電力電子作業(yè)

1、作業(yè)11.1 指出常用器件可達(dá)的功率與頻率能力 SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 頻率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(幾百Hz)1.2 一SCR需承受電流平均值100A, 電壓峰值300V, 選擇其電流電壓定額電壓定額UTIT(AV)：2*300V=600V 電流定額IT(AV)：1.5*100A=150A1.3 簡述SCR正常導(dǎo)通條件, 非正常導(dǎo)通條件正壓,門極觸發(fā); 過壓,過電壓上升率,過溫1,4

2、簡述變流器件常用工作狀態(tài)與損耗種類.工作狀態(tài)：通態(tài)、斷態(tài)、開關(guān)狀態(tài)損耗種類：穩(wěn)態(tài)損耗：通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗 動態(tài)損耗：開通損耗、關(guān)斷損耗作業(yè)22.1 簡述器件驅(qū)動信號基本要求足夠的幅度、陡度、寬度及良好的可靠性、抗擾性、電氣隔離性。2.2 簡述MOSFET、IGBT常用開通與關(guān)斷正壓.MOSFET常用開通電壓為1015V,關(guān)斷電壓為-5-15VIGBT常用開通電壓為1520v，關(guān)斷電壓為-5-15V2.3 SCR器件串聯(lián)并聯(lián)有何作用,有何問題,如何解決增大電壓電流容量;均壓均流;選擇件同參,并均壓電阻,串均流電抗2.4 簡述變流設(shè)備常用過壓過流保護(hù)裝置、元件。過壓保護(hù)裝置、元件：避雷器、緩沖電路

3、、RC過電壓抑制電路、反阻斷式RC電路、雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管等。過流保護(hù)裝置、元件：快速熔斷器、直流快速斷路器、過電流繼電器思考判斷題1開關(guān)器件 主要工作在開關(guān)狀態(tài), 關(guān)斷比導(dǎo)通容易( - ), 斷態(tài)損耗比通態(tài)損耗大( -).高頻時開關(guān)損耗比通態(tài)損耗大(+). 按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按頻率能力比較是SCR <FET<IGBT（ -）. SCR,FET為電流驅(qū)動( - ), IGBT為電壓驅(qū)動(+). 器件串聯(lián)目的是增大電壓容量( + ), 問題是均流( -)。晶閘管 正常導(dǎo)通條件是：正壓（+）、陽極加觸發(fā)（-）

4、、陽極電流足夠?。?- ），導(dǎo)通后不再需要觸發(fā)(+) 。 過熱會誤導(dǎo)通( + ),不過壓不過熱則不會誤導(dǎo)通( - )保護(hù) 開關(guān)器件常串聯(lián)RC(D)電路用于開關(guān)緩沖(-) 線路并壓敏電阻可防變流設(shè)備過流（- ）; 線路串熔斷器可防過壓（-）。作業(yè)33.1 單相全控橋:U2=220V, R=5 , a=60° (1)畫ud,id,i2；計(jì)算Ud，Id Ud=0.9U2 cos+1/2=0.9*220*(cos60°+1)/2=148.5V Id=Ud/R=148.5V/5=29.7A (2)加串大L,畫ud,id,i2 ；計(jì)算Ud，Id，I2。Ud=0.9*220cos=0.9

5、*220*cos60°=99V; Id=Ud/R=99V/5=19.8A (3)接（2）：Idm=50A,選管電壓電流定額。電流定額IT(AV)=1.5*Idm/2=1.5*50/2A=37.5A電壓定額UT=2*2*U2=2*1.414*220=622.16V;(1) (2) 3.2 三相全控橋U2=110V, L極大,Rx=0.1,R=0.5 (1) 畫等效電路 (2) =60°, 反電勢Em=100V,求: (a)Id,Ud,*;輸出功率P;功率因數(shù).(b)畫ud,idUd=2.34*U2cos=2.34*110*cos60°=128.7V; Id=(Ud-

6、Em)/(Rx+R)=(128.7-100)/(0.1+0.5)A=47.8AUd=Ud-Rx*Id=(128.7-0.1*47.8)V=123.9V,P=Ud*Id=123.9*47.8=5.92KW;=0.955cos=0.955*cos60°=0.4775 (3) =120°,反電勢Em= -140V,求: (a)Id,Ud,*; 輸出P,功率因數(shù); (b)畫ud,idUd=2.34*U2cos=2.34*110*cos120°=-128.7V;Id=(Ud-Em)/(Rx+R)=(-128.7-(-140)/(0.1+0.5)A=18.8AUd=Ud-Rx

7、*Id=(-128.7-0.1*18.8)V=-130.6V,P=Ud*Id=-130.6*18.8=-2.5KW;=0.955cos=0.955*cos120°=-0.4775 (4)Idm=100A,選管電壓電流定額電流定額IT(AV)=1.5*Idm/3=1.5*100/3A=50A電壓定額UT=2*6*U2=2*2.449*110=538.78V;整流電路測試題整流電路控制角越小則Ud越高( +); 越近90°功率因數(shù)越高( - )。Ud數(shù)值越高,功率因數(shù)越低(-).負(fù)載串電感可減小電流脈動( + ),輸出電壓會升高( - ).整流器RLE負(fù)載時Ud=Udmcos(

8、 - ),有效范圍為090度( - ).整流器電流斷續(xù)時,則輸出電壓Ud降低 ( - )。整流器交流側(cè)電感使換流減慢（+),等效為有功耗內(nèi)阻( - ),使輸出電壓升高( - )。*單相全波整流諧波直流側(cè)是2倍次（ + ），交流側(cè)是偶次( - )。三相全波整流直流側(cè)是6k±1次（ + ）,交流側(cè)是奇非3次( +)。移相多重整流器可減小諧波（ + ）；程控多重整流器可提高功率因數(shù)（ + ）。有源逆變將直流電變?yōu)榻涣麟姡? ）,直接驅(qū)動交流負(fù)載（ -）。逆變失敗指由于換相失敗，Ud降低使Id降低（ - ） 。作業(yè)4.1 電力電子器件有哪幾種換流方式? 晶閘管在整流、斬波與逆變電路中是何種換

9、流換流方式：器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流晶閘管在整流電路中是電網(wǎng)換流，在斬波電路中是負(fù)載與強(qiáng)迫換流，在逆變電路中是負(fù)載與強(qiáng)迫換流 .2 電壓型與電流型逆變電路各有何特點(diǎn)?電壓型逆變電路主要特點(diǎn)：開關(guān)器件少,但需電容;輸出自動平衡,無直流分量；輸出電壓(電源利用率)低;不能輸出0壓調(diào)有效值電流型逆變電路主要特點(diǎn)：直流側(cè)串大電感，近電流源，電流平穩(wěn)；交流側(cè): 電流為矩形波，容性負(fù)載電壓近正弦波；負(fù)載無功由負(fù)電壓反饋到直流側(cè),由電感緩沖，不需逆導(dǎo)二極管. .3 單相電壓與電流型逆變器分別驅(qū)動感性容性負(fù)載,畫交流電壓電流uo,io .4 畫三相電壓型逆變器負(fù)載線相電壓波形 標(biāo)出輸出線相基波電

10、壓有效值。 - UL1=0.78Ud , UP1=0.45Ud .5 多重多電平逆變電路有何作用?改進(jìn)輸出電壓電流波形,減小諧波自測有源逆變交流側(cè)是交流電源（ + ），無源逆變交流側(cè)是電機(jī)（ - ）.三相電壓型逆變器負(fù)載電壓是階梯波（+），負(fù)載負(fù)功以負(fù)電壓回饋（ - ）， 開關(guān)器件要反并二極管（ + ）。三相電流型逆變器負(fù)載電壓是矩形波（ - ），負(fù)載負(fù)功以負(fù)電壓回饋（ + ），開關(guān)器件要反并二極管（ - ）。 感性負(fù)載時可對晶閘管開關(guān)作負(fù)載換流（ - ）v 斬波器作業(yè)（電力電子作業(yè)5）5.1 畫降壓、升壓斬波器電路圖，標(biāo)出期間電流流向。降壓斬波器電路圖 降壓斬波器電路圖 5.2 降壓斬波器E

11、=36V,R=0.5,L有限(無電容波波） (1) =0.7, 反電勢Em=20V, 電流io連續(xù).計(jì)算Uo,Io.解：Uo=E=0.7*36V=25.2V, Io=(Uo-Em)/R=(25.2-20)/0.5A=10.4A (2) =0.7, Em升到27.8V，造成斷流比=0.1,畫uo,io波形; 計(jì)算Uo,Io。 如圖：Uo=E+Em=(0.7*36+0.1*27.8)V=27.98V Io=(Uo-Em)/R=(27.98-27.8)/0.5A=0.36A5.3 如降壓斬波器E=36V,L=15mH,f=1KHz,求最大電流脈動Im。解：Im= E/(8fL)=36/(8*1*15

12、)A=0.3A5.4 升壓斬波器E=36V, 驅(qū)動R并C負(fù)載,=0.2, 電流iL平穩(wěn).計(jì)算輸出電壓Uo.解：Uo=E/(1-)=36/（1-0.2）V=45V5.5 橋式四象限斬波器已知1=2/3,負(fù)載Io=0. 畫uo,io波形,標(biāo)出io各階段導(dǎo)通的器件(V/D) 斬波器自測試題1 降壓斬波器輸出io連續(xù)時，Uo=*E（ + ）； 斷續(xù)時Uo降低( - ).2 斬波器電流脈動與開關(guān)頻率成正比( - );=1時最大( - ).3 升壓斬波器iL連續(xù)時，Uo=*E（ - ）; iL斷續(xù)時電路不能工作( - ).4 增大時，降壓斬波器輸出電壓增大（+ ），而升壓斬波器輸出減?。?-）.5 觸發(fā)V

13、反并D的橋臂時,V不一定導(dǎo)通（ - ），該橋臂不一定導(dǎo)通( - ).6 二或四象限斬波器輸出電流一定連續(xù)( + ）。7 12V蓄電池驅(qū)動30個LED,應(yīng)用降壓斬波器( - ).8 直流300V驅(qū)動30個LED,應(yīng)用升壓斬波器( - ).作業(yè)66.1 單相交流220V調(diào)壓電路（1）負(fù)載R=10，=60o、90o a 求輸出功率與電壓、電流有效值解：=60o時， =90o時，P=80%*Ui2/R=0.8*2202/10W=3.87KW ; P=50%*Ui2/R=0.5*2202/10W=2.42KWU=0.8*Ui=0.9*220V=196.8V ; U=0.5*Ui=0.707*220V=1

14、55.6VI=U/R=196.8/10A=19.7A ; I=U/R=155.6/10A=15.6Ab 用萬用表測量值為I=17、12A，為什么？電流非正弦,測不準(zhǔn)（2）負(fù)載5+j5，按最大功率選擇雙向晶閘管電壓電流。解：Im=Ui/(52+52)=220/(52+52)=31.1A管電流Iv=(23)*31.1A=60-90A管電壓Uv=(23)*311V=600-900V.2 畫晶閘管交流分檔調(diào)壓主電路 解：如右圖交交變流自測題1 交流調(diào)壓電路越大：輸出功率越大（ - ）；功率因數(shù)越低（ + ）。2 交流調(diào)壓電路，RL負(fù)載電流諧波低于R負(fù)載（ + ）。3 三相Y/Y交流調(diào)壓中，3相導(dǎo)通時負(fù)

15、載電壓為電源相電壓（ + ）；2相導(dǎo)通時為電源線電壓（ - ）。4 交流調(diào)功與調(diào)壓主電路相同（ + ），控制電路也相同（ - ）。5 調(diào)壓電路響應(yīng)快（ + ）。調(diào)功電路適于小慣性負(fù)載（ - ）。6 整流式交交變頻輸出頻率低（ + ），主要用于大容量（ + ）、高速交流電機(jī)（ - ）調(diào)速。7 教室常用風(fēng)扇無級調(diào)速器是何種變流電路_調(diào)壓_;還可用何種變流電路:_調(diào)功_。作業(yè)71 PWM含義是:脈沖脈寬調(diào)制,基本原理是_沖量面積等效原理_。2 簡畫載波調(diào)制的SPWM電壓和感性負(fù)載電流的頻譜.電壓頻譜 ： 電流頻譜： 3 (1)寫出空間合成向量電壓方程、磁鏈控制方程。 (2)設(shè)ABC為3、11、7點(diǎn)鐘

16、方向，畫u1-u8； (3)如為9點(diǎn)鐘方向順時鐘轉(zhuǎn)，求驅(qū)動電壓向量及導(dǎo)通開關(guān)。解：(1)空間合成向量電壓方程：es=us-isR 磁鏈控制方程:s=usTc(2)如圖(3)按轉(zhuǎn)向超前90度建u參考軸，用u軸前后電壓向量控制運(yùn)動。如圖：驅(qū)動電壓向量為u3時正轉(zhuǎn)增磁，導(dǎo)通開關(guān)為234；驅(qū)動電壓向量為u2時正轉(zhuǎn)減磁，導(dǎo)通開關(guān)為123。uu3u24 (1)畫電流閉環(huán)單相全橋PWM整流系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (2) i過大/過小時, uAB=?/?解：（1）如下圖：（2）i過大時，uAB=-Ud i過小時，uAB=+UdPWM自測題PWM含義是: 脈沖脈寬調(diào)制,基本原理是_沖量面積等效原理_。PWM可模擬任意高/低頻

17、調(diào)幅波，同時伴有高/低頻諧波SPWM電壓波高頻諧波是大/小幅值，感性負(fù)載電流高頻諧波是大/小幅值滯環(huán)控制電流PWM跟蹤:電路復(fù)雜/簡單；響應(yīng)快/慢；諧波分布寬/窄空間向量控制:開關(guān)損耗大/小，輸出電壓高/低。PWM整流電路:有升/降壓斬波特性,輸出Ud</>交流峰值電壓網(wǎng)側(cè)電流可控制為網(wǎng)頻基波/諧波，可控制為有功/無功。8軟開關(guān)作業(yè) 1 簡述變流裝置高頻化優(yōu)點(diǎn)、問題、解決方法。小型化;開關(guān)損耗、電磁干擾增大;軟開關(guān)技術(shù) 2 簡述理想軟開關(guān)過程與特點(diǎn)。0壓導(dǎo)通0流關(guān)斷;開通和關(guān)斷0損耗0噪聲 3 簡述常用軟開關(guān)過程與特點(diǎn)。 0壓導(dǎo)通0壓關(guān)斷;導(dǎo)通0損耗0噪聲； 關(guān)斷小損耗小噪聲自測變流設(shè)備高頻化可小型化( + ),但響應(yīng)變慢（ - ）。理想軟開關(guān)過程是：0流關(guān)斷（ + ) ， 0流（ - ）導(dǎo)通。常用0壓軟開關(guān)電路中開關(guān)器件并C（ + ），實(shí)現(xiàn)0流導(dǎo)通（ - ）；反并D