西安交通大学：《电磁器件及系统的分析》研究生课程教学资源（课件讲稿）第六章 电磁系统分析

电磁器件及系统的分析第六章电磁系统分析)西安交通大学电气工程学院梁得亮、杜锦华

电磁器件及系统的分析 (第六章 电磁系统分析) 西安交通大学电气工程学院 梁得亮、杜锦华

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器（一）常用器件分类从可控性分：不可控二极管（diode）大容量半控晶闸管（SCR）全控可关断晶闸管（GTO)大功率晶体管（GTR，BJT小容量场效应管（MOSFET）中大容量绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）中小容量

第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器 （一）常用器件分类 从可控性分： 不可控 半控 全控 二极管（diode） 晶闸管（SCR） 可关断晶闸管（GTO） 大功率晶体管（GTR，BJT） 场效应管（MOSFET） 绝缘栅极双极型晶体管（IGBT） 大 容 量 中大容量 中小容量 小容量

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器（一）常用器件分类（续）从控制方式分：电流型SCR关断条件?电流脉冲GTO→电流方波GTR电压型MOSFET电压方波IGBT

（一）常用器件分类（续） 从控制方式分： 电流型 电压型 SCR GTO GTR MOSFET IGBT 关断条件？ 电流脉冲 电流方波 电压方波 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器（二）常用器件模型理想模型：电阻模型，导通时电阻为0，关断时无穷大。简化模型：关断时电阻无穷大，导通时电阻串电压降1不同器件模型略有不同，有的表现为压降，有的表现为电阻，有的二者皆有。Au

（二）常用器件模型 理想模型：电阻模型，导通时电阻为0，关断时无穷大。 u i Du 简化模型：关断时电阻无穷大，导通时电阻串电压降。 不同器件模型略 有不同，有的表 现为压降，有的 表现为电阻，有 的二者皆有。 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器（三）常用功率变换器直流一直流：DC斩波电路（Buck chopper）H桥升压电路（Booster）交流一直流（整流）：不控单相半桥不控单相全桥，不控三相全桥半控单相全桥，半控三相全桥榨兽相全桥，全控三相全桥

（三）常用功率变换器 直流－直流： DC斩波电路（Buck chopper） H桥 升压电路（Booster） 交流－直流 （整流）： 不控单相半桥 不控单相全桥，不控三相全桥 半控单相全桥，半控三相全桥 全控单相全桥，全控三相全桥 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器器件和特征频率变换器整流器AC-ACAC-DC变换器逆变器开关变换DC-ACDC-DC净体器件：diode,transistor,thyristor,MOSFET,IGBT,GTO,IGEI

器件和特征 变换器 整流器 ＡＣ－ＤＣ 逆变器 ＤＣ－ＡＣ 频率变换器 ＡＣ－ＡＣ 开关变换 ＤＣ－ＤＣ 半导体器件： diode, transistor, thyristor, MOSFET, IGBT, GTO, IGET 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器器件和特征·共同特征（1）通过大功率（2）小信号，可控，大功率配套(1)储能电容和电感(2)保护和操作的小功率附件测量单元(3)（4）信息产生、存储和处理的控制器单元

器件和特征 • 共同特征 （１）通过大功率 （２）小信号，可控，大功率 • 配套 （１）储能电容和电感 （２）保护和操作的小功率附件 （３）测量单元 （４）信息产生、存储和处理的控制器单元 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器器件和特征·电力电子器件的典型特性（1）阀特性一个方向零电阻一个方向电阻无穷大单纯的阀二极管（2）开关特性ON-OFF零时间内完成开关转换理想的开关off on, only, thyristorIGBToff -on

器件和特征 • 电力电子器件的典型特性 （１）阀特性 • 一个方向零电阻 • 一个方向电阻无穷大 • 单纯的阀 二极管 （２）开关特性 • ＯＮ－ＯＦＦ 零时间内完成开关转换 • 理想的开关 • off — on, only, thyristor • off — on, IGBT 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器器件和特征电力电子变换的缺点（1）电力电子变换器件承受过电压和过电流的能力要弱于电磁器件（2）电力电子变换器件比电磁器件更适合短时和连续的额定运行（3）逆变器依据需要配置电抗器或电容器谐波（4）AC脉动rectifier高次谐波inverter高的dv/dt.di/dt

器件和特征 • 电力电子变换的缺点 （１）电力电子变换器件承受过电压和过电流的能力要弱于 电磁器件 （２）电力电子变换器件比电磁器件更适合短时和连续的额 定运行 （３）逆变器依据需要配置电抗器或电容器 （４）谐波 rectifier AC 脉动 inverter 高次谐波 高的 dv/dt, di/dt 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器

第六章电磁系统分析一电力电子功率变换器器件和特征上H电压源逆变器输出电压波型电流源逆变器

器件和特征 电压源逆变器 电流源逆变器 输出电压波型 第六章 电磁系统分析—电力电子功率变换器