第8章 组合变流电路s
第八章 电气主接线的设计与设备选择s
I
2
Rtima.np
（8-6）
0
0
周令期短分路量次假暂想态时电间流可I″表与示Iω为的比为tβima″.p ， 即I12βt0k I″pt=2
dt （8-7）
I″/Iω，可
根据短路电流周期分量的变化曲线作出β″与tima.p的关系曲
线，则周期分量假想时间可按短路电流的实际作用时间t=tk
• 2．短路时导体的发热计算
图8-1表示短路前后导体的温度变化情况。 导体在短路前正常负荷时的温度为θL，设在t1 时刻 发生短路，导体温度按指数规律迅速升高，在t2时刻保护 装置动作将故障切除，这时导体的温度为θk。短路切除后 ，导体内无电流，不再产生热量，只向周围介质散热，最 后冷却到周围介质温度θo。
尽快发挥经济效益。
§8-3 载流导体的发热和电动力
• 一、电气设备的发热 • 二、电气设备的电动力
一、电气设备的发热
电气设备在运行中，电流通过导体时产生电能损耗， 然后转变为热能，一部分散失到周围介质中，一部 分加热导体和电器使其温度升高。
温度超过一定范围后，将会加速导体和电器的绝缘 材料的老化，降低绝缘强度，缩短使用寿命，将会 恶化导电接触部分的连接状态，以致破坏电器的正 常工作。
少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、Ⅱ类负荷 的供电。
• 3. 灵活性
电气主接线应满足在调度、检修及扩建时操作方便， 运行灵活的要求。
• 4. 经济性
电气主接线的经济性主要表现在以下方面：
（1）节省投资。 （2）年运行费小。 （3）占地面积小。 （4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，
a. 发电机全部投入运行时，扣除厂用电后，主变压器应能 将剩余的有功率送入系统。
第8章 高功率因数变流器
第8章高功率因数变流器第4章、第5章和第7章论述的都是设置补偿装置来补偿无功功率和谐波。
对于作为主要谐波源且功率因数很低的整流器来说，抑制谐波和提高功率因数的另一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波且电流和电压同相位。
这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器[165]。
当功率因数近似为1时可称为单位功率因数变流器。
与设置补偿装置来补偿谐波和无功功率相比，在某种意义上说，本章介绍的改进变流器自身性能的方法是一种更为积极的方法。
采用整流器的多重化来减少谐波的方法是一种传统方法。
用这种方法构成的整流器还不能称之为高功率因数整流器，但是它对减少谐波是很有效的，并因而也使功率因数有所提高，所以在本章加以介绍。
这种方法目前仍在广泛应用。
采用全控型开关器件构成的PWM整流器功率因数可接近1，已在某些领域获得应用，这种电路适用于中等容量的整流器。
带斩波器的二极管整流电路也可得到接近1的功率因数，适用于小功率范围，已在各种开关电源中获得了广泛的应用。
此外，一种新型的矩阵式变频电路正在受到人们的关注。
这种变频器中没有中间直流环节，属于直接变频器，它也是一种高功率因数变流器。
8.1 整流电路的多重化和自换相整流电路将几个桥式整流电路多重联结可以减少输入电流谐波，采用自换相整流电路可以提高位移因数。
此外，在晶闸管多重整流电路中采用顺序控制的方法也可提高功率因数。
如把上述方法配合使用，会产生更好的效果。
8.1.1 移相多重联结[101]整流电路的多重联结有并联多重联结和串联多重联结。
在采用并联多重联结时，需要使用平衡电抗器来平衡各组整流器的电流。
对于交流输入电流来说，采用这两种多重联结方式的效果是相同的，因此这里只叙述串联多重联结时的情况。
采用多重联结不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而可减小平波电抗器。
为了简化分析，下面的论述均不考虑变压器漏抗引起的重叠角，并假设整流变压器各绕组的线电压之比为1:1。
第八章逆变电路-(出版社)
6
一、逆变电路的工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。
电和u阻o的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
电阻负载
阻 于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后 阻感负载
7
逆变电路的换相
换相——电流从一个支路向另一个支路 转移的过程，也称为换相。
33
以单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明
V1
Ud + V2
信号波 ur 载波 uc
调制 电路
VD 1
V3
RL
uo
V4
VD 2
VD 3
VD4 图8-10 单相桥式PWM 逆变电路
图6-4 工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补
控制规律：以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断
2) 电网换相（Line Commutation） 电网提供换相电压的换相方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使 其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不 适用于没有交流电网的无源逆变电路。
9
逆变电路的换相
3) 负载换相（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换相方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现
t t
谐波分析表达式也相U 同VT载V6 V性TW2质有
uUV O
t
➢输出交流电流的基波有效值
图5-11
图8-8 电图流5型-1三4 相桥式 逆变电路的输出波形
28
第三节 脉宽调制（PWM）型逆变电路
PWM (Pulse Width Modulation) 脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，
交直交变频的工作原理
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8.1.1
间接交流变流电路原理
整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路 通过对整流电路的PWM控制使输入电流为正弦波， 并使输入功率因数为1。
整流 Ld 逆变
VT1
VT3
Hale Waihona Puke VT5M 3 Ca 电源 b c
U V 负载 W
VT4
PENEC
2
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引言
组合变流电路：是将AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC 四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起 来，以实现一定的新功能。 间接交流变流电路：先将交流整流为直流，再逆变为交 流，是先整流后逆变的组合。
PENEC
14
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8.1.2
3．矢量控制
交直交变频器
异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 传统设计方法无法达到理想的动态性能。 矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将 定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调 速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制，类 似直流调速系统中的双闭环控制方式。 控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。
给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电 压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值uabs，电压频 率控制环节根据uabs及ugt的极性得出电压及频率的指令 信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号， 再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输 出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电 机的转速和转向。
第八章 组合电器和成套电器
2012-6-22
以隔离开关为主体的高压组合电器适用于 110kV及以上的场所。 以断路器为主体的高压组合电器适用于工作电 压为35～110kV的场所。 组合电器有专用的电流互感器。 下面介绍两种产品。
2012-6-22
一、 FN-10型SF6负荷开关环网柜
这是一种将所有高压回路密封在金属壳内、以 SF6气体为灭弧和绝缘介质、采用手动储能弹簧操 动机构的高压组合电器。
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一、GG－1A型固定开启式开关柜 GG－1A型高级开关柜适用于交流50Hz、3～ 10kV三相电力系统，供变、配电站作为接受和分 配电能用。 操作方式有直流电磁操作机构和弹簧操作机构 两种。 它以SN10型少油断路器为主要元件，其它还有 隔离开关、接地开关、真空断路器、熔断器、避 雷器等。 可以凭借这些电器组成上百种主电路方案。
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上图是一成套装置的组合方案，有两路馈电线， 并有供电计量、电压监视和防雷保护等性能。
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高压开关柜中包含部件及其作用 真空断路器：用来开断短路电流，保护下级设备 接地开关：开关检修时候接地 电流互感器：为了给继电器提供电流保护信号，也可用做 测电流 电压互感器：可提供电压也可测电压 复合开关：打开闭合回路 熔断器：开断短路电流 母线 馈线 五防连锁装置 避雷器 带电指示器 风扇--大电流通风不足时候使用 隔离开关
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三、无功功率补偿装置
无功功率补偿装置是能根据电网负荷的功率因 数值、以10－60s的时间间隔自动地投切电容器组、 使电网的无功功率消耗维持最低值的一种电工装 置。 因此，采用无功功率补偿装置可以使电网的功 率因数经常保持在0.95以上。 降低变压器乃至整个电网的功率损耗、降低变 压器所需容量，最终实现节约能源、降低成本和 提高电网供电质量。
电力电子技术-第6-8章习题解析
2.单相交流调压电路带电阻负载和带阻感负载时所产生的谐波有何异同？ 答：两种负载时所产生的谐波次数均为3、5、7…次，都随着次数增加，谐 波含量减少。但阻感负载时谐波含量要比电阻负载时小一些，而且控制角相同 时，随着阻抗角的增加，谐波含量减少。 3.斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特性？ 答：斩控式交流调压电路带电阻负载时的输入为正弦波的交流电压，输出 基波分量和输入电压同相位，位移因数为1。且输出负载电流及电压不含低次 谐波，只含与开关周期T有关的高次谐波。
U1 220
组合变流电路 (3)
3.一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中 R=0.5Ω，L=2mH。试求：
①控制角α的移相范围； ②负载电流的最大有效值； ③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；
解：（1） （2）
ϕ
=
arctan
⎛ ⎜⎝
ωL R
⎞ ⎟⎠
=
arctan
2π
× 50× 2×10−3 0.5
输出星形联结方式中电动机中性点不和变频器中性点接在一起。电动机 只引出三根线即可。因为三组单相交交变频电路的输出联接在一起，其电 源进线就必须隔离，因此三组单相交交变频器分别用三个变压器供电。
组合变流电路 (3)
6.在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？ 答:改善功率因数，提高输出电压。 梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消
电子技术知识小结：第八章 组合逻辑电路
第八章组合逻辑电路 8.1概述组合逻辑电路：现时的输出仅取决于现时的输入时序逻辑电路：除与现时输入有关外还与原状态有关 8.2组合逻辑电路分析 分析步骤：1、由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。
2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。
3、列出输入输出状态表并得出结论。
组合逻辑电路设计（自：已经通过做题体会这种方法了） 分析步骤：1、指定实际问题的逻辑含义，列出真值表。
2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。
3、选择逻辑器件，写出对应的逻辑函数表达式。
４、根据逻辑函数表达式和选择逻辑器件画出电路图。
（自：真值表自己会写出来，但还不会把真值表通过卡诺图转化为逻辑表达式） 几种常用的中规模组合逻辑组件１、加法器（看书，这里还得理解并记住） (1)半加器 (2)全加器 ２、编码器所谓编码就是赋予选定的一系列二进制代码以固定的含义。
（1）二进制编码器将一系列信号状态编制成二进制代码。
n 个二进制代码（n 位二进制数）有2n 种不同的组合，可以表示N=2n 个信号。
（1）三位二进制编码器——八线-三线编码器设八个输入端为I 1~I 8，八种状态，与之对应的输出设为F 1、F 2、F 3，共三位二进制数。
设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，首先要列出状态表，然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图。
86421I I I I F +++=8642I I I I =；87432I I I I F =；87653I I I I F =（2）二---十进制编码器 输入：I 0~I 9。
（３）优先编码器在允许多个输入信号同时有效，只对优先级别最高者编码的编码器。
常用的MSI ：74LS148(8/3线)E 1－使能（允许）输入端，低电平有效。
E 0、C S －使能优先标志输出端，主要用来级联和扩展。
3、译码器I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 I 88-3译码器逻辑图12 3 4 56 7 E 0 A B C CS74LS148E 1译码是编码的逆过程，即将某二进制翻译成电路的某种状态。
哈工大学电力电子习题集6.7.8
U0 =
20 1 Ui = × 220 = 127V 20 + 40 3
U 0 2 127 2 P0 = = = 3226W R 5
（3）
λ = cos ϕ1 = 1
哈尔滨工业大学远程教育
文件:
电力电子技术47.9
电力章 习题（2）
第1部分：填空题 1.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交 交变频电路 。 2.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由输出电流方 向决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据输出电压与电流的方 向是否相同决定的。 3.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路 的输出上限频率约为20Hz 。 4.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即公共交流母线进线方式和 输出星形联接方式 ，其中主要用于中等容量的交流调速系统是公共交流母 线进线方式 。 5.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关 器件是全控型器件；控制方式是斩控方式 。
哈尔滨工业大学远程教育
文件:
电力电子技术47.10
电力电子技术
组合变流电路 (3)
第6章 习题（2）
第2部分：简答题 1.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本工作原理。（略） 2.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？ 答: 交交变频电路的优点是：只用一次变流，效率较高；可方便地实 观四象限工作：低频输出波形接近正弦波。 缺点是：接线复杂，受电网频率和变流电路脉波数的限制输出频率较 低；输入功率因数较低；输入电流谐彼含量大，频谱复杂。 交交变频电路主要用于500kw或 1000kw以上的大功率、低转速的交流 调速电路中。 3.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不 同？ 答：电路结构相同，但工作方式不同： 单相交交变频电路是交流输出，为此两组桥在交流输出的每个周期内都要 切换，且控制角要不断变化，使输出电压按照正弦规律变化。 反并联可控整流电路是直流输出，稳态时控制角不变，只有在电机运行状 态变化时，两组桥才进行切换。
8电路第八章
(2)i1 (ti)1(t)10 1si0n(c1o0s0(1π0t0π3t00 30900)0 )
两个正弦量进 行相位比较时
i2 (t) j101s2i0n0(1 0(01π5 0t)115350 0) 应满足同频率、
(3) u1(t) 10 cos(100 π t 300 ) 同w函1 数、w同2 符
oy y =－/2
wt y =/2
例 已知正弦电流波形如图，w＝103rad/s，
1.写出 i(t) 表达式；2.求最大值发生的时间t1
解 i(t ) 100 c o s (10 3 t y )
100 i
t 0 50 100 c o sy
y π 3
y π
50
t
3
由于最大值发生在计时起点右侧
指数式
o
a Re
e jθ = cosθ + jsinθ | F | a2 b2 三角函数式
F | F | e j | F | (c o s j s in ) a jb
F | F | e j | F |
极坐标式
实 部 R e F a F cos 虚 部 Im F b F sin
F• ej
旋转因子
α
F
0
Re
把复数F沿逆时针旋转θ，F的模值不变
特殊旋转因子
Im
jF
F
π,
2
设 F =| F | e jα =| F | α
jπ
e2
cos
π
jsin
π
j
2
2
0
Re
-j F
F
jπ
e2
| F
| eα
jπ
e2
电路第八章高等教育出版社
I10 0 3o 0A U 122 06o0 V U 238 0 12oV 0
第820-1292/9页/18
■
2.相量图
在复平面上用有向线段表示相量的图
i2 Ic( o ω sy ti) I I yi
wy y u 2 U c( ot su ) U U u
2wLIco wtsy (i9)0
相量形式 I Iyi U wL I yi 90
周期T ：重复变化一次所需的时间。 单位：s，秒
频率f ：每秒重复变化的次数。 单位：Hz，赫(兹)
第280-197/9页/18
■
2.正弦量的三要素 i(t)=Imcos(w t+y)
(1) 幅值(振幅、最大值)Im
反映正弦量变化幅度的大小。
(2)角频率ω
相位变化的速度，反映正弦量变化快慢。
w2f 2T
u u 1 u 2 R e (2 U 1 e jw t) R e (2 U 2 e jw t) R e (2 U 1 e jw t2 U 2 e jw t) R e (2 (U 1 U 2 )e jw t)
U U1U2
U
故同频正弦量加减运算变成对应相量的加减运算。
b a
Im
b
A
|A|
A |A | A ajb 0
a Re
a | A| cosθ
b| A| sinθ
•用计算器实现复数代数形式和极坐标形式的转换
第280-194/9页/18
■
2.复数运算
(1)加减运算——采用代数形式
Im
图解法
若 A1=a1+jb1， A2=a2+jb2