Power Electronics Design Guide

goodriver

Power Electronics Design Guide.rar (1.22 MB, 下载次数: 1)

2011-9-22 11:01 上传

点击文件名下载附件

goodriver

List of Figures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
1 F% ~4 N0 A+ Q" T0 b& kPreface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
Chapter 1 Electric Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.1 AC versus DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.2 Pivotal Inventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.3 Generation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.4 Electric Traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
+ v8 K0 Y: r7 z7 X1 ?; [4 e' r1.5 Electric Utilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
1.6 In-Plant Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
1.7 Emergency Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Chapter 2 Power Apparatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
# n- R/ P  Y5 {0 s2.1 Switchgear. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
2.2 Surge Suppression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
2.3 Conductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
- Q4 R1 M& A# s3 x% }/ N/ _2.4 Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
8 t7 I7 D* X7 d$ F; u2.5 Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
2.6 Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
3 z6 f0 B- h* ^3 @$ R- _& U# \2.7 Supply Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

goodriver

回复 2# goodriver


   2.8 Enclosures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322.9 Hipot, Corona, and BIL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
, I$ l6 }- [0 q+ v. j! `) P2.10 Spacings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.11 Metal Oxide Varistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
- P: V  X, Q% u) \. s4 E+ G2.12 Protective Relays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
# O6 W) r/ O7 vChapter 3 Analytical Tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
3.1 Symmetrical Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
3.2 Per Unit Constants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
- u' c* [4 S: F4 V- M3.3 Circuit Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.4 Circuit Simulation Notes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3.5 Simulation Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
# i5 G2 `, \* Y8 H4 W! ?Chapter 4 Feedback Control Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
5 I! m) j' n' F" ^$ J4.1 Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
# u& ?7 ]0 G  p- ^' L) P2 M9 n+ F. m1 T4.2 Amplitude Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
4.3 Phase Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
4.4 PID Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
' B& ~4 t) n! n$ j8 b) i# f4.5 Nested Control Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
: Q$ q1 V+ V5 G5 m! |Chapter 5 Transients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5 Z0 k) O7 j& E" i5 ^6 z! |: c# f7 i5.1 Line Disturbances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.2 Circuit Transients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
6 ?- z) A# x7 o$ J5.3 Electromagnetic Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Chapter 6 Traveling Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
6.1 Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
( ^, j2 r6 ~- M$ {6.2 Transient Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
: ~! C& r1 \" y4 a5 f6 F) t6.3 Mitigating Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
Chapter 7 Transformers and Reactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
/ L5 K  K& v4 ~2 B5 u7.1 Transformer Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
! m$ p" w/ a/ h" z/ Z& ^3 T1 t7.2 Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
7.3 Insulation Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82
8 W! f. i4 c4 |& ]0 N7.4 Basic Insulation Level. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84
7.5 Eddy Current Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
7.6 Interphase Transformers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
7.7 Transformer Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
7.8 Reactors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93

goodriver

7.9 Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
7.10 Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
* U3 y; m8 {4 \2 A# ]4 G7.11 Instrument Transformers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
  Q$ z4 H1 c3 E9 K7 W0 ~Chapter 8 Rotating Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
0 {2 @: a2 p, d, |) `! j# A8.1 Direct Current Machines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
" M  Y) q2 U( E( _; k$ E" z8.2 Synchronous Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
8.3 Induction (Asynchronous) Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
2 I$ [6 k! m* D& s8.4 NEMA Designs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
, ?2 j5 r/ Q/ ?0 M. A+ v8.5 Frame Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
9 Q7 `/ b1 F0 b- T2 z$ }8.6 Linear Motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
7 E! q2 W+ m/ a) F( e2 A; L7 QChapter 9 Rectifiers and Converters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
4 o7 C1 i/ E' {) L5 ~# Q9.1 Early Rectifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
. }! a! n8 y: P' ^: I9.2 Mercury Vapor Rectifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
4 T$ W% a4 I4 v; O  Y( q# B9 q9.3 Silicon Diodes—The Semiconductor Age . . . . . . . . . . . . . . . .117
9.4 Rectifier Circuits—Single-Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118
9.5 Rectifier Circuits—Multiphase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
' L& H* R9 F  _+ z: C9.6 Commutation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
( J1 u' L( e& b$ |* }Chapter 10 Phase Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
10.1 The SCR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
10.2 Forward Drop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
10.3 SCR Circuits—AC Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
$ @; R! U- B8 \  {/ l10.4 SCR Motor Starters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
10.5 SCR Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
10.6 Inversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
, U  R! i# ^3 a) P; \; S10.7 Gate Drive Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
10.8 Power to the Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
10.9 SCR Autotapchangers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
/ J4 n  c0 k: k- ]10.10 SCR DC Motor Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
10.11 SCR AC Motor Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148
/ R7 D; V/ M/ Y5 d: u0 [/ N10.12 Cycloconverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150
" D9 E. H3 H$ {1 X! s# ]Chapter 11 Series and Parallel Operation . . . . . . . . . . . . . . . .153
11.1 Voltage Sharing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
% {, R- p- P$ u/ X& x6 X) o$ {( E11.2 Current Sharing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158
9 u: C8 c/ l+ K5 ~, c5 y11.3 Forced Sharing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160
4 m* h- z: a- n7 F8 L- wviii Contents
9 G* u8 N6 i0 }2 @* GChapter 12 Pulsed Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
12.1 Protective Devices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163
12.2 Transformers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164
: L* U# O- o' |6 D12.3 SCRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166
Chapter 13 Switchmode Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
; m/ U& _+ r8 O# y13.1 Pulse Width Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
; S$ q3 A, t; f4 f! L, O13.2 Choppers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173
# e1 h( m8 M7 m- O8 }0 b( j9 z; P13.3 Boost Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174
13.4 The “H” Bridge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
13.5 High-Frequency Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
13.6 Harmonic Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
! a- U1 O9 l& S; P/ Y, c13.7 Series Bridges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
Chapter 14 Power Factor and Harmonics . . . . . . . . . . . . . . . .181
14.1 Power Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181
14.2 Harmonics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
; \* A* Q8 h* y3 S14.3 Fourier Transforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
0 C  P* b, C  b! N! {14.4 Interactions with the Utility. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194
4 G. R$ j0 r& @& v; \! n14.5 Telephone Influence Factor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
14.6 Distortion Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201
14.7 Zero-Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202
+ G1 K/ c$ A: ]+ \) q! t3 S. MChapter 15 Thermal Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
15.1 Heat and Heat Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
. u) I  F6 C3 a15.2 Air Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205
15.3 Water Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206
15.4 Device Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208
7 X+ b; a( T* [15.5 Semiconductor Mounting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213
: q; m5 [. E2 E) ZChapter 16 Power Electronics Applications . . . . . . . . . . . . . . .215
16.1 Motor Drives and SCR Starters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215
% R6 m( `6 R9 U16.2 Glass Industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217
2 Q2 R; P7 _' o  P3 R16.3 Foundry Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218
" Y& q1 r: a( F' I; f* i16.4 Plasma Arcs and Arc Furnaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219
16.5 Electrochemical Supplies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219
. y0 N) q' _+ m16.6 Cycloconverters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220
. Y. B3 c0 ]$ a6 M' h) k# C0 m9 l16.7 Extremely Low-Frequency Communications . . . . . . . . . . . . . .221
+ |6 D' D1 H. F7 w. v6 J5 w, CContents ix
6 W9 H! d3 P5 Z4 d- s16.8 Superconducting Magnet Energy Storage . . . . . . . . . . . . . . . .222
16.9 600-kW Opamp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223
) e/ O4 }( p; c16.10 Ozone Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223
4 w+ i8 d1 ]) v+ p16.11 Semiconductor Silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224
16.12 VAR Compensators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224
: o% ^3 @7 [$ ^6 K( o) }$ x16.13 Induction Furnace Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225
8 w% `  k9 x! x) n16.14 Tokamaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
16.15 Multi-tap Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227
Appendix A Converter Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229
& F  \1 j- i# ~0 ]( {Appendix B Lifting Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
Appendix C Commutation Notches and THDv . . . . . . . . . . . .233
# s1 D7 X8 p1 t0 hAppendix D Capacitor Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235
Appendix E Rogowski Coils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
' ?; f6 K' S/ D6 G1 _! \; ]Appendix F Foreign Technical Words . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239
+ G6 T1 W" L) M( d8 FAppendix G Aqueous Glycol Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241
Appendix H Harmonic Cancellation with Phase Shifting . . . .243
$ H" ]7 ^' s6 O+ L1 M6 QAppendix I Neutral Currents with Nonsinusoidal Loads . . . .245
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247
& X4 Z4 s+ Q# p+ r! j9 @( x4 u
) H) w0 b3 p9 C6 W( Sxi
: T( f+ {+ ?4 X+ wList of Figures
Figure 1.1 Generation systems. .................................................3
) Z' f( N  F$ `3 M- |8 P& ]6 PFigure 1.2 Typical section of a utility. ......................................7
5 L* N. z" m: wFigure 2.1 Power electronics symbols.....................................16
Figure 2.2 Typical wire labeling. ............................................22
Figure 2.3 Stress cone termination for shielded cable.............24
Figure 2.4 Capacitor construction. ..........................................27
5 v5 x( H, L' e8 |; ^Figure 2.5 Power resistor types. ..............................................30
Figure 2.6 Simple corona tester...............................................34
9 [/ `* D& k# [8 u) n) n4 gFigure 2.7 480-V, 60-mm MOV characteristic. ......................36
/ [7 j+ q' ~7 k0 NFigure 3.1 Symmetrical components.......................................41
0 l0 r) `/ e/ p9 e) a' xFigure 3.2 Arc heater circuit....................................................44
; d3 @, I) r: O/ EFigure 3.3 Circuit voltage and current waveforms..................44
Figure 4.1 Basic feedback system. ..........................................49
. S( A& z( @! b0 C" f+ {Figure 4.2 R/C frequency response. ........................................51
- @: l9 V. q8 _" D' D3 dFigure 4.3 Frequency responses of various networks. ............51
Figure 4.4 Composite response. ..............................................52
Figure 4.5 Frequency responses, F(s), and corresponding
time responses, f(t).................................................52

goodriver

^_^

好书~！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

frank89757

想看看~