电力电子技术-复习

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1、电力电子技术-复习 考试内容：第1章到第10章(第八章除外) 考试题型 填空题 15分 判断题10分 选择题10分 画图题20分 简答题 10分 计算题 35分第1章 绪论电力电子技术就是使用电力电子器件 对电能进行变 换和控制的技术。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。变流技术则是电力电子技术的核心输入输出交流（AC） 直流（DC）直流（DC）整流 直流斩波 交流（AC）交流电力控制 变频、变相逆变 表1-1 电力变换的种类第2章 电力电子器件电力电子器件的功率损耗关断损耗开通损耗 开关损耗断态损耗通态损耗第2章 电力电子器件 电力电子器件的分类（P40-41） 按照能够被控制电路信

2、号所控制的程度 半控型器件： 晶闸管 全控型器件：GTO、GTR、MOSFET、IGBT 不可控器件：电力二极管 按照驱动信号的性质 电流驱动型：晶闸管、 GTO、GTR 电压驱动型： MOSFET、IGBT 按照驱动信号的波形 脉冲触发型：晶闸管、GTO 电平控制型： MOSFET、IGBT第2章 电力电子器件 晶闸管正常导通条件 在承受正向电压和门极有触发电流情况下，晶闸管才 能开通。 维持晶闸管导通的条件 晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即 维持电流 怎样才能使晶闸管由导通变为关断 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流 降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下

3、 。 通态平均电流 IT(AV)定义在环境温度为40C和规定的冷却条件下 ，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大 工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的 参数。晶闸管的主要参数通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件 的额定电压。 选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰 值电压23倍。1）电压定额2）电流定额使用注意：选用时，一般取通态平均电流为正常工作允许 的1.52倍或流过晶闸管的电流有效值,其波形、 频率可以任意。4.简述晶闸管、MOSFET、GTR、IGBT的特点，并绘出各自的电路符号、引脚名称、及 引脚代号。晶闸管： 半控型器件。 脉冲电流触发型器件。

4、 功率可大可小，但开关频率低，驱动复杂 。 MOSFET： 全控型器件。 电压驱动型器件 优点：驱动功率小，开关频率高。缺点：导通压降偏高，工作电流偏小。(相对于GTR) GTR： 全控型器件。 电流驱动型器件 优点：导通压降低，工作电流大。缺点：驱动功率要求大，开关频率偏低。( 相对MOSFET) IGBT： 全控型器件。 电压驱动型器件 兼MOSFET和GTR的优点。AGKGTO第3章 整流电路 单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 整流电路的有源逆变工作状态 相控电路的驱动控制第3章 整流电路 单相可控整流电路 带电阻负载 带阻感负载 带反电动势负载 电压、电流

5、计算 晶闸管额定电压、额定电流、变压器容量计算3.1.1 单相半波可控整流电路tTVTR0a)u1u2uVTudidt1p2ptttu2uguduVT0b)c)d)e)00图3-1 单相半波可控整流电路及波形带电阻负载的工作情况变压器T、电压瞬时值u1和u2 ，有效值U1和U2。 其它物理量表示如图. 电阻负载、电压与电流波形相 同。 暂认为晶闸管（开关器件）为 理想器件。晶闸管导通时其管压降等 于零，晶闸管阻断时其漏 电流等于零。触发 脉冲3.1.2 单相桥式全控整流电路u (i )pttt000i2ud id b)c)d)dduVT 1,4图3-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形a

6、)带电阻负载的工作情况 电路分析4晶闸管组成1-4, 2-3同开同断。在u2正半周在0- ，id=0, ud=0,VT1、VT4 串联承受电压u2。在处给VT1和VT4加触发脉冲 ，该两管通，电流从a-负载-b端。 在180 , id=0,VT1和VT4断。VT2和VT3 的=0处为 t=u2负半周，在处触发VT2和VT3导通,电流从b-负载-到a端。 3.1.1 单相半波可控整流电路utttt20t1p2 pt ug0 ud0 id0 uVT0b)c)d)e)f)+图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形带阻感负载的工作情况 阻感负载的特点是电流不突变。电路分析VT断态,id=0

7、,ud=0,uVT=u2。处 ud=u2，id从0开始增加。在180处，id 0，VT仍导通。t2时刻，id降至零，VT关断。ud波出现负，平均值Ud下降。 晶闸管关断条件：晶闸管的电 流降到维持电流以下3.1.2 单相桥式全控整流电路2OtOtOtudidi2OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT 2,3iVT1,4u图3-6 单相桥式全控整流电流带 阻感负载时的电路及波形带阻感负载的工作情况 电路分析在u2正半周期 触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载电感很大，id近似为水平线。u2过零时，VT1VT4流过id，不断。 t=+时，触发VT2和V

8、T3导通，VT1VT4断,电流转移,称换相,亦称换流。 带反电动势负载时的工作情况 蓄电池、直流电动机等是反电动势负载。电路分析|u2|E时，才有导通的可能。导通后ud=u2，直至|u2|=E，id=0，ud=E时关断。称为停止导电角。3.1.2 单相桥式全控整流电路b)idOEudtIdOt图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形(3-16)第3章 整流电路 三相可控整流电路 带电阻负载 带阻感负载 电压、电流计算3.2.1 三相半波可控整流电路 =30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac=30 电流处于连续和断续的 临界状

9、态，各相导电120。 图3-14 三相半波可控整流电路， 电阻负载，=30时的波形a)19图3-14 三相半波可控整流电路，电阻负载， a=60时的波形tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT 13.2.2 三相桥式全控整流电路原理图 阴极连接在一起的（VT1 ，VT3，VT5)称为共阴极组 ；另3个称为共阳极组。 共阴极组与共阳极组与a ，b，c三相电源相接。晶闸管的导通顺序为VT1 -VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 图3-18 三相桥式全控整流电路原理图21图3-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a=0时的波形u2ud1ud2u2L uduabuacuabuac

10、ubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT 1uVT 122图3-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a= 30 时的波形ud1ud2 = 30iaOtOtOtOtuduabuacuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT 123图3-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a= 60 时的波形 = 60 ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtOtuVT 124图3

11、-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a= 90 时的波形ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT 125图3-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载 a= 0 时的波形ud1u2ud2u2L udidtOtOtOtOua = 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT 126图3-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载 a= 30 时的波形ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc27图3-24 三相桥式全控

12、整流电路带阻感负载a= 90 时的波形 = 90 ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuab uduacuabuactOtOtOubucuat1uVT13.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感 LB表示，并将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变， 因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。 现以三相半波为例来分析，然后将其结论推广假设负载中电感很大，负载电流为水平线。 3.3 变压器漏感对整流电路的影响udidtOtOiciaibiciaIduaubuc分析从VT1换相至VT2过程t1

13、时触发VT2，漏感致ia、ib不能突变，VT1VT2通，相当于短路，产生环流ik。ik=ib是逐渐增大的，而 ia=Id-ik是逐渐减小的。 当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断，换流结束。 表示换相重叠角。 t1 时刻 图3-26 考虑变压器漏感时的三 相半波可控整流电路及波形 303.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响电路形式单相 全波单相全 控桥三相 半波三相全 控桥m脉波 整流电路表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所 列通用公式不适用；三相桥等效为相电压等于 的6脉波整流电路， 故其m

14、=6，相电压按 代入。3.7 整流电路的有源逆变工作状态使变流器工作于有源逆变状态的条件 直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一 致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压； 要求晶闸管的控制角/2，使Ud为负值。逆变失败 逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流。 逆变失败的原因 触发电路工作不可靠，如脉冲丢失、脉冲延时等。 晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 交流电源缺相或突然消失。 换相的裕量角不足，引起换相失败。 防止逆变失败的方法 采用精确可靠的触发

15、电路，使用性能良好的晶闸管， 保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角等3.7 整流电路的有源逆变工作状态333.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别：控制角 不同0 /2时的控制角用- = b表示，b 称为逆变角。逆变角b和控制角的计量方向相反，其大小自b =0的起始点向左方计量。342) 确定最小逆变角bmin的依据逆变时允许采用的最小逆变角b 应等于bmin= + （3-109） 晶闸管的关断时间tq折合的电角度 换相重叠角安全裕量角tq大的可达200300ms，折算到电角度约45。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10。这样， bmin一般取3035。例：三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1，L=，U2=220V，LB