IGBT及其集成控制器在電力電子裝置中的應(yīng)用

前言

　　近些年來，由于新型功率器件和集成控制器的大量涌現(xiàn)以及電力電子變換技術(shù)的進(jìn)步，也因?yàn)镮GBT相對于GTR、SCR、MOSFET等功率器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，使其在電力電子裝置中的應(yīng)用越來越占據(jù)了重要地位，成為主流器件，大有取代SCR和GTR之勢，對電力電子變流技術(shù)及其應(yīng)用帶來了根本性的變革。　　IGBT在電力電子裝置中的應(yīng)用電路，主要集中在DC-DC變換和DC-AC變換兩個(gè)方面。在開關(guān)電路中涵蓋了DC-DC變換器結(jié)構(gòu)拓?fù)?，而在逆變電路中涵蓋了DC-AC變換器結(jié)構(gòu)拓?fù)?。所以開關(guān)電路和逆變電路是IGBT應(yīng)用的基本電路。將這些基本電路用于開關(guān)電源、逆變電源、焊機(jī)電源、電機(jī)調(diào)速、變頻電源、電力傳動、電力有源濾波器和UPS等領(lǐng)域，促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。這些技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展將給電力工業(yè)、交通運(yùn)輸、數(shù)控機(jī)械、信息產(chǎn)業(yè)和家電產(chǎn)業(yè)等帶來革命性的變化，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和每個(gè)人的日常生活產(chǎn)生深刻的影響?！　氖码娏﹄娮蛹夹g(shù)的工程技術(shù)人員，對功率器件的應(yīng)用很感興趣，順應(yīng)他們的需求，本書不講述IGBT和IPM的制造工藝，而將重點(diǎn)放在IGBT及其集成控制器在電力電子裝置中的應(yīng)用?！　∪珪?1章。第1章為IGBT的特性及輔助電路。這一章是基礎(chǔ)部分，對IGBT的工作原理、技術(shù)參數(shù)、柵極驅(qū)動電路、緩沖電路等予以簡單介紹。這部分的知識對理解后面幾章的內(nèi)容是必不可少的。第2章介紹了IGBT及其集成控制器在開關(guān)電路中的應(yīng)用。其中包括基本的開關(guān)電路，開關(guān)電路的PWM反饋控制，軟開關(guān)變換器，變換器的多路輸出，開關(guān)電源主電路、高頻變壓器和輸出濾波器的設(shè)計(jì)，PWM控制器集成電路等幾部分。這幾部分的內(nèi)容在后面幾章中也要用到，為了節(jié)省篇幅，在以后各章中不再贅述。該章最后給出IGBT及其集成控制器在開關(guān)電源中的應(yīng)用實(shí)例。第3章介紹了IGBT及其集成控制器在逆變電路中的應(yīng)用。其中包括逆變器電路的基本形式、并聯(lián)逆變技術(shù)等內(nèi)容。最后給出了IGBT逆變電路的應(yīng)用實(shí)例。第4章為IGBT及其集成控制器在弧焊逆變電源中的應(yīng)用。其中包括IGBT弧焊逆變電源的結(jié)構(gòu)、逆變電源主電路的工作原理、控制電路的工作原理、驅(qū)動電路、保護(hù)電路和緩沖電路，并介紹了幾種IGBT弧焊逆變電源產(chǎn)品。第5章介紹了IGBT及其集成控制器在交直流調(diào)速中的應(yīng)用。在簡單介紹了電力拖動控制技術(shù)和交直流調(diào)速系統(tǒng)后，給出了交直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。第6章為IGBT及其集成控制器在變頻電源中的應(yīng)用。本章在說明了變頻器與變頻電源的區(qū)別后，給出了IGBT變頻器應(yīng)用實(shí)例。第7章為IGBT及其集成控制器在有源電力濾波器中的應(yīng)用。在介紹了有源電力濾波器的工作原理和并聯(lián)型、串聯(lián)型、串并聯(lián)型和混合型有源電力濾波器的控制方式后，對這四種有源電力濾波器給出了應(yīng)用實(shí)例。第8章介紹了IGBT及其集成控制器在UPS中的應(yīng)用。本章的主要內(nèi)容為UPS的分類和工作原理以及應(yīng)用實(shí)例。第9章為IGBT及其集成控制器在電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用。該章主要介紹了對電子鎮(zhèn)流器的要求、電子鎮(zhèn)流器中的逆變電路、電子鎮(zhèn)流器用驅(qū)動集成電路、電子鎮(zhèn)流器用功率因數(shù)校正集成電路和應(yīng)用實(shí)例。第10章為IGBT及其集成控制器在電池充電電路中的應(yīng)用。在介紹了蓄電池的類型、蓄電池的充放電方式和IGBT高頻開關(guān)充電電源的工作原理后，重點(diǎn)給出幾種電池充電集成電路，其中還介紹了智能化充電集成電路。最后為IGBT高頻開關(guān)充電電源的應(yīng)用實(shí)例。第11章是IGBT及其集成控制器在再生能源技術(shù)中的應(yīng)用。該章重點(diǎn)介紹了IGBT及其集成控制器在太陽能發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用和IGBT及其集成控制器在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用。全書以應(yīng)用電路和技術(shù)說明為主，具有較高的參考價(jià)值。本書由曲學(xué)基、曲敬鎧、于明揚(yáng)等編著，參加本書編寫的還有王仁貴、周和平、王春祥、宋玉杰、劉志勤、曲曉暉、吳志凱、許京春、劉明媛、周勝利、金亮、李清、張松晨、張軼斐、欒倩、秦學(xué)風(fēng)等。由于編者能力有限，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，請給予指正。

內(nèi)容概要

功率開關(guān)管IGBT與集成控制器相配合，在電力電子裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是IGBT智能化模塊（IPM）的出現(xiàn)，更加擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。    本書的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的實(shí)用性。在簡單介紹IGBT和IPM的工作原理和主要技術(shù)參數(shù)后，重點(diǎn)介紹0GBT和IPM在電力電子裝置中的應(yīng)用。    本書可供從事開關(guān)電源、逆變電源、焊機(jī)電源、電機(jī)調(diào)速、變頻電源、電力傳動、電力有源濾波器和UPS等技術(shù)工作的人員參考，對于電力電子技術(shù)專業(yè)的師生也有參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章 IGBT特性及輔助電路  1.1 IGBT的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)  1.2 IGBT驅(qū)動電路  1.3 IGBT的緩沖電路第2章 IGBT在開關(guān)電路中的應(yīng)用  2.1 基本開關(guān)電路  2.2 開關(guān)電路的PWM反饋控制  2.3 軟開關(guān)變換器  2.4 變換器的多路輸出技術(shù)  2.5 開關(guān)電源主電路、高頻變壓器和輸出濾波器的設(shè)計(jì)  2.6 PWM控制器集成電路  2.7 IGBT開關(guān)電源的實(shí)例第3章 IGBT及其集成控制器在逆變電路中的應(yīng)用  3.1 逆變器電路的基本形式  3.2 并聯(lián)逆變技術(shù)  3.3 IGBT逆變電路的應(yīng)用實(shí)例第4章 IGBT及其集成控制器在弧焊逆變電源中的應(yīng)用  4.1 焊接電弧的電特性  4.2 IGBT弧焊逆變電源的結(jié)構(gòu)  4.3 IGBT弧焊逆變電源主電路的工作原理  4.4 IGBT弧焊逆變電源的數(shù)字化控制技術(shù)  4.5 IGBT弧焊逆變電源驅(qū)動電路  4.6 IGBT弧焊逆變電源的保護(hù)電路和緩沖電路  4.7 IGBT弧焊逆變電源的應(yīng)用實(shí)例第5章 IGBT及其集成控制器在交直流調(diào)速中的應(yīng)用  5.1 電力拖動控制技術(shù)與交直流調(diào)速系統(tǒng)  5.2 應(yīng)用實(shí)例第6章 IGBT及其集成控制器在變頻電源中的應(yīng)用  6.1 基于串聯(lián)諧振式IGBT逆變的變頻電源[20]  6.2 基于并聯(lián)諧振式IGBT逆變的變頻電源  6.3 基于SA08的400Hz/115V的變頻電源[9][18]  6.4 高頻加熱電源第7章 IGBT及其集成控制器在有源電力濾波器中的應(yīng)用  7.1 有源電力濾波器的工作原理  7.2 有源電力濾波器的分類  7.3 有源電力濾波器的應(yīng)用實(shí)例第8章 IGBT及其集成控制器在UPS中的應(yīng)用  8.1 UPS的分類和工作原理  8.2 應(yīng)用實(shí)例第9章 IGBT及其集成控制器在電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用  9.1 對電子鎮(zhèn)流器的要求  9.2 電子鎮(zhèn)流器中的逆變電路  9.3 應(yīng)用實(shí)例第10章 IGBT及其集成控制器在蓄電池充放電電路中的應(yīng)用  10.1 蓄電池的類型  10.2 蓄電池的充電方式  10.3 IGBT高頻開關(guān)充電電源的工作原理  10.4 電池充電集成電路  10.5 應(yīng)用實(shí)例第11章 IGBT及其集成控制器在再生能源技術(shù)中的應(yīng)用  11.1 IGBT及其集成控制器在太陽能發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用  11.2 IGBT及其集成控制器在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用  11.3 IGBT及其集成控制器在燃料電池發(fā)電中的應(yīng)用\[28\]參考資料

章節(jié)摘錄

　　當(dāng)主電路功率開關(guān)管限定為IGBT，在選用具體的IGBT的型號時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：　?。?）功率開關(guān)管的工作電壓和電流不能超出正向偏置安全工作區(qū)（FBSOA）、反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA）和短路安全工作區(qū)（SCSOA）。有關(guān)FBSOA、RBSOA和SCSOA的論述請參見1.1.1節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。在選擇IGBT的型號之前，應(yīng)計(jì)算出IGBT的工作電壓和電流，再按照各個(gè)安全工作區(qū)的要求估算出IGBT的容量。根據(jù)此容量并留有一定的裕量來選擇IGBT的型號?！　。?）功率開關(guān)管工作時(shí)，其結(jié)溫不能超過技術(shù)手冊中給出的最高結(jié)溫值。在中、大功率開關(guān)電源中，應(yīng)為IGBT配備散熱器。有關(guān)大功率器件散熱設(shè)計(jì)請參見本人編著的《電力電子整流技術(shù)及應(yīng)用》一書的1.4節(jié)“整流器的熱效應(yīng)和散熱設(shè)計(jì)”有關(guān)內(nèi)容。　　2.5.2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)對于不同類型的主電路，高頻變壓器儲能的傳輸是不同的，所以高頻變壓器的設(shè)計(jì)略有不同。現(xiàn)將通用的設(shè)計(jì)方法介紹如下。有關(guān)高頻變壓器設(shè)計(jì)的詳細(xì)介紹請參見本人編著的《電力電子整流技術(shù)及應(yīng)用》一書的8.2節(jié)“高頻變壓器的設(shè)計(jì)”的有關(guān)內(nèi)容?！　∮捎诟哳l磁心按型號和規(guī)格，其結(jié)構(gòu)和尺寸已固定，不像工頻變壓器那樣可以采取最佳方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。高頻變壓器的設(shè)計(jì)方法，可以用于工頻變壓器的設(shè)計(jì)，但是無法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

編輯推薦

　　電力半導(dǎo)體器件經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展和更新IGBT及其智能功率模塊在電力電子技術(shù)應(yīng)用方面已成熟并占據(jù)了優(yōu)勢?！禝GBT及其集成控制器在電力電子裝置中的應(yīng)用》選擇了幾個(gè)應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)、全面、深入地介紹了IGBT及其集成控制器在電力電子裝置中的應(yīng)用；書中列舉的應(yīng)用實(shí)例具有實(shí)用性、前沿性和先進(jìn)性。對從事電源設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)人員具有重要的參考價(jià)值。

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