟迪 252
6.14 120t 電渣爐用晶閘管單相低頻電力電子變流設(shè)備 · 252
6.14.1 研制背景 252
6.14.2 電渣爐低頻供電節(jié)能的依據(jù) 253
6.14.3 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 253
6.14.4 實用效果 257
6.14.5 結(jié)論與啟迪 257
6.15 12 500kA 礦熱爐用三相低頻電力電子變流設(shè)備 258
6.15.1 研制背景 · 258
6.15.2 礦熱爐用三相低頻電力電子變流設(shè)備的結(jié)構(gòu) 258
6.15.3 礦熱爐低頻電力電子變流設(shè)備的控制電路 262
6.15.4 應(yīng)用效果 · 271
6.15.5 結(jié)論與啟迪 · 271
第7 章 MOSFET 類電力電子變流設(shè)備 272
7.1 概述 272
7.2 MOSFET 的保護問題 · 272
7.2.1 過電壓保護 272
7.2.2 過電流保護 277
7.3 50A/12V 開關(guān)型直流電力電子變流設(shè)備 278
7.3.1 系統(tǒng)組成及工作原理 278
7.3.2 應(yīng)用效果 283
7.3.3 結(jié)論與啟迪 283
7.4 超低紋波組合開關(guān)型直流電力電子變流設(shè)備 284
7.4.1 系統(tǒng)組成及工作原理 284
7.4.2 應(yīng)用效果 287
7.4.3 結(jié)論與啟迪 287
7.5 6kW 8 45多相位可變頻交流輸出電力電子變流設(shè)備 · 288
7.5.1 電路構(gòu)成及工作原理框圖 288
7.5.2 調(diào)試過程及調(diào)試方法 298
7.5.3 應(yīng)用效果 303
7.5.4 結(jié)論與啟迪 304
第8 章 IGBT 類電力電子變流設(shè)備 305
8.1 概述 305
8.2 IGBT 對保護的特殊要求 305
8.3 IGBT 的保護 307
8.3.1 過電流保護 307
8.3.2 短路保護 307
8.3.3 過電壓保護 311
8.3.4 防靜電保護 313
8.4 IGBT 斬波型電力電子變流設(shè)備 313
8.4.1 系統(tǒng)組成及工作原理簡介 313
8.4.2 應(yīng)用效果 316
8.4.3 結(jié)論與啟迪 316
8.5 75kW 無刷直流電動機調(diào)速電力電子變流設(shè)備 317
8.5.1 系統(tǒng)基本構(gòu)成和工作原理 317
8.5.2 應(yīng)用效果 · 336
8.5.3 結(jié)論與啟迪 · 336
8.6 8kA/10V IGBT 開關(guān)型直流電力電子變流設(shè)備 · 337
8.6.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 · 337
8.6.2 應(yīng)用效果 · 341
8.6.3 結(jié)論與啟迪 · 341
8.7 用于真空自耗爐的IGBT 開關(guān)型30kA/50V 直流電力電子變流設(shè)備 · 341
8.7.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 · 341
8.7.2 應(yīng)用效果 · 346
8.7.3 結(jié)論與啟迪 · 346
8.7.4 開關(guān)型直流電力電子變流與可控整流方案用于電弧爐熔煉系統(tǒng)的優(yōu)缺點比較 347
附錄 349
附錄A 電力電子變流設(shè)備 349
附錄B 電力電子變流設(shè)備控制和驅(qū)動板 356
附錄C 特種功率變壓器 361
附錄D 大電流霍爾電流傳感器及光纖電流傳感器 363
附錄E 不可控及半控型電力電子器件 · 367
附錄F 快速熔斷器選型 · 372
參考文獻 376