电力电子应用指南：整流器、逆变器与变换器
工业项目电力电子应用指南，涵盖整流器、逆变器、变换器、谐波抑制及选型标准。
本文为中文技术阅读版本，工程参数、标准和项目边界仍应以正式图纸、技术协议和书面报价为准。
电力电子基础
电力电子将电能从一种形式转换为另一种形式（AC→DC、DC→AC、DC→DC、AC→AC）。
核心器件：二极管、晶闸管（SCR）、MOSFET、IGBT、GTO。
应用领域：变频器、UPS、光伏逆变器、电动汽车充电桩、HVDC 输电、柔性交流输电（FACTS）。
整流器（AC→DC）
不可控整流器：使用二极管。简单、成本低，但输出电压固定（取决于交流输入）。
可控整流器：使用晶闸管。输出电压可调（通过触发角控制）。
应用：直流电机驱动、电池充电、电镀、HVDC 输电。
问题：产生谐波。需要配置谐波滤波器（无源或有源）。
逆变器（DC→AC）
类型：电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）。VSI 更为常见。
PWM（脉宽调制）：控制输出电压和频率。有效降低谐波。
应用：变频器、UPS、光伏逆变器、应急电源系统。
选型：额定容量（kVA）、输入电压、输出电压、效率、谐波畸变率（THDi < 5%）。
谐波抑制
问题：电力电子设备产生谐波（非线性负载）。谐波导致过热、设备误动作、电能质量问题。
标准：IEEE 519（限制公共连接点谐波畸变）。大负载 THDi < 5%。
抑制方法：1. 加装进线电抗器（3-5% 阻抗）。2. 使用 12 脉冲或 18 脉冲整流器。3. 有源谐波滤波器（AHF）。4. 失谐电容器组。
选型标准
1. 功率等级：kVA 或 kW（考虑未来扩展）。
2. 输入/输出电压：匹配电源和负载。
3. 效率：现代设备应 >95%。
4. 谐波畸变：THDi < 5%（符合 IEEE 519）。
5. 保护功能：过载、短路、过压、过温保护。
6. 通信接口：Modbus、Profibus、Ethernet/IP 用于系统集成。