第4章直流-交流变换电路
电工技术第四章正弦交流电路习题解答
tωAi /A222032πtAi /A 2032π6πA102i 1i 第四章 正弦交流电路［练习与思考]4—1-1 在某电路中,()A t i 60 314sin 2220-=⑴指出它的幅值、有效值、周期、频率、角频率及初相位，并画出波形图。
⑵如果i 的参考方向选的相反,写出它的三角函数式，画出波形图，并问⑴中各项有无改变？ 解：⑴ 幅值 A I m 2220有效值 A I 220=频率 3145022f Hz ωππ===周期 10.02T s f==角频率 314/rad s ω=题解图4。
01初相位 s rad /3πψ-=波形图如题解图4.01所示 (2） 如果i 的参考方向选的相反, 则At i ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=32 314sin 2220π，初相位改变了，s rad /32πψ=其他项不变。
波形图如题解图 4.02所示。
题解图4。
024—1-2已知A)120314sin(101 -=t i ，A )30314sin(202+=t i⑴它们的相位差等于多少？⑵画出1i 和2i 的波形。
并在相位上比较1i 和2i 谁超前，谁滞后。
解：⑴ 二者频率相同，它们的相位差︒-=︒-︒-=-=1503012021i i ψψϕ+1+1（2）在相位上2i 超前,1i 滞后。
波形图如题解图4.03所示。
题解图4。
03 4—2—1 写出下列正弦电压的相量V )45(sin 2201 -=t u ω，)V 45314(sin 1002 +=t u 解：V U ︒-∠=•4521101 V U ︒∠=•4525024-2-2 已知正弦电流)A60(sin 81 +=t i ω和)A 30(sin 62 -=t i ω，试用复数计算电流21i i i +=,并画出相量图.解：由题目得到A j j j j I I I m m m ︒∠=+=-++=︒-︒+︒+︒=︒-∠+︒∠=+=•••1.231093.32.9)32.5()93.64()30sin 630cos 6()60sin 860cos 8(30660821 所以正弦电流为)A 1.23(sin 101 +=t i ω题解图4.04 相量图如题解图4.04所示。
电力变换的类型和应用
电力变换的类型和应用1.电力变换有哪几种类型？答：电力变换对电源参数（电压或电流的大小、波形以及频率）的变换。
实现电力变换的电路叫电力变换电路或变换器。
电力变换可以划分为五种基本变换。
（1）交流-直流整流电路。
将频率为f1的交流电压u1变为频率f2=0的直流电压u2。
（2）直流-交流逆变电路或逆变器。
将频率为f1=0的直流电压变为频率为f2的交流电压u2。
（3）直流-直流电压变换电路。
将频率为f1=0的直流电压u1变换为频率f2=0的直流电压u2。
直流-直流电压变换电路，又叫直流斩波电路、直流斩波器。
（4）交流-交流电压变换电路或交流电压变换器（交流斩波器）。
将频率为f1的交流电压u1变换为频率f2的交流电压u2。
（5）交流-交流直接变频电路或直接变频器（又称为周波变换器）：将频率为f1的交流电压u1直接变换为频率为f2的交流电压u2。
2.开关型电力电子变换和控制器有哪些基本特性？答：（1）开关型电力电子变换器的核心是部分是一组由半导体电力开关器件组成的开关电路。
由开关电路的输出电压u0只可能取u0=ui，u0=-ui，u0=0三种形式，因此输出电压的波形不可能是理想的直流或正弦交流电压。
变换后的直流总会含有一系列的交流成分，而获得的正弦交流电源总含高次谐波电压。
（2）在开关型电力电子变换电路的输出电压、输入电压附加LC滤波器，可以改善输出电压和输出电流的波形。
（3）高频PWM控制是改善开关输出电压、输出电流波形最有效的技术措施。
（4）在电力电子变换工作中，开关器件不断进行周期性通、断状态的一次变换。
（5）为了使电力电子开关电路的输出电压接近理想的直流或正弦交流，一般应对称地安排一个周期中不同的开关状态以及持续时间。
3.开关型电力变换有哪两类应用领域？答：（1）开关型电力变换电源。
（2）开关型电力电子不除控制器。
补偿和控制电力系统中的谐波电流、谐波电压、节点电压、基波阻抗、无功功率、有功和无功功率潮流，平衡电力系统有功功率以及抑制电压瞬变和电路振荡。
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03 第三章交流－直流变换
第三章交流 －直流变换
01 3 . 1 单 相可 控整流
电路
03 3 . 3 有 源逆 变电路
05 3 . 5 整 流电 路的谐
波及功率因数
02 3 . 2 三 相可 控整流
电路
04 3 . 4 电 容滤 波的不
可控整流电路
06 3 . 6 大 功率 整流电
路
第三章交流－直流 变换
电力电子技术（第三版）(贺益康、 潘再平著)
演讲人 2 0 2 X - 11 - 11
REPORT
01 第一章功率半导体器件
第一章功率半 导体器件
0 1
1.1概述
0 4
1.4大功率晶 体管
0 2
1.2大功率二 极管
0 5
1.5功率场效 应晶体管
0 3
1.3晶闸管
0 6
1.6绝缘栅双 极型晶体管
第一章功率半导体 器件
07 第七章谐振软开关技术
第七章谐振软开关 技术
7.1谐振软开关的基本概念 7.2典型谐振开关电路 本章小结 思考题与习题
08
第八章电力电子技术在电气 工程中的应用
在第 电八 气章 工电 程力 中电 的子 应技 用术
01
8.1晶闸管 －直流电动 机调速系统
04
8.4变速恒 频发电技术
电路
5.5逆变电 路的多重化 及多电平化
5.1逆变电 路概述
5.2负载谐 振式逆变电
路
5.3强迫换 流式逆变电
路
第五章直流－交流 变换
5.7PWM整流电路 本章小结 思考题与习题
06 第六章交流－交流变换
第六章交流－交流变换
电力电子习题(木答案)
《电力电子技术》教学内容及要求绪论掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史了解电力电子技术的应用范围了解电力电子技术的发展前景了解本课程的内容、任务与要求第1章电力电子器件掌握各种二极管重点掌握半控型器件：晶闸管重点掌握典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT、BJT了解IGCT、MCT、SIT、STIH等其他电力电子器件掌握电力电子器件的驱动电路了解功率集成电路和智能功率模块掌握电力电子器件的保护掌握电力电子器件的串并联第2章整流电路掌握单相可控整流电路重点掌握三相可控整流电路掌握变压器漏抗对整流电路的影响掌握电容滤波的二极管整流电路掌握整流电路的谐波和功率因数了解大功率整流电路掌握整流电路的有源逆变工作状态了解晶闸管直流电动机系统掌握相位控制电路第3章直流斩波电路重点掌握降压斩波电路重点掌握升压斩波电路掌握升降压斩波电路掌握复合斩波电路了解多相多重斩波电路第4章交流—交流电力变换电路重点掌握单相相控式交流调压电路掌握三相相控式交流调压电路掌握交流调功电路了解交流电子开关掌握单相输出交—交变频电路了解三相输出交—交变频电路了解矩阵式变频电路第5章逆变电路掌握换流方式重点掌握电压型逆变电路掌握电流型逆变电路掌握多重逆变电路和多电平逆变电路第6章脉宽调制（PWM）技术重点掌握PWM控制的基本原理掌握PWM逆变电路的控制方式掌握PWM波形的生成方法了解PWM逆变电路的谐波分析了解跟踪型PWM控制技术了解PWM整流电路及其控制方法第7章软开关技术了解软开关的基本概念掌握软开关技术的分类掌握各种软开关电路的原理及应用第8章组合变流电路掌握间接交流变流电路交—直—交变频电路（VVVF）恒压恒频变流电路（CVCF）掌握间接直流变流电路（间接DC/DC变换器）开关电源结束语了解电力电子技术的发展趋势第一章电力电子器件填空题：1.电力电子器件一般工作在________状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。
第4章 PWM交流变换电路
4.2.2 双向功率开关的连接方式
图4-3 单相交流调压电路双向功率开关的连接方式 a)双可控器件方式 b)单可控器件方式 c)带缓冲电路的单可控器件方式
4.2.3 网侧功率因数和载波频率的选择
提高载波频率(即频率比K)可提高输出电压和输 入电流的最低次谐波值，使用小容量的输入和输 出滤波器就可使输出电压和输入电流近似为正弦 波，可见，网侧功率因数λ与负载功率因数相同； 但K值越高，电路中器件的开关损耗越大，电路 效率越低。因此要根据实际要求折衷选择频率比。
2.电路结构
图4-7 K＜1、α=π/3rad时变频电路的电量波形
4.4.1 理想条件下三相电流源SCR直接变频电路分析
3.输出电压波形
图4-8 K＞1、α=0时变频电路的电量波形
4.4.2 同步电动机的调速方法
1.负载电压：根据理想条件，变频电路无内耗，设想在变频电路中存 在一假想直流电压U，其位置与间接变频电路(AC-DC-AC变频电路)相 仿。 2.同步电动机的调速方法：(1)改变磁通ϕ 延迟角α (2)改变超前角β (3)改变
4.5 由全控型器件组成的直接变频电路
图4-11 高频链逆变电路
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
2.直接降频电路
图4-13 直接降频电路的电量波形
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
图4-14 图4-13中时区C的等效电路
4.4.3 变频电路的换流过程分析
图4-9 换流期的等效电路 a)臂内换流 b)高速时臂间换流 c)低速时的臂间换流
4.4.3 变频电路的换流过程分析
图4-10 考虑换流过程时的电流波形 a)臂内换流 b)高速时臂间换流
电力电子复习题
电⼒电⼦复习题绪论填空题：1.电⼒电⼦技术是使⽤__电⼒电⼦______器件对电能进⾏__变换和控制______的技术。
2.电能变换的含义是在输⼊与输出之间，将___电流_____、___电压_____、___频率_____、____相数____、__电⼒______中的⼀项以上加以改变。
3.电⼒变换的四⼤类型是：_交流变直流_______、___直流变交流_____、___直流变直流_____、____交流变交流____。
4. 在功率变换电路中，为了尽量提⾼电能变换的效率，所以器件只能⼯作在___开关_____状态，这样才能降低___功率损耗_____。
5. 电⼒电⼦器件按照其控制通断的能⼒可分为三类，即: __不可控器件______、_半控器件_______、__全控器件______。
6. 电⼒电⼦技术的研究内容包括两⼤分⽀：____电⼒电⼦器件制造____________ 技术和___变流_____技术。
7.半导体变流技术包括⽤电⼒电⼦器件构成____各种电⼒变换_________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。
8.电⼒电⼦技术是应⽤在___电⽓⼯程_____领域的电⼦技术。
9.电⼒电⼦技术是⼀门由__电⼒学______、_电⼦学_______、__控制理论______三个学科交叉形成的新的边缘技术学科。
简答题1. 什么是电⼒电⼦技术？2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？3. 电⼒变换电路包括哪⼏⼤类？第1章电⼒电⼦器件填空题：1.电⼒电⼦器件⼀般⼯作在_ 开关_______状态。
2.在通常情况下，电⼒电⼦器件功率损耗主要为__通态损耗_____，⽽当器件开关频率较⾼时，功率损耗主要为___开关损耗_____。
3.电⼒电⼦器件组成的系统，⼀般由____控制电路____、__驱动电路______、 __ ______三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加__保护电路______。
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41逆变
4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式
②脉冲频率调制（PFM）：
u
这种控制方式是指调制脉
冲宽度和幅值固定不变，而
o
t
脉冲调制频率可调。基于PFM 控制的逆变器输出波形如图
b)
4-5b所示。PFM控制方式由于
需要很宽的开关频率变化范
围，考虑到输出滤波器设计
的困难，因此在逆变器中一
般较少采用。
显然，采用SPM控制方式时，逆变 器输出方波的幅值即逆变器直流侧 电压（或电流）的幅值恒定。
4.1.1 逆变器的基本原理
1. 方波变换方式
采用SPM变换方式时，由于逆变器输出方波的幅值一定，因此逆 变器直流侧可采用较为简单的不变幅值的直流电源整流输入方 式（如二极管整流电路）。
但是SPM方式由于需要调节方波的导通角，因而需要采用快速功 率元件（如IGBT等）
方波逆变器常采用脉冲幅值调制（PAM）控制 阶梯波逆变器常采用移相叠加或多电平控制 正弦波逆变器则常采用脉冲宽度调制（PWM）控制
3. 按逆变器功率电路结构形式的不同，逆变器可分为半桥逆变器、 全桥逆变器、推挽式逆变器等。
4. 按逆变器功率电路的功率器件的不同，逆变器可分为半控型逆 变器和全控型逆变器。
4.1 概述
许多场合下，电网提供的50Hz工频电源不能满足负载的特殊需 要，要用交直交变频电路进行电能变换。如感应加热，根据加 热工艺和对象的不同，所需感应加热电源的频率范围从几百Hz 到几千Hz。
交流电机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源，这些 电源的核心就是逆变电路。
有些负载虽然也用工频电源供电，但对电源的频率稳定性、波 形畸变等有严格要求，且绝不允许瞬时停电。比如对于计算机 一类的负载，特别是银行、证券公司、医院以及大型计算机中 心的计算机，瞬时的停电会带来严重后果。因此，需要不间断 电源（Uninterruptable Power Supply——UPS），其核心就 是逆变电路。
电力电子技术(徐德鸿,马皓,汪槱生主编)PPT模板
演讲人 202X-11-11
前言
前言
第1章 电力电子器件
第1章 电 力电子器件
01 １ . １ 电 力 电 子 器
件概述
03 １ . ３ 功 率 二 极 管
02 １ . ２ 基 本 特 性 与
工作环境
04 １ . ４ 电 力 晶 体 管
05 １ .５ 功 率
９.５ 电力电 子技术在电力 系统中的应用
0 6
９.６ 新能源 发电
第9章 电力电子 应用技术
９.７ 谐波抑制和电能质量控制 ９.８ 电磁兼容 习题与思考题
参考文献
参考文献
感谢聆听
第3章 直流-直流变换电路的 动态模型与控制
３.１ 开关周期平均与小信号线 性化动态模型 ３.２ 统一电路模型 ３.３ 调制器的模型 ３.４ 闭环控制与稳定性 习题与思考题
第4章 直流-交流变换技术
第4章 直流-交流变换技术
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3
４.９ 逆变器的控 制
4
４.１０ 逆变器输 出滤波器的设计
第4章 直流-交流 变换技术
习题与思考题
第5章 交流-直流变换技术
第5章 交流直流变换技术
0 1 ５．１ 电感滤波的不控整流电路 0 2 ５．２ 电感滤波的晶闸管可控整流
和有源逆变电路
0 3 ５．３ 电容滤波的不控整流电路 0 4 ５．４ 整流电路的谐波和功率因数 0 5 ５．５ PWM整流电路及其控制方
４.６ 三相 SPWM逆变
电路
４.４ 单相 SPWM逆变
电路
交流-直流变换器(整流器)
2
5.1 整流器的类型及性能指标
整流器的类型很多，可归纳分类如下： 1.按交流电源电流的波形可分为： （1） 半波整流。（2）全波整流。 2.按交流电源的相数的不同可分为：
（1） 单相整流。（2）三相整流。
3.按整流电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为： (1） 不控整流。（2）半控整流。（3）全控整流。 4.按控制原理的不同可分为： （1） 相控整流。（2）高频PWM整流。 3
因此
Vrms v VH VD RF 1 Vd
4
2
2.电压脉动系数Sn：
输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值VD之比。
Sn=Vnm/VD 3.输入电流总畸变率THD（Total Harmonic Distortion）：
输入电流中除基波外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比。
图5.1 单相半波不控整流
电源电流中的直流分量很大。 很少实用。
8
5.2.2 两相半波不控整流
（双半波不控整流）
原理及波形分析：
性能优于单相半波不控整流：
正负半波均有输出，整流电压直 流平均值高了一倍；
1 VD
0
2VS sint d t 2
2 VS 0.9VS
7
5.2.1 单相半波不控整流
整流电压直流平均值
1 2
VD
0
2VS sint d t
2
VS 0.45VS
VD只与VS有关，不能被调控； 仅正半周有输出：在一个电源周 期中仅一个电压脉波（脉波数）， 称为“半波”；输出电压脉动大，