《電力電子變流設備設計與套用調試實例》是2021年中國電力出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：電力電子變流設備設計與套用調試實例
- 作者：李宏
- 類別：電工基礎理論
- 出版社：中國電力出版社
- 出版時間：2021年
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝-膠訂
- ISBN：9787519845285
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書在介紹常用電力電子器件的基本結構、工作原理和驅動技術基礎上，分析了電力電子變流設備保護的有關問題，對電力電子變流設備設計的方法和步驟進行了較為深入的討論。給出了23 種作者研製和調試的，並且投入工程實際中套用多年且證明十分成熟可靠的，以整流管、晶閘管、MOSFET、IGBT 為主功率器件的典型電力電子變流設備的設計和套用實例。本書對這些實例的電路原理、工作波形、保護措施、運行效果進行了較為細緻的闡述，對其中個別電力電子變流設備給出了設計計算、結構方案和調試過程，給出了結論與啟迪。
本書是一本理論和實際緊密結合的實用技術書籍，其內容豐富，取材面廣，富有代表性，圖文並茂，通俗易懂，是從事電力電子變流設備及特種電源設計、調試、安裝和製造及研究開發的技術人員不可多得的實用參考書，也可供高等院校和職業院校從事電力電子行業及相近專業的廣大師生參考使用。
圖書目錄
前言
第1 章 電力電子變流設備常用器件的結構和工作原理 · 1
1.1 概述 1
1.2 整流管 1
1.2.1 整流管的結構 · 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範圍 · 2
1.2.4 整流管的主要參數 · 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 晶閘管的主要參數及合理選用 · 7
1.4 電力場效應電晶體 13
1.4.1 結構與工作原理 13
1.4.2 電力MOSFET 的分類 15
1.4.3 主要參數 16
1.5 絕緣柵控雙極型電晶體 16
1.5.1 基本結構 17
1.5.2 分類 17
1.5.3 工作原理 17
1.5.4 主要技術參數 18
第2 章 電力電子器件的驅動技術 20
2.1 概述 20
2.2 晶閘管的觸發電路 20
2.2.1 晶閘管對觸發電路的要求 21
2.2.2 KJ004 晶閘管移相觸發器積體電路 · 22
2.2.3 TCA785 晶閘管移相觸發器積體電路 · 26
2.2.4 高性能晶閘管三相移相觸發器積體電路TC787 30
2.2.5 SGK198 晶閘管準數字觸發器積體電路 · 34
2.2.6 KJ041 6 路雙脈衝形成器積體電路 · 41
2.2.7 KJ042 脈衝列調製形成器積體電路 43
2.3 電力MOSFET 的柵極驅動電路 46
2.3.1 電力MOSFET 驅動電路的共性問題及對驅動電路的要求 · 46
2.3.2 實用柵極驅動電路舉例 48
2.3.3 IR2110 MOSFET 柵極驅動器積體電路 52
2.4 IGBT 的柵極驅動電路 63
2.4.1 IGBT 對柵極驅動電路的要求 · 63
2.4.2 M57962L IGBT 柵極驅動器積體電路 65
2.4.3 HL402A IGBT 柵極驅動器積體電路 69
第3 章 電力電子變流設備的保護技術 76
3.1 概述 · 76
3.2 電力電子變流設備保護的基本問題 · 76
3.2.1 電力電子變流設備保護的定義 76
3.2.2 電力電子變流設備保護的實質 77
3.2.3 電力電子變流設備保護的分類 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 動態過電壓保護的執行元件 91
3.4.3 靜態過電壓保護檢測電壓的常用器件 97
3.5 靜態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 驅動電路電源電壓監控保護 108
3.6.9 掉電保護 109
第4 章 電力電子變流設備設計的基本問題 · 110
4.1 概述 110
4.2 電力電子變流設備設計的含義和目的 110
4.2.1 電力電子變流設備設計的含義 · 110
4.2.2 電力電子變流設備設計的目的 · 111
4.3 電力電子變流設備設計的分類 111
4.3.1 按是整套設備還是零部件設計分類 · 111
4.3.2 按設計的電路功能分類 · 112
4.3.3 按設計的電路處理電量的功率大小分類 · 113
4.4 電力電子變流設備設計前的準備工作 113
4.4.1 電力電子變流設備設計前的人員準備 · 113
4.4.2 電力電子變流設備設計前的技術準備 · 114
4.4.3 電力電子變流設備設計前的物質準備 · 114
4.5 電力電子變流設備設計的一般要求 115
4.5.1 嚴格執行國家標準和行業規範 · 115
4.5.2 準確設計儀器儀表及專用設備 · 115
4.5.3 人身和設備安全及可靠接地 · 116
4.5.4 數據處理 · 116
4.6 電力電子變流設備的常用設計方法和步驟 116
4.6.1 電力電子變流設備的常用設計方法 · 116
4.6.2 電力電子變流設備的設計步驟 · 117
4.6.3 設計舉例：75kW 無刷直流電機調速系統繼電操作電路設計 118
第5 章 主功率器件為整流管的電力電子變流設備 · 122
5.1 概述 122
5.2 整流管並聯套用的均流問題 122
5.2.1 整流管並聯的不均流機理 · 122
5.2.2 多個整流管並聯的均流措施 · 123
5.3 整流管串聯套用的均壓問題 123
5.3.1 串聯整流管不均壓的原因 · 124
5.3.2 多個整流管串聯的均壓措施 · 125
5.4 48 脈波4 × 55kA/880V 直流電力電子變流設備 126
5.4.1 系統組成及工作原理 · 126
5.4.2 套用效果 · 129
5.4.3 結論與啟迪 · 131
5.5 110kV/300A 整流管直流電力電子變流設備的設計計算與套用 · 131
5.5.1 系統組成及工作原理和參數設計 · 131
5.5.2 套用效果 · 135
5.5.3 結論與啟迪 · 136
5.6 12 × 1000V/140kA 整流管直流電力電子變流設備詳細設計與套用 137
5.6.1 試驗系統對整流管電力電子變流設備的技術要求 · 137
5.6.2 整流管電力電子變流設備設計 139
5.6.3 整流櫃機械結構特徵設計 153
5.6.4 整流櫃內導電母線及電氣連線結構設計特點 156
5.6.5 多個整流櫃並聯的均流與故障的可靠保護設計 158
5.6.6 整流櫃配套用的監控報警櫃 160
5.6.7 套用效果 162
5.6.8 結論與啟迪 163
5.7 4 × 12kA/3510V 整流管電力電子變流設備 163
5.7.1 系統組成及工作原理分析 163
5.7.2 套用效果 170
5.7.3 結論與啟迪 170
第6 章 晶閘管類電力電子變流設備 · 172
6.1 概述 172
6.2 晶閘管並聯套用的均流問題 172
6.2.1 造成並聯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 套用效果 175
6.3 晶閘管串聯的均壓問題 176
6.3.1 電力電子變流設備中串聯晶閘管不均壓的原因 176
6.3.2 實現多個串聯晶閘管器件均壓的措施 177
6.3.3 串聯套用特別注意事項 179
6.4 200kW 電力回收用晶閘管電力電子變流設備 · 179
6.4.1 系統組成及工作原理 179
6.4.2 套用效果 184
6.4.3 結論與啟迪 184
6.5 可跟蹤供電電源頻率寬範圍變化的1000V/4×12kA 晶閘管電力電子變流設備 184
6.5.1 系統構成和工作原理 184
6.5.2 套用效果 196
6.5.3 結論與啟迪 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備 197
6.6.1 系統組成及工作原理 197
6.6.2 套用效果 200
6.6.3 結論與啟迪 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備 · 201
6.7.1 系統組成及工作原理 201
6.7.2 套用效果 205
6.7.3 結論與啟迪 206
6.8 採用星點控制的交流調壓電力電子變流設備 206
6.8.1 系統構成及工作原理 · 206
6.8.2 套用效果 · 211
6.8.3 結論與啟迪 · 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備 211
6.9.1 系統組成及工作原理 · 211
6.9.2 套用效果 · 217
6.9.3 結論與啟迪 · 218
6.10 50kW 串聯型晶閘管中頻電力電子變流設備 218
6.10.1 系統構成及工作原理 218
6.10.2 套用效果 222
6.10.3 結論與啟迪 223
6.11 15MW 熱工實驗用 36 脈波晶閘管直流電力電子變流設備詳細設計 223
6.11.1 研製背景 223
6.11.2 36 脈波整流變壓器組的設計 224
6.11.3 整流櫃用元器件的計算與選型設計 226
6.11.4 5MW分晶閘管電力電子變流設備的控制部分和計算機監測系統設計 229
6.11.5 保護環節設計 232
6.11.6 套用效果 234
6.11.7 結論與啟迪 236
6.12 節能型電機試驗用晶閘管電力電子變流設備 · 237
6.12.1 研製背景 237
6.12.2 系統構成及工作原理 238
6.12.3 套用效果 242
6.12.4 結論與啟迪 242
6.13 6 × 13kA/670V 72 脈波晶閘管直流電力電子變流設備 243
6.13.1 研製背景 243
6.13.2 系統組成及工作原理 243
6.13.3 套用效果 251
6.13.4 結論與啟迪 252
6.14 120t 電渣爐用晶閘管單相低頻電力電子變流設備 · 252
6.14.1 研製背景 252
6.14.2 電渣爐低頻供電節能的依據 253
6.14.3 系統構成及工作原理 253
6.14.4 實用效果 257
6.14.5 結論與啟迪 257
6.15 12 500kA 礦熱爐用三相低頻電力電子變流設備 258
6.15.1 研製背景 · 258
6.15.2 礦熱爐用三相低頻電力電子變流設備的結構 258
6.15.3 礦熱爐低頻電力電子變流設備的控制電路 262
6.15.4 套用效果 · 271
6.15.5 結論與啟迪 · 271
第7 章 MOSFET 類電力電子變流設備 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 開關型直流電力電子變流設備 278
7.3.1 系統組成及工作原理 278
7.3.2 套用效果 283
7.3.3 結論與啟迪 283
7.4 超低紋波組合開關型直流電力電子變流設備 284
7.4.1 系統組成及工作原理 284
7.4.2 套用效果 287
7.4.3 結論與啟迪 287
7.5 6kW 8 × 45°多相位可變頻交流輸出電力電子變流設備 · 288
7.5.1 電路構成及工作原理框圖 288
7.5.2 調試過程及調試方法 298
7.5.3 套用效果 303
7.5.4 結論與啟迪 304
第8 章 IGBT 類電力電子變流設備 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備 313
8.4.1 系統組成及工作原理簡介 313
8.4.2 套用效果 316
8.4.3 結論與啟迪 316
8.5 75kW 無刷直流電動機調速電力電子變流設備 317
8.5.1 系統基本構成和工作原理 317
8.5.2 套用效果 · 336
8.5.3 結論與啟迪 · 336
8.6 8kA/10V IGBT 開關型直流電力電子變流設備 · 337
8.6.1 系統構成及工作原理 · 337
8.6.2 套用效果 · 341
8.6.3 結論與啟迪 · 341
8.7 用於真空自耗爐的IGBT 開關型30kA/50V 直流電力電子變流設備 · 341
8.7.1 系統構成及工作原理 · 341
8.7.2 套用效果 · 346
8.7.3 結論與啟迪 · 346
8.7.4 開關型直流電力電子變流與可控整流方案用於電弧爐熔煉系統的優缺點比較 347
附錄 349
附錄A 電力電子變流設備 349
附錄B 電力電子變流設備控制和驅動板 356
附錄C 特種功率變壓器 361
附錄D 大電流霍爾電流感測器及光纖電流感測器 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
作者簡介
主編李宏，西安石油大學電子工程學院教授，獲中國人民解放軍空軍科技進步三等獎1項。現兼任中國電工技術學會電力電子學會常務理事、中國電工技術學會電力電子學會學術委員會委員、中國電工技術學會電氣節能研究會常務理事、中國變流設備學會特種變流設備專業委員會常務委員理事、中國變流設備學會無線電能傳輸專業委員會理事，陝西省變流設備學會副理事長，《電力電子技術》、《現代電子技術》、《變流設備技術套用》、《變頻技術套用》編委，主要研究方向為電力電子技術、電氣傳動技術、特種變流設備技術及專用積體電路的開發和套用技術。至今累計發表學術及工程技術性論文200多篇，共參與編寫學術著作、獨立著作、統編手冊共13部，主持設計與電力電子有關的工程項目近100多個，研製開發的電力電子成套裝置380多台套，運行於國內電力、冶金、化工、石油、機械、電子、核工業、軍工等行業，並已出口到歐洲、東南亞。
