電力電子技術實用復習指導要點

1、第一章 電力電子器件重點和難點：一、電力二極管特性 靜態(tài)特性主要是指其伏安特性，而動態(tài)特性是由于結電容的存在，電力二 極管在零偏置、 正向偏置和反向偏置者三種狀態(tài)之間轉換的時候， 必然要要經(jīng)歷 一個過渡過程，在這些過渡過程中， PN 結的一些區(qū)域是需要一定的時間來調整 其帶電的狀態(tài)， 因而其電壓電流特性不能用通常所說的伏安特性來描述， 而是 隨時間變化的； 電力二極管的正向平均電流是指其長期運行時， 在指定的管殼溫 度和散熱條件下其允許流過的最大公頻正旋半波電流的平均值； 電力二極管的正 向壓降是指在指定的溫度下，流過某一指定的穩(wěn)定正向電流時對應的正向壓降。二、晶閘管的工作原理參見教材P16,

2、當對晶閘管施以正向電壓且門極有電流注入則導通，當對其 施以反相電壓時晶閘管截止， 而把正向電壓改為反向電壓或使的流過晶閘管的電 流降低到接近與零的某一個數(shù)值時晶閘管關斷。三、MOSFETIGBT的工作原理1、電力MOSFE的工作原理（1）截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。 P基區(qū)與N漂移區(qū)之 間形成的PN結J1反偏，漏源 極之間無電流流過。（2）導電：在柵源極間加正電壓UGS當 UGS大于UT時，P型半導體反型成 N型而成為反型層，該反型層形成 N溝道而使PN結J1消失，漏極和源極導電。2、IGBT的結構和工作原理（1）三端器件：柵極G集電極C和發(fā)射極E（2）驅動原理與電力MOSFE基

3、本相同，場控器件，通斷由柵射極電壓 uGE決定。導通：uGE大于開啟電壓 4 GE（th）時，MOSFE內形成溝道，為晶體管 提供基極電流，IGBT導通。通態(tài)壓降：電導調制 效應使電阻RN減小，使通態(tài) 壓降減小。關斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFE內的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。四、電力二極管工作原理 電力二極管工作原理與信息電子電路中的二極管的工作原理時一樣的， 都是以半導體PN結為基礎的，電力二極管實際上是由一個面積較大的 PN結和兩端引 線以及封裝組成的。例題一、如何用萬用表判別普通晶閘管的極性？如何用萬用表判別雙向晶閘管的 極性？答：1、選用RX100檔，

4、當黑筆接某一電極，紅筆依次碰觸另外兩個電極，若 有一次阻值很小， 另一次阻值很大， 則黑筆接的是門極， 在阻值小時紅筆接的是陰極，在阻值大時紅筆接的是陽極2a、根據(jù)T2與G相距較近，正反向電阻僅為幾十 門，而T1-T2、Ti-G為, 選用RX 10檔判斷T1;2b、假設T2、G,用I +、川-方式判別、驗證。例題二、如圖1.1所示，陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形, 電流最大值均為Im ,試計算各波形的電流平均值I 2、 I 3各波形的I d1、I d2、I d3與電流有效值I 1、解：a)b)c)1 .二(Imsin t)2d(wt)=11= 24四、？ +丄 747671m2 i 4

5、2 二1 二Im 、2Im sin td(wt) (1)= 0.54341mId22 2:丄 J：(Imsint)2d(wt)=,兀712= ，42 Im . 310.67411m2、4 2二1 二Id3=02Imd("1 -Im 41.為減少自身損耗，提高效率，電力電子器件一般工作在開關 狀態(tài)。乙在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為通態(tài)損耗 ，而當器件開關頻率較高時, 功率損耗主要為開關損耗。3.電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由控制電路、驅動電路_、 _主電路_三部分組成，由于電路中存在電壓和電流的過沖，往往需添加保護電路。I按內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況，電力電子器件

6、可分為_單極型器件_、_雙極型器件_、_復合型器件_三類。L電力二極管的工作特性可概括為_承受正向電壓導通，承受反向電壓截止_。L電力二極管的主要類型有 普通二極管_、_快恢復二極管_、 _肖特基二極管_。亠肖特基二極管的開關損耗 _小于_快恢復二極管的開關損耗。L晶閘管的基本工作特性可概括為正向電壓門極有觸發(fā)則導通、反向電壓則截止。匹對同一晶閘管，維持電流 IH與擎住電流IL在數(shù)值大小上有IL_大于_IH。10.晶閘管斷態(tài)不重復電壓 UDSM與轉折電壓 Ubo數(shù)值大小上應為，UDSM大于_Ubo。企逆導晶閘管是將_二極管_與晶閘管_反并聯(lián)_ （如何連接）在同一管芯上的功率集成器件。 12_G

7、TO的 _多元集成結構是為了便于實現(xiàn)門極控制關斷而設計的。13. MOSFE的漏極伏安特性中的三個區(qū)域與GTF共發(fā)射極接法時的輸出特性中的三個區(qū)域有對應關系，其中前者的截止區(qū)對應后者的截止區(qū)、前者的飽和區(qū)對應后者的放大區(qū) 、前者的非飽和區(qū)對應后者的 _飽和區(qū)_。14. 電力MOSFE的通態(tài)電阻具有 正溫度系數(shù)。15. IGBT的開啟電壓UG（th ）隨溫度升高而_略有下降，開關速度小于電力MOSFET。堂按照驅動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質，可將電力電子器件分為_電壓驅動型和電流驅動型兩類。17. IGBT的通態(tài)壓降在1/2或1/3額定電流以下區(qū)段具有 負_溫度系數(shù)，在1/2或

8、1/3額定電流以上區(qū)段具有正_ 溫度系數(shù)。18. 在如下器件：電力二極管（Power Diode ）、晶閘管（SCR、門極可關斷晶閘管（GTO、電力晶體管（GTR、電力場效應管（電力MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）中，屬于不可控器件的是電力二極管_，屬于半控型器件的是_晶閘管_，屬于全控型器件的是 _GTO、GTR、電力 MOSFET IGBT ;屬于單極型電力電子器件的有電力MOSFET，屬于雙極型器件的有電力二極管、晶閘管、GTO、GTR，屬于復合型電力電子器件得有IGBT_;在可控的器件中，容量最大的是_晶閘管_，工作頻率最高的是_電力MOSFEJ屬于電壓驅動的是電力MOSF

9、ET IGBT ，屬于電流驅動的是晶閘管、GTO、GTR。19. 電力電子器件的關斷緩沖電路又稱為_du/dt抑制電路_，開通緩沖電路又稱為 _di/dt抑制電路20. 晶閘管從斷態(tài)轉入通態(tài)，觸發(fā)信號移除后，能夠維持導通的最小電流稱之為 _擎住電流.21. 在 GTO、IGBT與MOSFET中，開關速度最快的是 _MOSFET_，單管輸出功率最大的是 GTO，在中小功率領域應用最為廣泛的是IGBT_。22. 電力電子器件的驅動電路一般應具有_控制電路與_主電路 之間的電氣隔離環(huán)節(jié),一般采用光隔離，例如 _光耦 ;或磁隔離，例如 _脈沖變壓器 。23.根據(jù)下面列出的電力電子器件參數(shù)的定義，在空格

10、處填寫該參數(shù)的名稱。參數(shù)定義參數(shù)名稱GTR集電極電流與基極電流之比電流放大系數(shù)3使IGBT能實現(xiàn)電導調制而導通的最低柵射電壓開啟電壓UGE（ th ）維持晶閘管導通所必需的最小陽極電流維持電流Ih24. 電力電子學由 電力學 _、電子學和控制理論交叉而形成的學科。25. 按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度，可以將電力電子器件分為以下三 類；_不可控型_、_半控型 和 全控型 。26.設GTO的電流關斷增益為5,如果該器件要關斷直流500A的電流，關斷時門極負脈沖電流的峰值應不小于A。27.IGBT的開啟電壓一般為 V。28. 從晶閘管的物理結構角度，回答下列問題: 1）分析為什么晶

11、閘管一旦觸發(fā)導通之后，就可以自鎖導通，而不再需要觸發(fā)電流?2）為什么晶閘管導通之后，門極就失去控制作用，不能控制器件關斷?29. 圖2中畫出了有、無 RCD緩沖電路時，晶體管關斷過程中的電壓電流變化軌跡。當有 RCD緩沖電路時，回答下列問題：1）晶體管關斷時應按照那條電壓電流線（工作點軌跡）轉移？并說明理由。2）在該軌跡線上標出工作點轉移的方向，并說明理由。30. 請在正確的空格內標出下面元件的簡稱：電力晶體管_GTR 可關斷晶閘管 GTO.;功率場效應晶體管_MOSFET_;絕緣柵雙極型晶體管IGBT ; IGBT是 MOSFET 和 GTR的復合管。31. 晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是_要有足

12、夠的驅動功率_、_觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高_和_觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步二32多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮_均流一的問題，解決的方法是串專用均流電抗器。33. 有一晶閘管的型號為 KK200 9，請說明KK _快速晶閘管200表示表示200A _, 9 表示900V_。34. 型號為KS100-8的元件表示_雙向晶閘管晶閘管、它的額定電壓為_800V_伏、額定有效電流為_ 100A_。35. 當溫度降低時，晶閘管的觸發(fā)電流會一增加_、正反向漏電流會_下降一；當溫度升高時，晶閘管的觸發(fā)電流會一下降正反向漏電流會_增加一。36. 由晶閘管構成的逆變器換流方式有 負載一換流和強迫（脈沖）換流。3

13、7. 一般操作過電壓都是瞬時引起的尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護方法是一阻容保護_而對于能量較大的過電壓，還需要設置非線性電阻保護，目前常用的方法有壓敏電阻和硒堆_。38. 晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項基本要求？答：（1）觸發(fā)信號應有足夠的功率。（2）觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導通。（3）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。39. 晶閘管穩(wěn)定導通的條件（）A、晶閘管陽極電流大于晶閘管的擎住電流B、晶閘管陽極電流小于晶閘管的擎住電流C、晶閘管陽極電流大于晶閘管的維持電流40.某晶閘管，若其斷態(tài)重復

14、峰值電壓為D晶閘管陽極電流小于晶閘管的維持電流500V,反向重復峰值電壓700V,則該晶閘管的額定電壓是（）A500VB 600VC 700VD1200V42. 下圖所示的是（A. SCR B. GTO）的理想驅動信號波形。C. GTR D. P.MOSFETE. IGBT41.(）存在二次擊穿冋題。A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFETE. IGBT43. IGBT綜合了（）和（）的優(yōu)點，因而具有良好的特性。A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET F.電力二極管44.圖1是的典型驅動電路？A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOS

15、FET0V245.計算 MOSFE功率損耗：Pon+Ps=l R+Ef46.型號為KS100-8的元件表示 雙向_晶閘管、它的額定電壓為 _800V_、額定電流為_100A_。第二章整流電路重點和難點:、單相橋式全控整流電路波形分析及參數(shù)定量計算1、帶電阻負載的工作情況（1）電路結構如圖2.1所示2疋蠢-U- n圖2.1（2）工作原理及波形分析如圖2.2所示VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2,得到觸發(fā)脈沖即 導通，當u2過零時關斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈 沖即導通，當u2過零時關斷。圖2.2（3）數(shù)量關系5 二丄一' 2U

16、 2 sin td( 4) = 2 2U21 :s=0.9 12、帶阻感負載的工作情況（1）電路結構如圖2.3所示圖2.3(2) 工作原理及波形分析如圖2.4所示u2過零變負時，晶閘管 VT1和VT4并不關斷。至s t= n +a時刻，晶 閘管VT1和VT4關斷，VT2和VT3兩管導通。VT2和VT3導通后，VT1和 VT4承受反壓關斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉移到VT2和VT3上,此過 程稱換相，亦稱換流。圖2.4sin，td( t)".9U2COS：d解：波形如圖2.5所示(3) 數(shù)量關系例題一、已知全波整流電路由一只晶閘管 和一只二極管組成，U2=220伏，：=60， 求

17、：(1)Ud表達式Ud、id波形UVT、UVD波形00UVDII 丿“I0UVT2 2U2COT2 2U2圖2.5I H2U 2 sin，td，t 2二： 2 2Ud3 cos：2 sin td t = 0.45U 2 -2 2 2例題二、具有中點二極管的單相半控 橋式整流電路如圖所示。求：=90時的UdUd表達式Ud max、 UdminUVT1、UVD3波形解：設在:的期間，V、VT2未 觸發(fā)導通，電路正半周時，下面一組 變壓器二次電壓U2工作，VD3和VD2 導通；負半周時，上面一組變壓器電壓U2工作，VD3和VD1導通。當在某時刻觸 發(fā)VD1、VD 2使之導通時，電路恢復為單橋相式半控

18、整流電路，Ud的波形如圖所 示。、：=90時的Ud如圖2. 6所示。、1 aUd2U 2 sin cotdcot + |l；T2/2U 2 sin ctdcot2tl a 2U2（3 cos：）兀、4血：=0 時Udmax： U222r U d min U 2:-=n 時圖2.6例題三、單相橋式全控整流電路，大電感負載,U220V，尺=4，試計算當-=60時，輸出電流電壓的平均值。如負載端并接續(xù)流管，其中 多少？并求流過晶閘管和續(xù)流管的電流平均值、有效值。Ud、I d又為U d = 0.9U 2血解：接續(xù)流管21 COS48.5VRd1 d'd Rd = 148'54 =37.

19、125Aji -aId =12.375An -ald =21.4A= 12.375A2：:2 -Id= 21.4A2考慮安全系數(shù)UTe =2 2丄=3769.7VU d = 0.9U 2COSa = 0.9 乂 220 乂 1 = 99V未接續(xù)流管：2Id="4 二 24.8A例題四、某電阻負載要求0 24V直流電壓，最大負載電流Idmax =30A，如用220V 交流直接供電與用變壓器降壓到 60V供電，都采用單相半波相控整流電路，能否 滿足要求？試比較兩種供電方案的晶閘管的導通角、 額定電壓、電流值、變壓器 二次側的功率因數(shù)以及對電源要求的容量。解：220V直供:U =0.45U

20、2 1 COs :cos1 = -0.50.45 疋 220二=120則導通角"二- ：=60KfUTeIT(AV)= 30777%.57 =53A二 sin 2：亠 2二(二-：)2.778.2(1 cos ：)=(2 3) 2U 2 = (2 3) . 2 220 二 622V 933VS=IU2 =220 2.78 30 =18.35KVA,si n 2aCOS4二ji -a= 0.31360V直供:2 24COS :0.45 60一1 二 0.78UTeKfS C“713.2(1 cos：), =39=(23) 2U2 =169.7V 254.6VS=IU2=Kf 30 60

21、 =3.08KVAIt(av1.7130(.532.7Acos = 0.685例題五、某電阻負載，R=50Q,要求U在0600V可調，試用單相半波與單相全 波二種整流電路，分別計算：晶閘管額定電壓、電流值；連接負載的導線截 面（導線允許電流密度j=6A/mm）;負載電阻上消耗的最大的功率。解：單相半波U0.45U21 cos'當;-=0時Udmax最大U2 =600-0.45 2=1333VId=L±=型=12A負載電流尺50負載電流有效值1二KfId =1.57 12=18.84A,c 1.57X2I t(av)- 224AT( )1.57取 30A S > l/j=

22、18.84/6=3.14mm 2 P=I Rd=18.842 X 50=17.75KW單相全波Ld - 0.9L21 COS：d 2 2600U 2 =667V當a =0時 0.9晶閘管承受的最大反壓Urm 2U2貝U Ure=2LRM360Id負載電流仏二型=12AR,50負載電流有效值I 二 Kf Id =1.11 12 =13.32AIdT T=6A流過晶閘管的平均值由于流過晶閘管的電流波形系數(shù)為1.57 貝 U1 T(AV) - 21 dT = 12A取20 S > I/j=13.32/6=2.22mm 22 P=I R=13.322 X 50=8.87KW例題六、阻感性負載，電

23、感極大，電阻 半控橋電路，輸入電壓U2=220V，當控制角 值IdT有效值It，流過續(xù)流二極管電流平均值iDd有效值Id。 解：整流平均電壓Rd=5，電路為具有續(xù)流二極管的單相:=260°時，求流過晶閘管平均電流1 COS-= 0.9 2201 COS60 =149VL=0.9U222土 =30A負載平均電流：I d= &5流過晶閘管電流平均值I dT=二 Id=°30 = 10AId = 17.3A電流有效值I T= 2二260|d = x30 =10A流過續(xù)流二極管電流平均值I D尸二180260I d30 = 17.3A有效值I。尸二180例題七、單相半控橋式

24、整流電路帶電阻性負載，已知Ui=220V, Rd=4，要求整流電路的直流輸出電流Id在025A之間變化，求(1) 變壓器的電壓比；(2) 若導線允許電流密度J=5A，求連接負載導線的截面積；(3) 若考慮晶閘管電壓、電流取2倍裕量，選擇晶閘管額定值；(4) 忽略變壓器勵磁功率，求變壓器的容量；(5) 計算負載電阻Rd的功率；(6) 計算：=0O電路的功率因素。解：Ud max = I d max Ki = 254 = 1 0X3Ud少U12 2 0 cU2 工 d =111VK-220.9U2111I = KfId =1.11Id =1.11 25 = 27.75Ac I 27.75 w 2S

25、5.6mmJ5ITIdIt（AV 廠 21.57= 22 = 25A（1 分）5 =2.2U2i=314VPd =1 2Rd =27.752 4 =3.08KwS2 二 U2I2 =111 27.753.08KV A下J 1兀"cossin 21Y2兀兀例題八、單相橋式半控整流電路接電阻性負載，要求輸出整流電壓0-100V連續(xù)可調，30V以上時要求負載電流達到20A。采用220V變壓器降壓供電，最小控 制角Gmin=30° °試求：(1) 交流側電流有效值及變壓器容量；(2) 選擇晶閘管的型號。解:單相橋式半控整流電路接電阻性負載當控制角為最小時，對應的的整流輸出

26、電壓為最大值U22U d max2 100-119V0.91 cos： min 0.91 cos30當Ud=30V時，所對應的控制角：ocos楚亠 亠-0.440.9U20.9x119二=116當：=116°時，要保證整流電路輸出電流為 20A，所需變壓器一，二次側電 流有效值為最大，變壓器二次側電流有效為Id 20I U221191180 -116.sin 2g 十=I sin 232 +=38AR 2二:1.5 2 二180變壓器一次側I1= =20.55A220U1SU1I220 20.55=4.5KVA選擇晶閘管時，也應以最大。角考慮，即a=116°流過晶閘管電流有

27、效值I1sin2： 4 二-1 丨2 =26.87A2It(AV)咅血晶閘管承受最大電壓為Um八2*119=168.3V 例題九、單相橋式半控整流電路。由 220V經(jīng)變壓器供電，負載為大電感性并接 有續(xù)流二極管。要求輸出整流電壓 2080V連續(xù)可調，最大負載電流為20A，最小控制角«min=30°試計算晶閘管、整流管、續(xù)流二極管的額定值以及變壓器容2Ud max解：（1）當輸出電壓Ud=80V時，對應的控制角為最小 « min=30°d max 2 80U295.3V0.9（1+cos%n）0.9（1+cos30 ）當輸出電壓Ud=20V時，對應控制角:

28、為最大，其值為c°Smax就“一1 一0.53J MAX =1223考慮最嚴重的工作狀態(tài)是在:min=30°時。晶閘管電流有效值為:1180 -30ItId-20 = 13A2 二3601 T(AV)晶閘管通態(tài)平均電流It (av)為8.3A1.57因為整流二極管電流波形與晶閘管一樣， 所以其電流有效值和通態(tài)平均電流 與晶閘管相等。（2）考慮最嚴重的工作狀態(tài)a max=122.3 °續(xù)流二極管VD的有效值和通態(tài) 平均電流1 VD：ldTtCo320"6.5Al VD(AV)-仏 10.5A1.57考慮最嚴重的工作狀態(tài)，在:min=30°時，變壓

29、器二次側電流有效值12最大。12兀-aId180 _3020 =18.3A180S =u2l2 =95.3 18.3 =1744VA例題十、單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1" , L=： , E=40V, U2=100V,LB=0.5mH，當=60時，求Ud、Id與 的數(shù)值。解:考慮Lb時Ud = 0.9U2 cos=UdUd2XbIq,Ud -E1廠R解方程組得:5 JR 0亠2込：2Xbe =44.55/R 2XbUd = 0.455Vl d 二 4.55Aco)十cos(60 + )=0.4798換相重疊角= 61.33 -60 =1.33例題十一、單相半波可控整流電路中，

30、脈沖間隔二()，晶閘管最大導通角日max=()，晶閘管承受的日max=()，晶閘管可以承受的最大電壓Udm=()，整流電壓的脈動次數(shù) m=()。)，晶閘管最大導通°max =)，整流電壓脈沖次數(shù)答：2-，二，2U2，1 例題十二、單相橋式電路中脈沖間隔=()，晶閘管承受的最大電壓Udm=(m=() o答：二，二，.2U2，2)，電流開例題十三、電阻性負載：單相橋式電路，脈沖移相范圍：=(始斷續(xù)時/ =() o答：單相橋式0二，0o、三相半波可控整流電路波形分析及參數(shù)定量計算1、電阻負載(1) 電路結構如圖2.7所示流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成圖2.7(2) 工作原理及波

31、形分析如圖2.8所示：=0°時的工作原理分析變壓器二次側a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電圖2.8(3) 數(shù)量關系:V 30°時負載電流連續(xù)；：2U2Sin 也(7)=3«6 ：J71U2 cos： = 1.17U2 cosl:30°時負載電流斷續(xù)-.2U 2sin，td(t)二3 2U2 1 cos( ) = 0.675 1 cos( ) 訂2 二 IL6_62、阻感負載(1) 電路結構如圖2.9所示圖2.97?(2) 工作原理及波形分析：V 30°時：整流電壓波形與電阻負載時相同。:>30°時(如：=60&#

32、176;時的波形如圖2.10所示)。u2過零時，VT1不關斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，ud波形中出 現(xiàn)負的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線圖 2.10（3）數(shù)量關系Ud =1.17U2 cos：三、三相橋式全控整流電路波形分析及參數(shù)定量計算1、電阻負載（1）電路結構如圖2.11所示¥1¥7八耳叫VT4VT(VT;d,圖 2.11（2）工作原理及波形分析如圖2.12所示當：< 60°時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形形 狀一樣，也連續(xù)；當:>60°時，ud波形每60°

33、中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值；帶電阻負載時三相橋式全控整流電路 :角的移相范圍是120°(3) 數(shù)量關系： 60°時負載電流連續(xù)1空七廠Ud 二-3. 6U 2 sin td( t) =2.34U2COS：3-3： 60°時負載電流斷續(xù)3尹廠I兀Ud6U2Sin td( t) =2.34U2 1 cos ：)時段ImIVVVI 1共陰極組中導通 的晶閘管VT】VTvt3VTjVT,vt5共陽極組中導通 的晶閘管vt2vt4vt4vt6整流輸出電壓叫町玄 %叫地叫%2、阻感負載（1）電路結構（2）工作原理及波形分析：<60°時ud波形連續(xù)，工作

34、情況與帶電阻負載時十分相似。區(qū)別在 于：得到的負載電流id波形不同。當電感足夠大的時候，id的波形可近似 為一條水平線。:>60°時阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同。電阻負載時，ud波形不會出現(xiàn)負的部分。阻感負載時，ud波形會出現(xiàn)負的部分。帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的:角移相范圍為90°。（3）數(shù)量關系1罟七廠 Ud3 6U 2 sin td（，t） =2.34U2COS：兀3四、可控整流電路有源逆變的工作條件和工作原理產(chǎn)生逆變的條件（1）有直流電動勢，其極性和晶閘管導通方向一致， 其值大于變流器 直流側平均電壓。（2） 晶閘管的控制角n /2，使Ud為負

35、值。五、踞齒波觸發(fā)電路原理同步信號為踞齒波觸發(fā)電路大致需要以下幾個步驟：a.脈沖形成環(huán)節(jié)；b.鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)；c.同步環(huán)節(jié)；d.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。VT1VD1例題一、如圖為二相零式可控整流電路， 直接由三相交流電源供電，試求：=60時的u波形Ud表達式晶閘管的移相范圍Ud max、 Udmin解：（l）：v 120 以及 120 <： < 150 時的ud波形如圖所示Ud：2U2UdW : w 120o0 120o: w 150o 0 w 一 w 120 時1 5 二6、2U2 sin td t2. 2U2 (1. 3 cos ：)2 二120 W ： W 150 時U

36、d 二JT L1fH<2U2 si ncctdcot 6LU d3 2U 22 IL0二"2(23 - 3sin(： -§)晶閘管的移相范圍150：=0 時 Udmax=184.8 伏：=150 時 Udmin=99 伏sin®td®t + J6 j2U2Sin®td®t + J；72U2 sin®td®t "a 6例題二、如圖所示的二相式可控整流電路，直接由三相電源供電，試求:VD1VT4MK5kMH(1) a =90o時Ud的波形(2) 推導Ud的計算公式(3) 晶閘管的移相范圍(4) Ud m

37、ax、Udmin解：(1)t5 二Ud 157：3(4)22 U2 13 cos:2 二b. 150°w：w 3000-1 Ud. 1j ：,'2U 2 sin td t5 二.二_6 6I2兀)七點 Udmax =U2(2+V3)=0.84U2當：=0時當用=5 二/3 時 U d min = 0La-血 (=U2 1 + cos©dmax6、2U2sin ，td，t . 2U 2 sin(t-2 )d ta空36例題三、三相半波可控整流電路，電壓極大，電阻Rd=2 , U2=220V,當:=60 , 求出接續(xù)流二極管和不接續(xù)流二極管兩種電路結構下的整流電壓， 整

38、流電流并選 擇晶閘管。解：接續(xù)流二極管U2 1Ud=0.675-+町1 cos(- IL 6TOO=0.675)=135V3蟲二空=67.5A ld= Rd150 -It=360150 一 60 67S33.75A360晶閘管：In>Un>匕 31 42(1.52) 1.57A(23)6U2 =7001000V不接續(xù)流二極管Ud=1.17U2COs60 = 117VId=58.5A|T= 3Id358.33.75A晶閘管：In >( 1.52)丄=311-5742AUn >( 23)6U2 = 7501000V例題四、三相全控橋式整流電路，Ld=0.2H, R=4,要求

39、U從0220V之間變化 試求：不考慮控制角裕量時，整流變壓器二次相電壓。計算晶閘管電壓、電流值，并選擇晶閘管型號。（安全裕量取2倍）。變壓器二次電流有效值丨2。計算變壓器二次側容量Seo：=0時電路功率因數(shù)cos o當觸發(fā)脈沖距對應的二次側相電壓波形原點多少電角度時，U已為零解： U d - 2-34U 2 cos-當 _：i=0 時 Udmax=220V220U 294V2.34IdUdRd竺55A4流過晶閘管的電流平均值1 dT1 2 二亍 |d =183A流過晶閘管的電流有效值1 12 233Id| d1It(av) -2:-40.4AU31.57取 50A最大反向電壓為6U2 = 23

40、0Vut -2 230 =46°/取 500V 選擇 KP50-5J弘¥7飢=0.816江55 = 44.88A 2二一333 S2=3U2l2 =3 44.8 94 =12.66KVA R 二 lU =55 220 =12.1KVAPd12.1 f ccos 0.956S212.66當觸發(fā)脈沖距對應的二次側相電壓波形原點120電角度時，U為零。例題五、某晶閘管可逆供電裝置為三相半波接線，變壓器二次相電壓有效值為 230V，R=0.3，電動機從220V、20A穩(wěn)定的電動狀態(tài)下進行發(fā)電機再生制動, 要求制動初始電流為40A，試求初始逆變角一：應多大？解：U 二E ldRE =

41、220 -20 0.3 = 214VE =1.17U2cosldR214 -40 0.3cos0.751.17x230=41.40例題六、三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載，U2=100V, R=1門，LB=lmH， 求當=30時、E=50V時Ud、Id、 的值。解：考慮Lb時Ud =1.17U2COS - Ud=U3XbIq2 二Ud -E解方程組得：-94.63V2 二R 1.17J2cos= -3XbE2 兀R+3XbUd =6.7VI d 二 44.63A(屮、2IdXB cos cos+)=<6U 2cos(30 +)=0.752換相重疊角丄41.28 -30、11.28例

42、題七、三相全控橋式整流電路，整流變壓器為 /Y-7連接，觸發(fā)電路為 NPN 型鋸齒波移相（電路要求工作在整流和逆變狀態(tài)），考慮鋸齒波起始端的非線性，留出60°裕量。此外，同步變壓器TS二次電壓Us經(jīng)阻容濾波后為Us'再接到觸發(fā) 電路，Us'滯后Us 30°，試求：(1) 要求鋸齒波底寬多少？(2) 同步信號USA與對應晶閘管陽極電壓UA的相位關系；(3) 畫出矢量圖、確定同步變壓器的鐘點數(shù)。解：(1)踞齒波底寬240°(2) 信號Us a滯后對應晶閘管陽極電壓Ua 150°，同步信號Usa滯后對應 晶閘管陽極電壓Ua 1200(3) 共陰

43、極組： /Y-11、共陽極組： /Y-5例題八、三相全控橋式整流電路，整流變壓器為Y/Y-6連接，觸發(fā)電路為PNP型 鋸齒波移相(電路要求工作在整流和逆變狀態(tài))，考慮鋸齒波終止端的非線性，留 出600裕量。此外，同步變壓器TS二次電壓Us經(jīng)阻容濾波后為Us'再接到觸發(fā)電 路，Us'滯后Us30°，試求：(1) 要求鋸齒波底寬多少？(2) 同步信號Usa與對應晶閘管陽極電壓Ua的相位關系；(3) 畫出矢量圖、確定同步變壓器的鐘點數(shù)。解:(1) 踞齒波底寬2400(2) 信號Us a滯后對應晶閘管陽極電壓 Ua 300,同步信號Usa與對應 晶閘管陽極電壓Ua同相(3)

44、共陰極組：Y/Y-6、共陽極組：Y/Y-12UA1B1丄-USABUs'AUsaUabUa例題九、三相半波可控整流電路對直流電動機供電，當 :=60，理想空載轉速 no=1OOOrpm，在- 30時，理想空載轉速 noi=()； " = 90時，理想空載轉速 no2=()，:二 3=120 ， no3=()。答：1000rpm，866rpm，500rpm例題十一、三相三線制交流調壓電路，電阻負載，開通角);其中當電路處于三個晶閘管導通和兩個晶閘管導通交替狀態(tài)的時，"=()，每個晶閘管導通時間 印=();當電路處于任一時刻都是兩個晶閘管導通時。2 =()，晶閘管的導通

45、時間02 =()；當電路處于兩個晶閘管導通的和無晶閘管導通的交替狀態(tài)時 >3=()，晶閘管的導通時間 尹=( )答案：0°150°； 0°60 °，180 a ； 60°90°，120。； 90”150=，300 2 :例題十二、三相橋式可控整流電路中的=(Udm=()， m=()。二 2，一二，6U 2答：3'3 '， 6)，：1xm=()，)，電流開始斷續(xù)時Gk =)，電流開始斷續(xù)時：k例題十三、三相半波電路脈沖移相范圍:=();三相橋式電路脈沖移相范圍?=(=( )。答：三相半波0150，30 ;三相橋式0

46、120，60電阻負載的特點是_電壓和電流成正比且波形相同_，在單相半波可控整流電阻性負載電路中，晶閘管控制角 a的最大移相范圍是_0-180°_。乙阻感負載的特點是_流過電感的電流不能突變，在單相半波可控整流帶阻感負載并聯(lián) 續(xù)流二極管的電路中，晶閘管控制角a的最大移相范圍是 _0-180，其承受的最大正反向電壓均為=J2u2，續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為_42j2_ （設U2為相電壓有效值）。L單相橋式全控整流電路中，帶純電阻負載時，a角移相范圍為=0-180°=，單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為J2U2/2_和_J2u2 ；帶阻感負載時，a角移相范圍為=0

47、-90 ° =，單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為_J2u2_和=J2U2_ ；帶反電動勢負載時，欲使電阻上的電流不出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，可在主電路中直流輸 出側串聯(lián)一個一平波電抗器。4. 單相全控橋反電動勢負載電路中，當控制角a大于不導電角.時，晶閘管的導通角B=na-址；當控制角a小于不導電角6時，晶閘管的導通角 日=n25_。5. 電阻性負載三相半波可控整流電路中，晶閘管所承受的最大正向電壓UFm等于_屈2 -，晶閘管控制角a的最大移相范圍是=0-150，使負載電流連續(xù)的條件為=口蘭30°=（U2為相電壓有效值）。L三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位

48、按相序依次互差=120°=，當它帶阻感負載時，鼻的移相范圍為=0-90 ° =。乙三相橋式全控整流電路帶電阻負載工作中，共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的是_最高 的相電壓，而共陽極組中處于導通的晶閘管對應的是最低 的相電壓；這種電路 a角的移相范圍是_0-120°= , Ud波形連續(xù)的條件是_口蘭60°=。肛對于三相半波可控整流電路，換相重迭角的影響，將使用輸出電壓平均值下降。9. 電容濾波單相不可控整流帶電阻負載電路中，空載時，輸出電壓為_J2U2=,隨負載加重 Ud逐漸趨近于=0.9 U=,通常設計時，應取RO =1.5-2.5= T,此時輸出電壓為

49、Ud- =_1.2=Ub（U2為相電壓有效值，T為交流電源的周期）。10. 電容濾波三相不可控整流帶電阻負載電路中，電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件是= RC=J3_,電路中的二極管承受的最大反向電壓為=J6_U2。:-從0°90°變化11. 實際工作中，整流電路輸出的電壓是周期性的非正弦函數(shù)，當 時，整流輸出的電壓ud的諧波幅值隨G的增大而增大_,當厘從90°180°變化時，整 流輸出的電壓ud的諧波幅值隨°的增大而一減小_。蟲逆變電路中，當交流側和電網(wǎng)連結時，這種電路稱為_有源逆變_，欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全控_電路；對于單相全波電路，當控

50、制角0<a5Q時，電路工作在 整流_狀態(tài)；兀/kctcjr時，電路工作在 一逆變=狀態(tài)。生在整流電路中，能夠實現(xiàn)有源逆變的有_單相全波_、_三相橋式整流電路_等（可控整流電路均可），其工作在有源逆變狀態(tài)的條件是_有直流電動勢，其極性和晶閘管導通方向一致，其值大于變流器直流側平均電壓_和晶閘管的控制角 口 > 90°,使輸出平均電壓Ud為負值_。14. 晶閘管直流電動機系統(tǒng)工作于整流狀態(tài)，當電流連續(xù)時，電動機的機械特性為一組 =平行的直線_，當電流斷續(xù)時，電動機的理想空載轉速將_抬高_，隨a的增加，進入斷續(xù)區(qū)的電流_加大 _O15. 直流可逆電力拖動系統(tǒng)中電動機可以實現(xiàn)四象

51、限運行，當其處于第一象限時，電動機作_電動運行，電動機_正轉,正組橋工作在_整流_狀態(tài)；當其處于第四象限時，電動 機做 發(fā)電 運行，電動機 反轉 轉, 正 組橋工作在逆變狀態(tài)。生大、中功率的變流器廣泛應用的是 _晶體管觸發(fā)電路,同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電 路，可分為三個基本環(huán)節(jié)， 即脈沖的形成與放大 、鋸齒波的形成與脈沖移相和同步環(huán)節(jié)_。單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路和三相橋式全控整 流電路，當負載分別為電阻負載和電感負載時，晶閘管的控制角移相范圍分別是多少（用角度表示，如0°180°）?負載單相半波單相橋式三相半波三相橋式電阻阻感（注：有續(xù)

52、流二極管）設計一個晶閘管單相橋式全控整流電路，為電解裝置供電（可視為電阻性負載），要求輸出直流電壓從0V100V連續(xù)可調，且Ud在20V以上時負載電流平均值均能達到20A,考慮最小控制角:-min=30°，要求：1）畫出該整流電路的主電路圖；2）估算變壓器二次側容量。解：1）所設計的整流電路主電路如圖b2所示:圖b22)整流輸出電壓 Ud=0.45U2 (1+cosM , 解得:min =30° 時的 U2=119V,Ud=20V時對應的控制角 a=129°a=129 °時負載電流仍可達到20A，此時變壓器二次側電流有效值為最大,1 1皿曲浪（".2二：RR I 2 二1sin 2 二其中R=Ud/Id=1 Q,可得I2=42.5A變壓器二次側容量為 S2=U2|2=119X42.5=5059.6(VA) P.06(kVA)請設計一個晶閘管三相半波整流電路，為電鍍裝置供電（可視為電阻性負載） 要求輸出直流電壓20V200V可調，輸出電壓在100V以上時負載電流均可保持在200A;設：min=300,整流變壓器采用 /Y接