第6章 晶闸管变流装置
变流装置中晶闸管的保护
差 而 造 成 的 ，所 以 应 分 析 过 电 流 和 过 电 压 发 生 的原 因 ，以便 采 取恰 当 的保护 措施 。
２１ 产 生过 电流 的原 因 ．
加强侧部散热 ，操作时靠近大面保 温料少加 ，辅助边 部加工作业 ，靠近大面的老壳全部处理掉 ，使侧部热
维普资讯
２０ 年第 ２ ０８ 期
一 海 斟 技
变流 装置 巾晶 闸管 硇保 护
闫科 伦
（ 国铝 业青 海分 公 司机修 厂 ，青 海 中
大通
８ ００ ） １ １８
摘 要 ：本文对造 成变流装置 中晶闸管损坏 的原 因—— 晶闸管承受过 电流和过电压的能力较差进行 了分析 ，针对损 坏原 因，概述了晶闸管的过电流保护 和过 电压保护方法 ，在生产实践 中可选择应用 。 关键词 ：变流装置 ；晶闸管 ；保护方法 ；选择应用
帮。
５ 结 束 语
２０ Ａ预焙 电解 槽 电流 强 化后 ，造 成 红 炉 帮较 为 ０ｋ 严重 ，经 分 析研 究 ，采取 了 “ 部 加 工作 业 ，优化 工 边 艺技 术 条件 ，加 强 侧 部散 热 ，控 制 换 极操 作 质 量 ” 的 对策 后 ，在 短 时 间 内解 决 了侧部 炉免 多余 的氧化铝进人 电解槽 ，
造 成 沉淀 ，影 响 电解 槽 正 常下 料 ，导致 槽 内 氧化 铝 浓 度 分 布不 均 匀 ，局部 炉 帮 熔化 。拔 出残 极 后 ，用 耙 子 将 该 阳极 底 部 碎 块 沿 炉 底 轻 扒 到 侧 部 ，人 为 制 造 炉
量 尽 可能 散发 ，形 成 炉 帮 。 同时 ，侧 部 钢 壳 焊接 散热 片 ，使 槽壳 侧壁 钢板 温度 降 低 。 （） 控制 换极 操 作 质 量 ：换 极操 作 质 量 的好 坏 直 ４ 接 影 响 电解槽 的平稳 生 产 。换 极 和边 部 加 工作 业 时 浮
电力电子技术_王兆安第6章
io O u VT O 图4-2 阻感负载单相交流调压 电路及其波形
t
t
6.1.1 单相交流调压电路
–
数量关系
Uo =
1
负载电压有效值：
a
a
( 2U 1 sin t ) 2 d ( t )
= U1
1 sin 2a sin( 2a 2 )
瞬态微分方 程求解可得
为交流调功电路 控制对象时间常数很大，以周波数为单位控制即可 通常晶闸管导通时刻为电源电压过零的时刻，负载 电压电流都是正弦波，不对电网电压电流造成通常 意义的谐波污染
6.2.1 交流调功电路
电阻负载时的工作情况
– 控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期 导通，后M－N个周期关断 – 当M=3、N=2时的电路波形如图 交流调功电路典型波形(M =3、N =2)
负载电流有效值
I0 =
2 IVT
6.1.1 单相交流调压电路
3.单相交流调压电路的谐波分析
电阻负载的情况
波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波
式中:
a1 =
an =
uo (t ) =
n =1, 3, 5,
(a
n
cos n t bn sin n t )
2U 1 sin 2a 2( a ) 2
t 正负半周a 起始时刻 O （a =0）均为电压过 io 零时刻，稳态时，正 t O 负半周的a 相等 u
VT
t
t
t
t
O
t
6.1.1 单相交流调压电路
数量关系
VT 1 VT 2 u1 io uo R
负载电压有效值
电力电子(晶闸管整流)
一、概述二、课程设计方案本次课程设计的要紧内容是利用晶闸管整流来设计直流电机操纵系统，要紧设计内容有1、电路功能：〔1〕、用晶闸管缺角整流实现直流调压，操纵直流电动机的转速。
〔2〕、电路由主电路与操纵电路组成，主电路要紧环节：整流电路及保卫电路。
操纵电路要紧环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保卫电路。
〔3〕、主电路电力电子开关器件采纳晶闸管、IGBT或MOSFET。
〔4〕、系统具有完善的保卫2、系统总体方案确定3、主电路设计与分析〔1〕、确定主电路方案〔2〕、主电路元器件的计算及选型〔3〕、主电路保卫环节设计4、操纵电路设计与分析〔1〕、检测电路设计〔2〕、功能单元电路设计〔3〕、触发电路设计〔4〕、操纵电路参数确定设计要求有一下四点：1、设计思路清晰，给出整体设计框图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。
4、绘制总电路图5、写出设计报告；要紧的设计条件有：1、设计依据要紧参数〔1〕、输进输出电压：〔AC〕220〔1+15%〕、〔2〕、最大输出电压、电流依据电机功率予以选择〔3〕、要求电机能实现单向无级调速〔4〕、电机型号布置任务时给定2、可提供实验与仿真条件三、系统电路设计1、主电路的设计〔1〕、主电路设计方案主电路的要紧功能是实现整流，将三相交流电变为直流电。
要紧通过整流变压器和三相桥式全控整流来实现。
整流变压器是整流设备的电源变压器。
整流设备的特点是原方输进电流，而副方通过整流原件后输出直流。
变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。
作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大局部根基上由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
整流变压器是专供整流系统的变压器。
整流变压器的功能：1.是提供整流系统适当的电压，2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
电力电子技术知到章节答案智慧树2023年潍坊科技学院
电力电子技术知到章节测试答案智慧树2023年最新潍坊科技学院第一章测试1.电力变换通常可分为（）。
参考答案:交流变直流;直流变交流;直流变直流;交流变交流2.电力电子系统的组成（）。
参考答案:控制电路;主电路;驱动电路;检测电路3.电力电子技术的基础是（）。
参考答案:电力电子器件的制造技术4.电力电子技术所变换的电力，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦。
（）参考答案:对5.信息电子技术主要用于信息处理，电力电子技术则主要用于电力变换。
（）参考答案:对6.电子技术包括信息电子技术和电力电子技术。
（）参考答案:对7.电力电子学和电力学的主要关系是电力电子技术广泛应用于电气工程中。
（）参考答案:对8.电力电子装置被广泛应用于（）。
参考答案:静止无功补偿;电力机车牵引;交直流电力传动;高压直流输电9.电力电子技术是弱电控制强电的技术。
（）参考答案:对10.用于电力变换的电子技术在晶闸管出现以后才实现。
（）参考答案:错第二章测试1.晶闸管电流的波形系数定义为（）。
参考答案:2.晶闸管的伏安特性是指（）。
参考答案:阳极电压与阳极电流的关系3.为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）。
参考答案:抗饱和电路4.过快的晶闸管阳极du/dt会使误导通。
（）对5.选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以1.5-2。
（）参考答案:对6.取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的（）。
参考答案:额定电压7.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动型和电流驱动型两类。
（）参考答案:对8.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的封装结构有（）。
参考答案:平板形;螺栓形9.在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是阳极。
（）对10.晶闸管的断态不重复峰值电压UDSM与转折电压UBO在数值大小上应为UDSM大于UBO。
（）参考答案:错第三章测试1.单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（）。
电力电子变流技术全本书课后答案
电力电子变流技术全本书课后答案习题与摸索题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？如何样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承担正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。
门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到坚持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。
导通后的晶闸管管压降专门小。
使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－坚持电流ＩＨ以下。
其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；２）增加负载回路中的电阻。
1-2．型号为KP100-3的晶闸管，坚持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？什么缘故〔不考虑电压、电流裕量〕？解：依照机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为一般闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指承诺流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。
关于图(a)，假假设晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，那么晶闸管流过的最大电流为()mA I V 2105001003=⨯= 因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。
可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，因此，图(a)不合理。
关于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压9922045.045.02=⨯=≈U U d 〔Ｖ〕平均电流 9.91099===R U d VAR I (A) 波形系数 57.1≈=VARV f I I K 因此， ＩＶ＝K f 。
ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3承诺流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，因此，电流指标合理。
电力电子应用技术 第5版答案 第2章 思考题和习题
思考题和习题1. 单相全控桥式整流电路带大电感负载，U2=220V，R d=4Ω，计算α=60︒时，整流输出电压U d、电流平均值I d。
如果负载端并接续流二极管，其U d和I d又为多少？并求流过晶闸管和续流二极管的平均电流和有效值电流，画出这两种情况的电压和电流波形。
解：(1) 因为电路带大电感负载，所以电流连续。
整流输出电压U d = 0.9U2cosα =0.9220cosα⨯⨯= 99V；电流平均值I d = U d/R d = 24.75A；流过晶闸管的平均电流I dVT = 12I d = 12.375A；流过晶闸管的有效电流I VT = 12I d = 17.50A。
(2) 若负载端并接续流二极管，则整流输出电压U d = 0.9U21cos2α+=1cos600.92202+⨯⨯= 148.5V；电流平均值I d = U d/R d = 37.125A；流过晶闸管的平均电流I dVT = 2παπ-I d = 32πππ-I d = 12.375A ；流过晶闸管的有效电流I VT =2παπ-I d = 21.43A ； 流过续流二极管的平均电流I dVDR = απI d = 13I d = 12.375A ；流过续流二极管的有效电流I VDR =απI d = 21.43A 。
2. 单相全控桥式整流电路，U 2=200V ，R d =2Ω，电感L 极大，反电动势E =100V ， 当α=45︒时，试求：(1)画出u d 、i d 、i VT1、i 2和u VT1的波形。
(2)计算整流输出电压U d 、电流平均值I d 、晶闸管电流的平均值I dVT 和有效 值I VT 以及变压器二次电流有效值I 2。
(3)按2倍裕量确定晶闸管的额定电流。
解：(1)(2) 整流输出电压U d = 0.9U 2cos α = 127.28V ； 电流平均值 I d =d dU ER -=13.64A ； 晶闸管电流的平均值I dVT = d2I =6.82A ； 晶闸管电流的有效值I VT =d2； 变压器二次电流有效值I 2 = I d = 13.64A 。
(完整版)电力电子技术简答题
2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。
造成逆变失败的原因主要有：（2分）触发电路工作不可靠。
例如脉冲丢失、脉冲延迟等。
晶闸管本身性能不好。
在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。
交流电源故障。
例如突然断电、缺相或电压过低等。
估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。
换相的裕量角过小。
主要是对换相重叠角逆变失败后果会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4分）防止逆变失败采用最小逆变角βmin防止逆变失败、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。
关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。
（3分）实现关断的方式：1>减小阳极电压。
2>增大负载阻抗。
3>加反向电压。
3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（5分）答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路，它们不能输出负电压Ud固不能实现有源逆变。
（5分）2、电压型逆变电路的主要特点是什么？（8分）(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2分）(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）(3) 阻感负载时需提供无功。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
（3分）3、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？答：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：（1）变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。
（3分）（2）变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势Ed构成同极性相连，且满足Ud<Ed。
电力电子技术_习题集(含答案)
《电力电子技术》课程习题集一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个2.电力二极管内部有（）个PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个3.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。
A、一个B、两个C、三个D、四个4.比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR5.下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、SR6.比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、IGBT7.下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR8.压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护10.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。
A、有效值B、最大值C、平均值D、最小值11.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。
A、愈大B、愈小C、不变D、为零12.快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护13.当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相( )。
A、串联B、并联C、串并联14.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( )。
A、导通状态B、关断状态C、饱和状态D、不定15.当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 ( )。
A、串联B、并联C、串并联16.晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（）负载。
A、电阻性B、电感性C、反电动势D、不定17.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。
A、不变B、增大C、减小D、不定18.三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一个400Hz谐振逆变器实例
主电路 控制电路
17
6.4.1 谐振逆变器主电路 基本串联谐振逆变电路
g1
g2
i1
0
i2
0
T/2
i uC
0
g1
g2
t
t
T
t
t
谐振频率与工作频率之比为1.35左右，等效负载电阻与谐振阻抗比为 3~5时，在谐振电容C1上能得到失真系数小于5%的正弦波。
主电路设计思想（应包含的功能部分） 遥控盒/面板：电压、频率、故障指示；起停按
钮；电压调节、频率调节。 浪涌抑制电路 输入滤波电路 移相全桥电路 主变压器、反馈变压器 桥臂直通保护电路
21
6.4.2 一个400Hz谐振逆变器实例
主电路图（续）
电源开关
+
JC
41
5
控制盒
41
R97
A2
定周期过零触发
t
t
Tc1
Tc2
t
t
t
变周期过零触发 3
6.1 晶闸管交流变换器（续）
过零触发半周波控制型调功器
将交流电源每N个电压 半周定为一个调节周期 T，在该调节周期内调 节导通电压半周的个数 M来调节输出功率。
U0
U in
M N
过零触发调功器特点：负载得到的电压(电流)波形 总是完整的正弦波，避免了电流的瞬时冲击，功
6.2.2晶闸管相控交流调压调速系统
异步电动机定子供电频率不变时，其电磁转矩与输入电压有 效值的平方成正比，利用交流调压电路，可以达到调速目的。
1）零位启动保护
1）缺相保护
6.2.3绕线式异步电动机串级调速
*6.3 交流稳压净化电源
基本工作原理
* U2
* * I1 U1
N2
* * IX U in
无论直流电机还是交流电机，在改变它们的输入电压时，电机 的转速将随之改变，调节电机的输入电压控制电机转速，称为调 压调速。
晶闸管相控整流直流电动机调速系统 晶闸管相控交流调压调速系统
异步电动机定子供电频率不变时，其电磁转矩与输入电压有效 值的平方成正比，利用交流调压电路，可以达到调速目的。
绕线式异步电动机串级调速
i2
C2=2C1时，无论是电阻
L2
性、电感性或电容性负
载，当系统开环工作时，
从空载到满载，电压变
T2
D2
化不超过3％。
(b) 19
6.4.1 谐振逆变器主电路（续）
移相调压
为了使逆变电压能随输入电
T1
D1
压变化时而被调控，可以采
T3
D3 用移相调压的方法实现。
E
L1
R
T1和T2由一对间隔1800的
Q1
R91
R93
11
12 12
14 CT1
9
81 L1
C2 1 C1 3
C3 0
2
C4
70
DE L2
18
82
16
CT2
QE
74
19
RE
85
1 .3
71 B1
6 6T B2
72
35
36
C92
C94
脉冲交替触发，T3和T4由
L3
另一对间隔1800的脉冲交替
1
0
3
4
2
C1 C2 C3 C4
触发，触发周期相同。 T4触发脉冲比T1触发脉冲
L2
L4
滞后一个时间上的相位角θ
E
T2
D2
(θ＝ωt)，改变t就改变了两
D4 个逆变电压的相位θ ，从而
T4
可以调节和控制负载电压的
大小。
(c)
20
6.4.2 一个400Hz谐振逆变器实例
5
6.1 晶闸管交流变换器（续）
调功器基本原理框图
零脉冲电路 导通比电路 过流截止电路 “与”门电路 脉冲变压器6ຫໍສະໝຸດ 6.1 晶闸管交流变换器（续）
调功器主电路基本连接型式（设计考虑）
图中双 向晶闸 管可用 两反并 联普通 晶闸管 代替
单相电路
三相四 线电路
7
*6.2 晶闸管相控调速系统
电力电子装置及控制
第６章 晶闸管变流装置
自动化学院
第六章 晶闸管变流装置
§6.1 晶闸管交流变换器
交流调功器工作原理
*§6.2 晶闸管相控调速系统 *§6.3 交流净化型稳压电源
交流净化型稳压电源工作原理
§6.4 晶闸管谐振型逆变器
谐振逆变器主电路结构 一个400Hz谐振逆变器实例
2
6.1 晶闸管交流 变换器
率因数高，但负载电流存在频率低于基频的次谐 波分量，应用范围受限制，且调节周期较长。 4
6.1 晶闸管交流变换器（续）
调相触发型调功器
以每个交流电压半周为 调节周期，通过调节晶 闸管的导通相位角进行 调功。
调节周期仅为0.01s， 对于热惯性小的加热系 统也适应。
调相触发调功器特点：负载的电压(电流)是缺角正 弦波，功率因数差，且存在高次谐波，对电网和 无线电波会产生射频干扰。。
在负载变化时，谐振频率会变化，正弦波的正弦度降低，如果负载过 重，谐振频率进一步降低，自然换流点后移，有可能造成桥臂直通。18
6.4.1 谐振逆变器主电路（续） 电容分压电路
1
E C1
R E
2
当负载使得输出等效电
T1
D1 容C1* 减小，谐振频率增
加时，输出电压降低，
L1
C2
i1
但输出电压在等效电容 C1*上的分压比增加，使 输出电压基本不变。
采用相控有源逆变调节逆变角，改变了回馈至电网的转差功率 从而实现调速，调速装置的功率远小于电动机的功率，特别适合 大功率应用（几千千瓦）。
8
6.2.1晶闸管相控整流直流电动机调速系统 1、主电路及系统原理
2.控制电路 包括触发器、控制器、速度调节器、电流调 节器、检测电路
1）触发器
2）输入器
交流调功器概述
功能：调节输出功率 （对电压、电流波形 没有严格要求）
应用：主要用于以镍 铬或铁铬铝材料为发 热元件的电热装置的 温度自动控制
控制模式：过零触发 半周波控制（定周期/ 变周期）、调相触发 控制。
0
0
0 0
电源电压 0
过零脉冲 0
控制信号
触发脉冲 0
负载电压 0
t
t
Tc1
Tc2
t
t t
A1
43 43
JC30
R95 42 42
L01
9
LA1
电源指示
40
74
JC10
V
f
遥控盒 72 工作指示 LA2
36
R01 C01 R03 C03
D R96
35
Rv 38
1K 电压调节
35
Rf 57
1K 频率调节
90
LA3 故障指示
80
R02 C02
R04 C04
JC
40
6
接触器
L01 10
C91
C93
N1 * IL2
C4
N3
* IC 4
* I2
* U3
* Uo
*
L2
C2
UX
T
* IC 2
对双向晶闸管T进行相控，可改变等效电感L2，从而改变L2、 C2并联的等效电抗的大小及性质（感性或容性），也就改变 了补偿电压U2的大小和相位，从而达到稳定输出电压目的。
16
6.4 晶闸管谐振型逆变器
谐振逆变器主电路结构