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1、电力电子技术是用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术
2、四种电力变换①交流变直流(AC—DC)、②直流变交流(DC—AC)、③直流变直流(DC—DC)、④交流变交流(AC—AC)。
第二章
器件名称
电力二极管
晶闸管
可关断晶闸管
大功率晶体管
电力场效应晶体管
绝缘栅双极晶体管
电路图形
文字符号
VD
VT
GTO
GTR
MOSFET
IGBT
按控制程度分类
不可控
V
半控
V
全控
V
V
V
V
按控制信号分类
电流驱动
/
V
V
V
电压驱动
/
V
V
1、常用电力电子器件、电路图形文字符号和分类:
2、晶闸管的导通条件:晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。
晶闸管关断条件是:(1)晶闸管承受反向电压时,无论门极是否触发电流,晶闸管都不会导通;(2)当晶闸管承受正向电压时,反在门极有触发电流,晶闸管都不会导通;(3)晶闸管一旦导通,门极就是去控制作用;(4)若要使已导通的晶闸管关断,只能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一下。
3、晶闸管额定电流是指:晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下,稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
4、I与其有效值I的关系是I=I/
5、晶闸管对触发电路脉冲的要求蹩:1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通2)触发脉冲应有足够的幅度3)所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压,电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4)应有良好的抗干扰性能,温度稳定性与主电路的电气隔离。
第三章:整流电路
1、单相桥式全控整流电路结构组成:
纯电阻负载:a的移相范围0~180°,U和I的计算公式,
要求能画出在a角下的U,I及变压器二次测电流的波形(参图3-5);
阻感负载:R+大电感L下:a的移相范围0~90°,U和I计算公式
dd
要求能画出在a角下的U,I,U及I的波形(参图3-6);
2、三相半波可控整流电路::a=0°的位置是三相电源自然换相点
A)纯电阻负载a的移相范围0~150°
B)阻感负载(R+极大电感L)①a的移相范围0~90。②UII计算公式
③参图3-17能画出在a角下能UII的波形(Id电流波形可认为近似恒定)
3、A)能画出三相全控电阻负载整流电路,并括出电源相序及VT器件的编号。
B)纯电阻负载a的移相范围0~120°
C)阻感负载R+L(极大)的移相范围0~90°
UIII的计算及晶闸管额定电流I及额定电压U的确定
dddvtvtt(AV)tn
D)三相桥式全控整流电路的工作特点:
1)每个时刻均需要两个晶闸管同时导通,形成向负载供电的回路,其中一个晶闸管是共阴极组的,
一个共阳极组的,且不能为同一相得晶闸管。
2)对触发脉冲的要求:六个晶闸管的脉冲按V-V-V-V-V-V的顺序,相位一次差60°共阴极组V,V,V的脉冲依次差120。,共阴极组V,V,V也依次差120T°;同一相得上下两个桥臂,即V与
T1T3T5T4T6T2T1
V,V与V,V与V,脉冲相差180°
3)整流输出电压U一周期脉动六次,每次脉动的波形都一样,故该电路为六脉波整流电路。
4)在整流电路合闸启动过程种或电流断续时,为确保电路的正常工作,需保证导通的两个晶闸管均有脉冲。为此可采用两种方法:一种是使脉冲宽度大于60°(一般取80~100°),称为宽脉冲触发;另一种方法是,在触发某个晶闸管的同时,给前一个晶闸管补发脉冲,即用两个窄脉冲代替宽脉冲,连个窄脉冲的前沿相差60°,脉宽一般为20~30°,称为双脉冲触发。
5)a=0°时晶闸管承受最大正、反向电压的关系是根号6U
4、有源逆变:当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源是,称为有源逆变。
逆变条件:1)要有直流电动势,其极性和晶闸管的到导通方向一致,其值应大于变流器直流侧的平均电压。
2)要求晶闸管的控制角a大于n/2,使U为负值。
有源逆变失败:逆变运行时,一旦发生换相失败,外屡的直流电源就会通过晶体管电路形成短路,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,由于逆变电路的内阻很小,形成很大的短路电流,这种情况称为逆变失败。
有源逆变失败原因:
1)触发电路工作不可靠,不能适时,准确的给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失,脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相,使交流电源电压和直流电动势顺向串联,形成短路。
2)晶闸管发生故障,在应该阻断期间,器件失去阻断能力,或在应该导通时,器件不能导通,造成逆变失败。
3)在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失,由于直流电动势Em的存在,晶闸管仍可导通,此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的电压,因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。
4)换相的裕量角不足,引起换相失败,应考虑变压器漏抗引起重叠角,对逆变电路换相的影响。
有源逆变失败防止:选用可靠的触发器,正确的选择晶闸管的参数,不仅防止逆变角B不能等于零,而且不能太小,必须限制在某一允许的最小角度内
5、同步信号为锯齿波的触发电路有哪几个基本环节组成?
1)脉冲形成环节2)锯齿波的形成和脉冲移相环节3)同步环节4)双窄脉冲形成环节
6、什么是触发电路定相:触发电路除了应当保证工作平率与主电路交流电源的频率一致外,还应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定,正确的相位关系。
触发电路定相的关键是:确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。
8、晶闸管整流电路其输出直流电压Ud的大小都与那些因素有关?
与整流电路的结构(即整流参数)U和a角的大小及负载性质有关。
2
第四章
1・与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源时,称为有源逆变;当交流侧直接和负载连接时,称为无源逆变。
2・逆变电路基本工作原理。
答:如图,当开关SI、S闭合,s、s断开时,负载电压u为正;当开关s、s断开,s、s闭合时,u为负。这样,就把直流电4变成了交2流电3,改变两组开关的切0换频率,即可改变1输4出交流电2的频3率。这就是0逆变电路最基本的工作原理。3・电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流(换相),换流方式有哪四种?答:器件换流电网换流负载换流强迫换流
4・什么是电压型逆变电路?什么是电流型逆变电路?二者各有什么特点?答:逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是
电流源的称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路有以下主要特点:
1)直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。
2)由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交
流侧输出电流波形和相位因负载阻抗的不同而不同。
3)当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路有以下主要特点:
1)直流侧串联大电感,相当于电流源。直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。
2)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。而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。
3)当交流侧为阻抗负载时需要提供无功功率,直
流侧电感起缓冲无功能量的作用
°导电方式,即每个桥臂的导电角度为180°,同单一相
上下两个臂(器件)交替导电,因此称为纵向换流。
第五章直流一直流变流电路
1、直接直流变流的电流的电路称为斩波电路直流斩波电路有哪三种控制方式?
1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间Ton,称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型
2)保持开关导通时间Ton不变,改变开关周期T,称为频率调制或调频型
3)Ton和T都可调,使占空比改变,称为混合型。
2、降压斩波电路(120页),升压斩波电路(123~124页),升降压斩波电路(126~127页)负载上的Uo,Io的计算方法
单项调压电路纯电路结构组成:电阻负载,阻感负载
单项调压电路纯电路负载a的移相范围为OWaWn,阻感负载a的移相范围®WaWn
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见图书146(A)
第七章PWM控制技术
1、何为PWM脉宽调制技术?
PWM控制就是对对脉冲宽度进行调制技术。即通过这一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需波形(含形状和幅值)
2、PWM控制的重要理论基础是什么?面积等效原理
3、通过脉宽调制控制输出的PWM波若等效正弦波,则成为SPWM控制其PWM波形成为SPWM波形,若SPWM波为双极性则这种调制方法也称为双极性SPWM调制。
4、电压型逆变电路进行SPWM控制调制方法通常是怎样实现的?
通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波(其中三角波最多)因为等腰三角波能够注意一点水平宽度和高度或线性关系且左右对称,当他和任意一个平缓变化的调制信号波相交时,如果在焦点时刻对电路开关器件通断进行控制就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲,这样正好符合PWM控制要求。
5、何为单极性和双极性PWM控制?
单极性PWM控制:在Ur的半个周期三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化。
采用双极性方式时,在U的半个周期内,三角波载波既在正极性又在负极性两种范围内变化得到的PWM波形有正有负。
6、何为载波比?何为异步调制?各有什么缺点?
载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在PWM控制电路中,载波频率fc与调制信号频率fr之比称为载波比。
第九章
1、驱动电路的基本任务是什么?
驱动电路的基本任务是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加工在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。
2、电力电子器件的过电压保护和过电流保护
图9-129-139-14
3、晶闸管的串联或并联要进行均压或均流保护