电力电子技术直流交流变换技术..
电力电子技术_交流-交流变换技术
单窄脉冲控制运行示意
宽脉冲或脉冲列控制运行示意
5.2
单相交流调压电路
参数分析（ π）
负载电压有效值：
Uorms 1 sin2 sin2( ) 2 ( 2 U sin t ) d t U rms rms π π
2
负载电流有效值：
5.2
单相交流调压电路
U orms mT Urms Tc
晶闸管交流调功器
输出电压： 输出功率： Po mT P1
Tc
两种工作模式示意
5.2
单相交流调压电路
晶闸管交流无触点开关
5.3
三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
5.3
三相交流调压电路
Y型联接三相交流调压电路结构
其中：
D ton Tc
n nπD
c 2π / Tc
5.2
单相交流调压电路
常用交流开关电路结构
5.2
单相交流调压电路
常用控制模式
互补控制
uip和uin分别为交流正、负半周对应的同步信号，控制 交流开关导通的参考方向。
当uip有效时，VT1和VT3交替施加驱动信号，当uin有
负载电流等于交流电源电流
5.2
单相交流调压电路
2U rms sint 2 U rms 1 ( ) d ( t ) 2π R R
π
（3）流过晶闸管的电流平均值和有效值：
I VTrms sin2 π 1 I orms 4π 2π 2
（4）电路的功率因数：
P I orms U orms U orms sin2 π S I inrms U inrms U rms 2π π
电力电子技术第3章-习题答案
3章交流-直流变换电路课后复习题第1部分：填空题1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0 ≤a≤ 180。
2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0 ≤a≤ 180，其承受的最大正反向电压均为，续流二极管承受的最大反向电压为（设U2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0 ≤a≤180，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为0 ≤a≤ 90，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器(大电感)。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角 = 180-2 ; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角 = 0。
5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。
6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为，随负载加重U d逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥1.5~2.5T，此时输出电压为U d≈ 1.2U2(U2为相电压有效值)。
7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 等于，晶闸管控制角α的最大移相范围是0≤a≤90，使负载电流连续的条件为a≤30 (U2为相电压有效值)。
8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120，当它带阻感负载时，的移相范围为0≤a≤90。
9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路角的移相范围是0≤a≤120，u d波形连续的条件是a≤60。
电力电子技术 徐德鸿版 习题解答
+
1 × U d D(1 −
2
fL
D)
= 15A
（3）增加 L 可以使 ΔI 下降
I VTm = 110%I 0 = 11A
1 ΔI = 11 −10 = 1A 2 L=500μH
1 × U d D(1 − D) = 1A
2
fL
2、Boost 电路如图 2.17 所示，设输入电压为 100V，电感 L 是 1000μH，电 容 C无穷大，输出接 10Ω 的电阻，电路工作频率 50kHz,MOSFET 的导通占 空比为0.5，求：（1）输出直流电压 Uo，输出直流电流 Io；
（2）电感电流平均值 IL； （3）MOSFET 阻断时的电压。
解：（1）U o
=
Ud 1− D
=
200V
I o= U o / R = 20A
（2） I L
=
I in
=
Io 1− D
=
40A
（3）U VTm = U o = 200V
1
3、设有两组蓄电池，A 组电压为 100V，B 组电压为 200V，用 Buck 电路和 Boost 电路组合设计一种电路，以完成既能由 A 组蓄电池向 B 组蓄电池充电，又能由 B 组蓄电池向 A 组蓄电池充电的功能。
解：（1）占空比范围
Uo < D < Uo
U dmax
U dmin
得：
0.25 < D < 0.5
（2）电感电流临界连续时，有
I omin
=
1 2
ΔI
L
=
5 10
=
0.2A
开关关断期间，有
L = U o (1 − D)T = U o (1 − D)T
电力电子技术第4章-习题答案
第4章直流-交流变换器习题及答案第1部分:填空题1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。
2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。
适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。
3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。
4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。
5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。
为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。
6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。
7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。
8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有___3_____个桥臂导通。
电力电子技术课件05直流-交流(DC-AC)变换
第五章直流-交流（DC-AC）变换一、概述DC-AC变换器（无源逆变器)V1、V4和V2、V3轮流切换导通，u o为交变电压（1）电网换流 利用电网电压换流，只适合可控整流、有源逆变电路、交—交变频器（2）负载谐振式换流 利用负载回路中形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载 电流超前于电压时间大于t q ，即能实现换流，分串，并联。
VT 2、VT 3通后，u 0经VT 2、VT 3反向加在VT 1、VT 4上1. 晶闸管逆变电路的换流方式换流概念：直流供电时，如何使已通元件关断VT 1导通，C 充电左（-）右（+），为换流做准备； VT 2导通，C 上电压反向加至VT 1，换流，C 反向充电。
（3）强迫换流附加换流环节，任何时刻都能换流直接耦合式强迫换流2. 逆变电路的类型（1）电压源型逆变器电流源型逆变器电流源型逆变器功率流向控制（3）两类逆变器的比较比较点电流型电压型直流回路滤波环节电抗器电容器输出电压波形决定于负载，当负载为异步电动机时，近似为正弦波矩形输出电流波形矩形近似正弦波，有较大谐波分量输出动态阻抗大小续流二极管不需要需要过流及短路保护容易困难线路结构较简单较复杂适用范围适用于单机拖动，频繁加减速下运行，需经常反向的场合适用于多机供电不可逆拖动，稳速工作，快速性不高的场合二、强迫换流式逆变电路1.串联二极管式电流源型逆变器结构VT1～VT6为晶闸管C1～C6为换流电容VD1～VD6为隔离二极管2.工作过程（换流机理）（1）换流前运行阶段（2）晶闸管换流与恒流充、放电阶段（3）二极管换流阶段（4）换流后运行阶段diL dt引起三、逆变器的多重化技术及多电平化1. 多重化技术改善方波逆变的输出波形：中小容量：SPWM大容量：多重化技术思路：用阶梯波逼近正弦波（1）串联多重化特点：适合于电压源型逆变器二重化三相电压源逆变器单个三相逆变电路输出电压波形桥Ⅱ输出电压相位比桥Ⅰ滞后30º桥Ⅰ输出变压器△/Y,桥Ⅱ输出变压器△/Z变比为1变比为13二重化逆变电路输出电压比单个逆变电路输出电压台阶更多、更接近正弦。
电力电子技术
电力电子技术1.1：电力变换通常可分为四大类，即交流变直流(AC-DC)、直流变交流(DC-AC)、直流变直流(DC-DC)和交流变交流（AC-AC ）。
交流变直流称为 整流 ，直流变交流称为 逆变 。
1.2：(1)；晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于 半控型器型 。
对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称 相控方式 。
（2）；才用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。
相对应相位控制方式，可称为斩波控制方式，简称 斩控方式 。
2.1.2：电力电子器件在实际应用中，一般是由 控制电路 、 驱动电路 、和以 电力电子器件 为核心的主电路组成一个系统。
2.1.3：电力电子器件分为以下三类：1）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件被称为 半控型器件 。
2）通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的女电力电子器件被称为全控型器件 。
3）也有不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路，这就是 电力二极管 ，又被称为 不可控器件 。
2.2.1：从外形上看，电力二极管可以有 螺栓形 、 平板形 等多种封装。
2.3.2：晶闸管正常工作的特性如下：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都 不会导通 。
2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管 才能导通 。
3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否还存在，晶闸管都 保持导通 。
4)若要使已导通的晶闸管 关断 ，只能利用外加电压电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近零的某一数值以下。
2.3.4:晶闸管的派生器件分为哪几类 快速晶闸管 、 双向晶闸管 、 逆导晶闸管 、光控晶闸管 。
3.1.1：（1）从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲止的电角度称为 触发延迟角 ，α用表示，也称 触发角 或 控制角 。
电力电子技术
1. 电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
2. 半导体变流技术：包括用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。
3. 整流:直流变交流。
4. 逆变:交流变直流。
5. 电力电子器件：是直接用于主电路电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
6. 主电路：是在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
7. 维持电流：使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。
8. 擎住电流：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。
9. 双向晶闸管：双向晶闸可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。
10. 逆导晶闸管：是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。
11. 光控晶闸管：又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。
12. 电流关断增益：GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益。
13. 功率模块：将多个电力电子器件封装在一个模块中，称为功率模块。
14. 功率集成电路：将功率器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上的集成电路。
15. 直流斩波电路：直流到另一固定电压或可调电压的直流电的变换电路。
16. 脉冲宽度调制：周期不变，导通时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压的调制方法。
17. 脉冲频率调制：导通时间不变，周期变化，导通比也能发生变化，从而达到改变输出电压目的的调制方法。
18. 双极式PWM：一个开关周期内，斩波电路所输出的负载电压极性交替变化的PWM控制方式。
19. 单极式PWM：一个开关周期内，斩波电路所输出的负载电压极性单一的PWM控制方式。
20. 正激变换器：指在开关管开通时，电源将能量直接传送给负载一种带隔离变压器的DC-DC变换器。
21. 反激变换器：指在开关管开通时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当开关管关断时再将磁能变为电能传送到负载的一种带隔离变压器的DC-DC变换器。
电力电子技术第2章 交流-直流变换电路习题和答案K
一、选择题2-1、单相半波电阻性负载可控整流电路中，控制角α的最大移相范围是( D)A、0º-90°B、0º-120°C、0º-150°D、0º-180°2-2、单相半波可控整流电路输出最大直流电压的平均值等于整流前交流电压的（C）倍。
A 1，B 0.5，C 0.45，D 0.9.2-3、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（A ）度。
A、180°，B、60°，C、360°，D、120°2-4、在单相桥式全控整流电路中，大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（A）。
A、0°～90°B、0°～180°C、90°～180°2-5、普通的单相半控桥可控整流装置中一共用了（B ）晶闸管。
A 一只，B 二只，C 三只，D 四只。
2-6、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差（A）度。
A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度2-7、α为( C )度时，三相半波可控整流电路电阻性负载输出电压波形处于连续和断续的临界状态。
A，0度，B，60度，C，30度，D，120度，2-8、晶闸管触发电路中，若改变（B）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A，同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。
2-9、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B)A、交流相电压的过零点；B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处；C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°；D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。
2-10、α=（ 60度）度时，三相全控桥式整流电路带电阻负载电路，输出负载电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度；B、60度；C、30度；D、120度；2-11、三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（A）度。
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Q1
D1 Q1
QD 2 1
D2 Q2 V AB
1
4D
2
2 Q
1
4
D Q 4 Q 3 4 1 Q D t 1 2
Q
QQ D 34 D 4
Q2 D 1 Q D 1 2 V AB
3
V
in
V
in
A
Z
Vin A Q 4 D 3
Z
V AB Vin B
Q Q 4 D 3 4 Q 12 D Q 1 t
Q Q
4 1 t
QQ 1 1
QQ 2 2
QQ 1 1 t t
Q QD D 1 1 2 2 V V ABAB
Q 2Q 2 DD 1 1
QQ 1 1 t t
iLiL V V
in inB
B
Z Z
V /2 in /2 in V A A t t t t i i L L
C C
2 2
D2 D2i i R R
To T no nT T s /2s /2 (a)(a) (b)(b)
B
t
t
D3 Q
D4
i
R T s /2 ( b) t To n T s T s /2
i
L
i
L t To nT s T s /2 ( c) t
To n ( a) ( a)
Ts ( b)
To t n T /2 s ( c)
Ts
控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。 B图为双极性控制
Q
1
Q
4
Q
2
Q
3
Q
1 Q
DQ 34
Q 1 t
Q
3
Q2 D
A
Z
Vin B
V AB
V AB
4
Q2
Vin
t
V AB t
t
Q
3
D3
Q
4
D4
i
R To n
i
R
t Ts T on
i
L To n T t/2 Ts s ( c)
i
L
t Ts To n T s /2
T s /2 ( b)
( a)
T s /2 (a)
(b)
Q
Q
3
D
4 1
Q Q
4 1 t
Q2 D
A
Z
Vin B
t Q
3
D3
Q
4
D4
i
R To n t
i
L To n T s /2 ( c) t
( a)
如何工作？ ( b)
T s /2
Ts
Ts
工作原理（阻性负载时）
C
Q1
D1
Q2
D2 V AB
Q
1
Q
4
Q
2
Q
3
Q Q 1 4 t V AB t
4 D3 Q D 1 2
受限双极性控制方式
受限双极性控制方式的工作原理是让一个桥臂的两个管子(例 如Q1 和Q3)以PWM方式工作，另一个桥臂的两个管子Q2、Q4各 轮流导通半个周期。
B
Q
Q1 D1 Q2 D2 V AB V
in
1
Q Q4 1 4 t Q
Q
3
Q Q 4 3 Q 2 1 D 2 D
Q
1 t Q t
3 D 4 1
能量如何流动？
逆变与整流
整流器
逆变器
逆变器
整流器
§6.2 方波逆变器
单相半桥式逆变电路
Q Q
Q1
C
D1 V AB A
Q
1
2 1 1 1 2 1 2 在直流侧有两个相互串联的足 Q
Q
D
Q
D
iL V
in
B
Z
C
Q
2
D2 i
R
t t 够大的电容，使得两个电容的 V AB 联结点为直流电压的中点。两 V in /2 个电容构成一个桥臂，开关管 t t 和及其反并二极管和构成另一 个桥臂，两桥臂的中点为输出 i L 端，可以通过变压器输出，也 可由这两端直接输出 。 t t T T o n T /2 s Ts (b) o n T /2 s (c) Ts
第6章 DC-AC变换技术
概念
把直流电变成交流电称为逆变，相应的功率变换装 置被称为逆变器。
分类1：有源逆变与无源逆变
如果把逆变器的交流侧接到交流电源上，把直流电 逆变成同频率的交流电送到电网去，叫有源逆变； 如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到 负载，即把直流电逆变成某一频率的交流电供给负 载，则叫无源逆变。
(a)
工作原理（阻性负载时）
Q Q Q Q t iL V
in
Q1
C
D1 V AB
1
2
1 V AB
1
D
2
Q2 D
1
Q
1 t
B
Z
V in /2 A t t i
C
Q
2
D2 i
R
L
To n T s /2 (a) (b)
Ts
t
To n T s /2 (c)
Ts
t
输出电压为π电角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2 的导通时间）。
Q
Q
3
D
4 1
Q2 D
V
in
A
Z
Vin B
Q
3
D3
Q
4
D4
i
R To n t
i
L To n T s /2 ( c)
T s /2 ( b)
Ts
T
( a)
B
控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。 B图为双极性控制
数量关系
其输出电压有效值为：
其瞬时值表达式为：
工作原理（感性负载时）
Q Q Q Q 3 Q Q Q 1 4Q Q 2 3 t V AB t Q
A
受限双极性控制方式(感性负载）
Q
Q1 D1
B
1
Q2
Q Q4
3
D2 Q
Q Q2
V AB 1
1
Q t 4 Q DQ Q 2 3 1 3
Q 1 D4 1 3
t
Q Q
Q Q V AB
Q 4 D3 1
1 D
Q
3
D
4 1
Q Q
4 1 t
t2 t
Q2 D
t
Vin
Q V AB
4
Q2
V
in
A
V AB Z V in
Ts Ts
t t
To T no nT T s /2s /2 (c)(c)
Ts Ts
t t
D1，D2有何作用？ 此时负载上的电压电流波形如何？
2、单相全桥逆变电路
四个功率管、四个反并联二极管组成
Q1 D1 Q2 D2 V AB V
in
Q
1
Q
4
Q
2
Q
3
Q Q 1 4 t V AB t
4 D3 Q D 1 2
数量关系
其输出电压有效值为：
Vab=？
Q Q Q Q t V AB V in /2 A t D2 i i V AB D Q2 D Q
D1
1
2
1
1
2
1
1 t
其瞬时值表达式为：
t
R
L
To n T s /2 (b)
Ts
t
To n T s /2 (c)
Ts
t
感性负载时如何工作？
Q 1Q 1
C C
D1 D1 V V ABAB
分类2：电压型逆变器与电流型逆变器
负载电压
负载电流
输入电压为恒压源称为电压源逆变器 输入为恒流源称为电流源逆变器，在实际应用中使 用较少。
分类3：
两图有何区别?
分类4：半桥与桥式 分类5：自然换流与强迫换流
分类6：正弦逆变与非正弦逆变
……
负载的分类
逆变器输出在负载为阻性时…
逆变器输出在负载为感性或容性负载时…
B
t t
Q
3
D3
i
Q
4
D4
t
i R
R To n
( a)
i
t L
i L
T s /2 (a)
Ts
t T t o n T /2 To n T T /2 s ss ( b) (b)
Ts
tT
o n T /2 s ( c)
Ts
t
A
在D3，Q4导通期间为何iL保持不变？
1
2
3
双极性控制与受限双极性控制的区别