《电力电子技术》复习题.doc.pdf
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1、电力电 / M/ 7/ XI Ai/! 人 I /! / L米. 十一粒畀、X、_% 、VA、一来 , 4 | | I | * * I * z I / ? / I ” I 、; / 1/ 供/| ! : I / X / 八 / WVT / I V 、 0 “ 60。气 / ? / 1 waHc, 111现 a、b 相交点,则过交点后VT6 和 VT|承受反压关断。“ d=0, jd“VT| =打=0。 阶段 II: ?前半段内, wb Mauc ,此吋触发导通VT2,同时采用宽脉冲或双脉冲方式触发VT 导通。 wd =wac , ? Wd zd =ZVT =za =- 后半段内, “b % 心
2、,出现 a、c相交点,贝 IJ 过交点后 VT和 VT?承受反压关断。心 =0 ,九=人廿 阶段 111: 前半段内 , VT2 和 VT3 持续导通。“ d =论,心 =才,吶“a =0。 ?后半段内,代 =0,心=,VT=打=0。 阶段 W: ?前半段内, VT3 和 VT 斗持续导通。心 =“ba,心=一,3=器,VT| =() 。 ?后半段内, = 0 , fd = zVTl = fa = 0 o 阶段 V: ?前半段内, VTq 和 VT5 持续导通。 ?后半段内,Wd = 0 , Zd = /vTj =za = 0。 阶段 VI: ?前半段内, VT5 和 VT6 持续导通。 wd
3、 二 w cb, zd = y,Z VT| = la = 。 ?后半段内 , %d = 0 ,,d = z VTj = za = 0 (3)总结 KNMVMvKKAJVN 当 a 60时,负载电流将出现断续状态。 当 a = 120 时,整流输出电压心波形全为零, 因此带电阻负载时的三相桥式全控整流电路 a角 的移相范围是120 o 3.2.2.7三相桥式全控整流电路的定量分析 (1)带电阻负载时的平均值 特点: a0, EM,才能输 出电枢电流“ = 5 EM。 心 能量流向:交流电网输出电功率,电动机输入电功率。 (3)单相全波电路(有源逆变状态)?电动机(发电回馈制动)系统 电动机处于发
4、电回馈制动运行状态,由于品闸管单向导电性,电路内几的方向依然不变。 这样,要保证电动机有电动运行变成发电回馈制动运行,必须改变的极性,同时直流输出电压Ud 也改变极性 此时,必须保证忙材| 小 5 = 5 5 ,才能把电能从百流侧送到交流侧,实现逆变。 能量流向:电动机输岀电功率,交流电网吸收电功率。 全波电路有源逆变工作状态下,为什么晶闸管触发角处揺35, 仍能导通运彳亍 ? 答:主要 rtl 于全波电路有外接百流电动势EM的存在且 |EMPd|,这是电动机处于发电回馈制动状态时得到的,这样能 1 片 I 1 3 ?10 3.7.1.3逆变产生的条件 L bT Of“ 10 (1) 单相全波
5、电路(相当发电机)?电动机系统 (2) 单相全波电路(整流状态)?电动机(电动状态)系统 VT, L 够保证系统得到很大的续流,即使品闸管的阳极电位大部分处丁?交流电压为负的半周期,但是仍能承受止向电压而导通。 (4)有源逆变产生的条件 变流电路外侧要冇直流电动势,其极性必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圧。 要求晶闸管的控制触发角 ?|, 使卩“为负值。 补充: 逆变失败:逆变运行时,一旦发牛换相失败,外接的直流电流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 流电动势变成顺向串联。山于逆变电路的内阻很小,就会形成很大的短路电流,这种情况称为逆变失败,
6、或逆变颠覆。 逆变失败的原因: 1) 触发电路工作不可靠,不能适时、准确地给各品闸管分配脉冲。 2) 晶闸管发牛故障 3) 在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失 4) 换相的裕量角不足 P86 公式(3-109) 第 4 章逆变电路 (1)逆变定义:将: H 流电能变成交流电能。 (2)有源逆变:逆变电路的交流输出侧接在电网上。 (3)无源逆变:逆变电路的交流输出侧直接和负载和连。 换流方式分类:器件换流、电网换流、负载换流(方式负载电流的相位超前于负载电压的场合,都可以实现负载换流)、 强迫换流(强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现,因此也称为电容换流) 4.2 电压型逆变电路
7、(1)逆变电路分类:根据立流侧电源性质可以分为电压(源)型逆变电路和电流(源)型逆变电路。 (2)电压(源)型逆变电路VSI:立流侧为电压源。 (3)电流(源)型逆变电路CSI:直流侧为电流源。 (4)电压型逆变电路主要特点: 1) 直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。 2) 山丁?直流电压源的钳位作川,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。 3) 阻抗负载时需要提供无功功率,立流侧电容起缓冲无功能量的作用。 4.2.1 单相电压型逆变电路 4.2.1.1 半桥逆变电路 (1)电路原理图 由两个桥臂组成,其中每个桥臂均包含一个可控器件和一个反并联二极管。 直流输入侧接仃两
8、个相互串联的足够大的电容,两个电容的连接点为直流电源的中点。 负载连接在玄流电源中点和两个桥臂连接点之间。 (2)栅极驱动信号 开关器件 W 和 V2 的栅极信号在一个周期内半周正偏,半周反偏,且二者互补。 0? 2: V栅极窩电平, V2 栅极低电平。 2?口:V2 栅极高电平, V|栅极低电平。 4?心: W 栅极高电平, V2 栅极低电平。 (3)电压与电流波形图 ()耳:V栅极高电平, V?栅极低电平,因此V为通态, V2 为断态,则负载电压uo=Um=Ud/2 . 耳时刻: W 开始关断,但感性负载中的电流7。不能立即改变方向,丁 ?是VD2 导通续流(称为续流二极管),则负载电压
9、w0 = -U 尬=Ud /2 直到?3时刻 i0降为零时, VD?截止, V?开始导通 , 负载电压仍为 = Um = Ud /2 , 反向。 其他时刻同理。 (4) 有功功率与无功功率 当 W 或 V2 为通态时,负载电流与电压同方向,直流侧向负载提供能量。 当 VD|或 VD2 为通态时,负载电流与电压反向,则负载电感中储存的能量向立流侧反馈,即负载电感将其吸收的无功能量反 馈回直流侧,反馈回的能最暂时储存在直流侧电容中,直流侧电容器起若缓冲这种无功能最的作用。 (5) 应用说明 上述电路中开关器件若为晶闸管,则需要使用强迫换流电路。 半桥逆变电路优点是结构简单,使用器件少,但缺点是输出
10、交流电压幅值仅为“d/2, 口直流侧需要两个电容器串联。 半桥逆变电路常使用在几千瓦以下的小功率逆变电源中。 4.2.2 三相电压型逆变电路 (1)电路图 开关器件为 IGBTo 直流侧由两个电容器组成,电压中点为N = 直流电压为 “d,因此“ + ”电压为32, “一”电压为 -/2。 负载侧屮点为N。 (2)工作方式 (1X()。导电方式) (120。导电方式,上一届的题目,分析原理,计算加谐波分析) 每个桥臂(上或下)的导电角度为180 ,同一相上下两个桥臂交替导电,各相开始导电的角度依次相差120 。 0?6060 120 120 180 180 240 240 300 300 36
11、0 V】 V1Vi v4v4v4 V6V6V3V3V3 V6 V5V2 VoVo V5V5 任一瞬间,将有三个桥臂同时导通,可能是上面一个桥臂下面两个桥臂,也可能是上面两个桥臂下面一个桥臂同时导通。 每一次换流都是在同 - ?和上下两个桥臂之间进行,即纵向换流。 (3)负载线电压波形 针对 U 相,当桥臂 1导通时, ?UN,=/2,当桥臂 4导通时,”UN,=-5/2,因此是幅值为 S/2 的矩形波 , V、W 两相的情况与 U 相类似。 4.2.2.1 三相电压型桥式逆变电路 1 2 VDVD “UN ,、“ VN r、“ WN,相位依次相差 120 。 U uv - “VN , ?t/v
12、w = “VM - u WK ,幅值为 S的矩形波,相位依次相差120 o ”WU 二UWN 一“UN , 中点电压“NN,的波形:矩形波,频率为Uuz 的 3 倍,幅值为 t/uz 的 1/3 倍,即 ud/6o ”UN =UN f _”NN , VN N - NN ”WN =WN f 一 NN 4.3 电流型逆变电路 (3 ) 直流侧串联大电感,相当于电流源。直流侧电流基木无脉动,直流回路呈现高阻抗。 电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载阻抗角无关。交流侧输出 电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需耍提供无功功
13、率,巴流侧电感起缓冲无功能量的作用。 补充: P107 图 4-12 单和桥式电流型逆变电路的简单工作原理。 自励方式:为了保证电路正常工作,必须使工作频率能适应负载的变化而白动调整。这种控制方式称为自励方式即逆变电路的触 发信号取自负载端,其工作频率受负载谐振频率的控制而比后者高一个适当的值。 与自励方式相对应,固定工作频率的控制方式称为他励方式。(P109) 多匝逆变的冃的 (P113)从电路输出的合成方式來看,多重逆变电路有串联多币; 和并联多币; 两种方式。 电压型逆变电路多用串联多重方式; 电 负载线电压公式 : (4)负载相电压及中点电压波形 U UN - NN, 负载相电压公式:
14、 ”VN = “VN,-UNN, 其中, “NN ,为负载中点 N 与直流电源中点2 之间的电压。 上式中,通过求解“NN,才能得出负载相电压 将上式相加 : ”UN +VN + ”WN =”UN + ”VN ,+WN , NN 贝|J:”NN =2(UUN十”VN +UWN)_*(“UN十”VN 十”WN ) 考虑负载侧为三相对称负载,即几N +VN +WN =0 I 人 1 此:U NN,= (UuN +UvN +U WN,) e) u f) 负载相电压波形:, 阶梯波,幅值为2(/d/3,三相互差 120 。 (1) (2) 定义: 直流电源为电流源的逆变电路, 电 流型三相桥式逆变电路
15、: ?般情况下为大电感形式的直流电流源。 电流型逆变电路的特点: u 流型逆变电路多用并联多重方式。 (PH5)常用的多电平逆变电路彳j:中点钳位型逆变电路;跨电容型逆变电路;单元m 联多电平逆变电路。 第 5 章 直流?直流变流电路(原理图,工作波形,输出与占空比的关系式) (1)立流立流变流电路(DC-DC)定义:将一种宜流电变为另一固泄电压或可调电压的立流电的装置。 (2)常见的直流 - 直流变流电路为直流斩波电路。 (3)基本直流斩波电路为:降压侨波电路和升压斩波电路。 5.1.1降压斩波电路 (1)包含全控型器件V,由 IGBT 组成。 (2)包含续流二极管VD,作用是保证 IGBT
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