电力电子系统与控制
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1.4 电力电子技术的特点

前面曾经说过,电力电子是以电力、电子以及控制三个学科的基本技术为基础的交叉学科领域。图1-2是电力电子装置一般组成的示意图。

图1-2 电力电子装置一般组成的示意图

图1-2中的主电路是电源的电能通过半导体功率变换电路变为负载所需的形态,并提供给负载。变换电路的多种方式与表1-1相对应。

如果电能变换电路相当于人类的肌肉,负载相当于人所要做的各种动作,那么就要有控制其动作的神经系统,它相当于图1-2的控制单元、驱动电路和传感单元,它们是根据外部的指令(目标值)、主电路中的各种状态量(电压、电流等)产生导通和关断的信号,并送到变换电路的开关器件。而驱动电路是将控制信号隔离放大后,驱动电力半导体器件的接口电路。

电力电子电路同其他的电力电路相比并没有多么显著的不同,其特点可归纳为以下几条:

(1)使用开关动作。其目的是对大功率电能进行高效转换。

(2)伴随换流动作。电流从某一器件切换到其他器件的现象称为换流(commutation)。图1-3是开关电路的换流示意图,通过开关动作,电流从一侧支路转移到另一侧支路。

根据换流方式的不同,分为电网换流(line commutation)和器件换流(device commutation),又称自然换流(natural commutation)和强制换流(forced commutation)。

(3)由主电路和控制电路构成,两者间的接口技术同样重要。

(4)它是电力、电子、控制、测量等的复合技术。

(5)会产生谐波电流和电磁噪声。

图1-3 开关电路的换流示意图