《電力電子技術(shù)》復(fù)習(xí)演示教學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)-電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)題第1章緒論1電力電子技術(shù)定義：是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，主要用于電力變換。(應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支)2電力變換的種類（1）交流變直流AC-DC：整流（2）直流變交流DC-AC：逆變（3）直流變直流DC-DC：一般通過(guò)直流斬波電路實(shí)現(xiàn)（4）交流變交流AC-AC：一般稱作交流電力控制3電力電子技術(shù)分類：分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)。4電力電子學(xué)由電力學(xué)、電子學(xué)和控制

2、理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成。5電氣工程是一個(gè)一級(jí)學(xué)科，包含了五個(gè)二級(jí)學(xué)科，即電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、電機(jī)與電氣、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動(dòng)、電工理論與新技術(shù)。6電力電子器件的發(fā)展對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用。一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是從1975年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志。7晶閘管是通過(guò)對(duì)門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件，屬半控型器件。其電路的控制方式主要是相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。8全控型器件的電路的主要控制方式為脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式，簡(jiǎn)稱斬控方式。9工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動(dòng)機(jī)，電氣機(jī)車中的直流機(jī)車采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。10電力

3、電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用：FACTS、TCR、TSC、SVG、APF；電子裝置用電源UPS（詳見(jiàn)7頁(yè)）第2章電力電子器件1電力電子器件與主電路的關(guān)系（1）主電路：在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，指能夠直接承擔(dān)電能變換或控制任務(wù)的電路。（2）電力電子器件：指可直接用于主電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)電能變換或控制的電子器件。特征（與處理信息的電子器件相比）：電力電子器件所能處理電功率的大小，也就是其承受電壓和電流的能力，是最重要的參數(shù)。一般都遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。模擬電子電路：工作在線性放大狀態(tài)。數(shù)字電子電路：開(kāi)關(guān)狀態(tài)，但目的是利用開(kāi)關(guān)狀態(tài)表示不同的信息。往往需要由信息電子電路來(lái)控制。電力

4、電子器件自身的功率損耗通常遠(yuǎn)大于信息電子器件。2電力電子器件一般都工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以減小本身?yè)p耗。各種損耗:開(kāi)關(guān)損耗(包括開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗)、通態(tài)損耗和斷態(tài)損耗。通態(tài)損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。3電力電子系統(tǒng)基本組成與工作原理（1）一般由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等組成。（圖2-1）（2）檢測(cè)主電路中的信號(hào)并送入控制電路，根據(jù)這些信號(hào)并按照系統(tǒng)工作要求形成電力電子器件的工作信號(hào)。（3）控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或關(guān)斷。（4）同時(shí)，在主電路和控制電路中附加一些保護(hù)電路，以保證系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行。4電力電子器件的分類（接下來(lái)2.2節(jié)之后學(xué)習(xí)的

5、具體器件都應(yīng)當(dāng)能知道屬于哪種分類方式的哪種類別）根據(jù)控制信號(hào)所控制的程度分類（1）半控型器件：通過(guò)控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的電力電子器件。如SCR晶閘管。（2）全控型器件：通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷的電力電子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。（3）不可控器件：不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷的電力電子器件。如電力二極管。根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)分類（1）電流型器件：通過(guò)從控制端注入或抽出電流的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的電力電子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）電壓型器件：通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定電壓信號(hào)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的電力電子器件。如MOSF

6、ET、IGBT。根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的有效波形分類脈沖觸發(fā)型：通過(guò)在控制端施加一個(gè)電壓或電流脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的開(kāi)通或關(guān)斷的控制。如電平控制型：通過(guò)持續(xù)在控制端和公共端之間一定電平的電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并維持在導(dǎo)通狀態(tài)，或者關(guān)斷并維持在阻斷狀態(tài)。如根據(jù)器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的情況分類（1）單極型器件：內(nèi)部由一種載流子參與導(dǎo)電的器件。如MOSFET。（2）雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參數(shù)導(dǎo)電的器件。如SCR、GTO、GTR。（3）復(fù)合型器件：有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。如IGBT。5電力二極管的主要類型：普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管圖2-3中空間電荷區(qū)，也被稱為耗盡

7、層、阻擋層或勢(shì)壘層電力二極管的半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路二極管的不同之處：（詳見(jiàn)15頁(yè)）電力二極管垂直導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，信息電子電路橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低摻雜N區(qū)接近于本征半導(dǎo)體（P-i-N結(jié)構(gòu)）6電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)（詳見(jiàn)15頁(yè)）7（18頁(yè)）正弦半波波形的平均值與有效值的關(guān)系1：1.57，（后面計(jì)算50頁(yè)例3-1有用到），對(duì)于42頁(yè)習(xí)題4給出波形則按原始公式計(jì)算有效值，不用平均值推出有效值。晶閘管的導(dǎo)通工作原理（圖2-8）（1）當(dāng)AK間加正向電壓，晶閘管不能導(dǎo)通，主要是中間存在反向PN結(jié)。（2）當(dāng)GK間加正向電壓，NPN晶體管基極存在驅(qū)動(dòng)電流，NPN晶體管導(dǎo)通，產(chǎn)生集電

8、極電流。（3）集電極電流構(gòu)成PNP的基極驅(qū)動(dòng)電流，PNP導(dǎo)通，進(jìn)一步放大產(chǎn)生PNP集電極電流。（4）與構(gòu)成NPN的驅(qū)動(dòng)電流，繼續(xù)上述過(guò)程，形成強(qiáng)烈的負(fù)反饋，這樣NPN和PNP兩個(gè)晶體管完全飽和，晶閘管導(dǎo)通。晶閘管在以下情況下也可能被觸發(fā)導(dǎo)通：陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)；陽(yáng)極電壓上升率過(guò)高；結(jié)溫較高；光直接照射硅片，即光觸發(fā)。晶體管導(dǎo)通關(guān)斷條件（注意維持電流）（習(xí)題3）（了解一下動(dòng)態(tài)特性關(guān)斷過(guò)程22頁(yè)）擎住電流（24頁(yè)）晶閘管的派生器件（24頁(yè)）（了解）2.3.1.4.3晶閘管是半控型器件的原因（1）晶閘管導(dǎo)通后撤掉外部門極電流，但是NPN基極仍然存在電流，由PNP集電極電流供給，電

9、流已經(jīng)形成強(qiáng)烈正反饋，因此晶閘管繼續(xù)維持導(dǎo)通。（2）因此，晶閘管的門極電流只能觸發(fā)控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。2.3.1.4.4晶閘管的關(guān)斷工作原理滿足下面條件，晶閘管才能關(guān)斷：（1）去掉AK間正向電壓；（2）AK間加反向電壓；（3）設(shè)法使流過(guò)晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下。2.3.2.1.1晶閘管正常工作時(shí)的靜態(tài)特性（1）當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。（2）當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通。（3）晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。（4）若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利

10、用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。晶閘管的派生器件：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管典型全控型器件：GTO（結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)（與普通晶閘管不同的是1）2）3）26頁(yè)）（1）GTO與普通晶閘管的相同點(diǎn)：是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽(yáng)極、陰極和門極。（2）GTO與普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件，其內(nèi)部包含數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)供陽(yáng)極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起，正是這種特殊結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)門極關(guān)斷作用。GTR（基本原理，開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作在哪幾個(gè)區(qū)圖2-17，一次擊穿，二次擊穿概念30頁(yè)）/BJT特性：耐壓高、

11、電流大、開(kāi)關(guān)特性好。GTR的開(kāi)關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管短的多，略短于GTO。電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET（與信息電子電路中場(chǎng)效應(yīng)管區(qū)別）電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正的溫度系數(shù)，這一點(diǎn)對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作在哪幾個(gè)區(qū)圖2-21（1）電力MOSFET是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的，因此它是電壓型器件。（2）當(dāng)大于某一電壓值時(shí)，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過(guò)空穴濃度，從而使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體，形成反型層。絕緣柵雙極晶體管IGBT（與MOSFET的區(qū)別，開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作在哪幾個(gè)區(qū)圖2-24）擎住效應(yīng)（與擎住電流（24頁(yè)）比較）（36頁(yè)）（1）GTR和GTO是雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，其

12、優(yōu)點(diǎn)是通流能力強(qiáng)，耐壓及耐電流等級(jí)高，但不足是開(kāi)關(guān)速度低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。（2）電力MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，其優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)關(guān)速度快、所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。（3）復(fù)合型器件：將上述兩者器件相互取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合而成，綜合兩者優(yōu)點(diǎn)。（4）絕緣柵雙極晶體管IGBT是一種復(fù)合型器件，由GTR和MOSFET兩個(gè)器件復(fù)合而成，具有GTR和MOSFET兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性。（5）IGBT是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。（6）IGBT由MOSFET和GTR組合而成。MCT（MCT元的組成：37頁(yè)）、SIT、SITH、IGCT、基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的電力電子器件（典型的是

13、碳化硅、氮化鎵、金剛石等，比硅器件優(yōu)越的性能：39頁(yè)倒數(shù)第二段倒數(shù)第三句開(kāi)始）功率集成電路：將電力電子器件與邏輯、控制、保護(hù)、傳感、檢測(cè)、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上。集成電力電子器件模塊：將電力電子器件及其控制、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)等所有信息電子電路都封裝起來(lái)。（功率集成電路與集成電力電子器件模塊區(qū)別）電力電子集成技術(shù)帶來(lái)的好處：裝置體積減小、可靠性更高、使用更方便、安裝維護(hù)成本較低、實(shí)現(xiàn)電能與信息的集成。以上各器件的比較Diode（不可控）、BJT（半控）、GTO，GTR，MOSFET，IGBT（全控）（1）開(kāi)關(guān)速度（電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)）MOSFETIGBT（2）功率容量BJT，GTO，GTR功率

14、容量大（3）控制難易程度（電壓型較電流型開(kāi)通容易）第3章整流電路（不考電容濾波，87頁(yè)只需看3.8與3.8.1之間的段落）（1）整流電路定義：將交流電能變成直流電能供給直流用電設(shè)備的變流裝置。3.1.1單相半波可控整流電路（4）觸發(fā)角：從晶閘管開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起，到施加觸發(fā)脈沖為止的電角度，稱為觸發(fā)角或控制角。（7）幾個(gè)定義“半波”整流：改變觸發(fā)時(shí)刻，和波形隨之改變，直流輸出電壓為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，其波形只在正半周內(nèi)出現(xiàn)，因此稱“半波”整流。單相半波可控整流電路：如上半波整流，同時(shí)電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，因此為單相半波可控整流電路。3.1.1.3電力電子

15、電路的基本特點(diǎn)及分析方法（1）電力電子器件為非線性特性，因此電力電子電路是非線性電路。（2）電力電子器件通常工作于通態(tài)或斷態(tài)狀態(tài)，當(dāng)忽略器件的開(kāi)通過(guò)程和關(guān)斷過(guò)程時(shí)，可以將器件理想化，看作理想開(kāi)關(guān)，即通態(tài)時(shí)認(rèn)為開(kāi)關(guān)閉合，其阻抗為零；斷態(tài)時(shí)認(rèn)為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，其阻抗為無(wú)窮大。3.1.2單相橋式全控整流電路3.1.2.1帶電阻負(fù)載的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的原理圖由4個(gè)晶閘管（VT1VT4）組成單相橋式全控整流電路。VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，VT2和VT3組成一對(duì)橋臂。（2）單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖：VT1VT4未觸發(fā)導(dǎo)通，呈現(xiàn)斷態(tài)，則、。，。：在角度時(shí)，給VT1和

16、VT4加觸發(fā)脈沖，此時(shí)a點(diǎn)電壓高于b點(diǎn)，VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通，。電流從a點(diǎn)經(jīng)VT1、R、VT4流回b點(diǎn)。，形狀與電壓相同。：電源過(guò)零點(diǎn)，VT1和VT4承受反向電壓而關(guān)斷，（負(fù)半周）。同時(shí)，VT2和VT3未觸發(fā)導(dǎo)通，因此、。：在角度時(shí)，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，此時(shí)b點(diǎn)電壓高于a點(diǎn)，VT2和VT3承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通，。VT1陽(yáng)極為a點(diǎn)，陰極為b點(diǎn)；VT4陽(yáng)極為a點(diǎn)，陰極為b點(diǎn)；因此。電流從b點(diǎn)經(jīng)VT3、R、VT2流回b點(diǎn)。，。（3）全波整流在交流電源的正負(fù)半周都有整流輸出電流流過(guò)負(fù)載，因此該電路為全波整流。（4）直流輸出電壓平均值（5）負(fù)載直流電流平均值（6）晶閘管

17、參數(shù)計(jì)算承受最大正向電壓：承受最大反向電壓：觸發(fā)角的移相范圍：時(shí)，；時(shí)，。因此移相范圍為。晶閘管電流平均值：VT1、VT4與VT2、VT3輪流導(dǎo)電，因此晶閘管電流平均值只有輸出直流電流平均值的一半，即。3.1.2.2帶阻感負(fù)載的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的原理圖（2）單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的波形圖分析時(shí)，假設(shè)電路已經(jīng)工作于穩(wěn)態(tài)下。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流不能突變，使負(fù)載電流連續(xù)且波形近似為一水平線。：在角度時(shí)，給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，此時(shí)a點(diǎn)電壓高于b點(diǎn)，VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通，。電流從a點(diǎn)經(jīng)VT1、L、R、VT4流回b點(diǎn)，。為一水平線，。

18、VT2和VT3為斷態(tài)，：雖然二次電壓已經(jīng)過(guò)零點(diǎn)變負(fù)，但因大電感的存在使VT1和VT4持續(xù)導(dǎo)通。，。：在角度時(shí)，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，此時(shí)b點(diǎn)電壓高于a點(diǎn)，VT2和VT3承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通，。由于VT2和VT3的導(dǎo)通，使VT1和VT4承受反向電壓而關(guān)斷。VT1陽(yáng)極為a點(diǎn)，陰極為b點(diǎn)；VT4陽(yáng)極為a點(diǎn)，陰極為b點(diǎn)；因此。電流從b點(diǎn)經(jīng)VT3、L、R、VT2流回b點(diǎn)，。為一水平線，。：雖然二次電壓已經(jīng)過(guò)零點(diǎn)變正，但因大電感的存在使VT2和VT3持續(xù)導(dǎo)通。，。（3）直流輸出電壓平均值（4）觸發(fā)角的移相范圍時(shí)，；時(shí)，。因此移相范圍為。（5）晶閘管承受電壓：正向：；反向：3.1.2.3帶反電動(dòng)

19、勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況（1）單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的原理圖當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞（忽略其中的電感）等時(shí)，負(fù)載可看成一個(gè)直流電壓源，即反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。正常情況下，負(fù)載電壓最低為電動(dòng)勢(shì)。負(fù)載側(cè)只有瞬時(shí)值的絕對(duì)值大于反電動(dòng)勢(shì)，即時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。（2）單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的波形圖：在角度時(shí)，給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，此時(shí)，說(shuō)明VT1和VT4承受正向電壓，因此可靠導(dǎo)通，。：在角度時(shí)，說(shuō)明VT1和VT4已經(jīng)開(kāi)始承受反向電壓關(guān)斷。同時(shí)，由于VT2和VT3還未觸發(fā)導(dǎo)通，因此，。：此過(guò)程為VT2和VT3導(dǎo)通階段，由于是橋式全控整流，因此負(fù)載電壓與電流同

20、前一階段，。3.2三相可控整流電路3.2.1三相半波可控整流電路3.2.1.1電阻負(fù)載（1）三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的原理圖變壓器一次側(cè)接成三角形，防止3次諧波流入電網(wǎng)。變壓器二次側(cè)接成星形，以得到零線。三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其所有陰極連接在一起，為共陰極接法。（2）三相半波不可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖將上面原理圖中的三個(gè)晶閘管換成不可控二極管，分別采用VD1、VD2和VD3表示。工作過(guò)程分析基礎(chǔ)：三個(gè)二極管對(duì)應(yīng)的相電壓中哪一個(gè)的值最大，則該相所對(duì)應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。：a相電壓最高，則VD1導(dǎo)通，VD2和V

21、D3反壓關(guān)斷，。：b相電壓最高，則VD2導(dǎo)通，VD3和VD1反壓關(guān)斷，。：b相電壓最高，則VD2導(dǎo)通，VD3和VD1反壓關(guān)斷，。按照上述過(guò)程如此循環(huán)導(dǎo)通，每個(gè)二極管導(dǎo)通。自然換向點(diǎn)：在相電壓的交點(diǎn)、處，出現(xiàn)二極管換相，即電流由一個(gè)二極管向另一個(gè)二極管轉(zhuǎn)移，這些交點(diǎn)為自然換向點(diǎn)。（3）三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖（）自然換向點(diǎn)：對(duì)于三相半波可控整流電路而言，自然換向點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻（即開(kāi)始承受正向電壓），該時(shí)刻為各晶閘管觸發(fā)角的起點(diǎn)，即。：a相電壓最高，VT1開(kāi)始承受正壓，在時(shí)刻觸發(fā)導(dǎo)通，而VT2和VT3反壓關(guān)斷。，。：b相電壓最高，VT2開(kāi)始承受正壓，在時(shí)刻觸發(fā)導(dǎo)

22、通，而VT3和VT1反壓關(guān)斷。，VT1承受a點(diǎn)-b點(diǎn)間電壓，即。：c相電壓最高，VT3開(kāi)始承受正壓，在時(shí)刻觸發(fā)導(dǎo)通，而VT1和VT2反壓關(guān)斷。，VT1承受a點(diǎn)-c點(diǎn)間電壓，即。（4）三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖（）定義：時(shí)刻為自然換向點(diǎn)后，和時(shí)刻依次間距。：a相電壓最高，VT1已經(jīng)承受正壓，但在時(shí)刻（即）時(shí)開(kāi)始觸發(fā)導(dǎo)通，而VT2和VT3反壓關(guān)斷。，。：雖然已到a相和b相的自然換向點(diǎn)，b相電壓高于a相電壓，VT2已經(jīng)開(kāi)始承受正壓，但是VT2沒(méi)有門極觸發(fā)脈沖，因此VT2保持關(guān)斷。這樣，原來(lái)已經(jīng)導(dǎo)通的VT1仍然承受正向電壓（）而持續(xù)導(dǎo)通，。：b相電壓最高，VT2已經(jīng)承受正壓，時(shí)刻（即）時(shí)

23、開(kāi)始觸發(fā)導(dǎo)通VT2，這樣VT1開(kāi)始承受反壓而關(guān)斷。，VT1承受a點(diǎn)-b點(diǎn)間電壓，即。：c相電壓最高，VT3已經(jīng)承受正壓，時(shí)刻（即）時(shí)開(kāi)始觸發(fā)導(dǎo)通VT3，這樣VT2開(kāi)始承受反壓而關(guān)斷。，VT1承受a點(diǎn)-c點(diǎn)間電壓，即。（5）三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖（）定義：時(shí)刻為自然換向點(diǎn)后，和時(shí)刻依次間距。：a相電壓最高，VT1在時(shí)刻（即）時(shí)開(kāi)始觸發(fā)導(dǎo)通，即使過(guò)了自然換向點(diǎn)，但因VT2未導(dǎo)通及，而使VT1持續(xù)導(dǎo)通，而VT2和VT3反壓關(guān)斷。，。：a相電壓過(guò)零變負(fù)（），而使VT1承受反壓關(guān)斷，而VT2（未觸發(fā)導(dǎo)通）和VT3仍為關(guān)斷。，。及期間情況分別為VT2和VT3導(dǎo)通過(guò)程，與上述相同。（6）三

24、相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載不同觸發(fā)角工作時(shí)的情況總結(jié)當(dāng)時(shí)，負(fù)載電流處于連續(xù)狀態(tài)，各相導(dǎo)電。當(dāng)時(shí)，負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導(dǎo)電。當(dāng)時(shí)，負(fù)載電流處于斷續(xù)狀態(tài)，直到時(shí)，整流輸出電壓為零。結(jié)合上述分析，三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)角的移相范圍為，其中經(jīng)歷了負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)的工作過(guò)程。（7）數(shù)值計(jì)算時(shí)，整流電壓平均值（負(fù)載電流連續(xù)）：當(dāng)時(shí)，最大，。時(shí)，整流電壓平均值（負(fù)載電流斷續(xù)）：當(dāng)時(shí)，最小，。負(fù)載電流平均值：。晶閘管承受的最大反向電壓：為變壓器二次側(cè)線電壓的峰值，晶閘管承受的最大正向電壓：如a相，二次側(cè)a相電壓與晶閘管正向電壓之和為負(fù)載整流輸出電壓，由于最小為0，因此晶閘管最

25、大正向電壓。2.2.1.2阻感負(fù)載（1）三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的原理圖當(dāng)阻感負(fù)載中的電感值很大時(shí)，整流獲得的電流波形基本是平直的，即流過(guò)晶閘管的電流接近矩形波。當(dāng)時(shí)，整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同，因?yàn)閮煞N負(fù)載情況下，負(fù)載電流均連續(xù)。（2）三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的波形圖（）定義：時(shí)刻為自然換向點(diǎn)后，和時(shí)刻依次間距。：VT1承受正壓并觸發(fā)導(dǎo)通，過(guò)自然換向點(diǎn)后a相電壓仍大于0，VT1仍持續(xù)導(dǎo)通。a相過(guò)零點(diǎn)后，由于電感的存在，阻止電流下降，因而VT1仍持續(xù)導(dǎo)通。，。：當(dāng)時(shí)刻，b相電壓最高，同時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，則VT2導(dǎo)通，這樣VT1承受反壓關(guān)斷，由VT2向負(fù)載供電。，。：工作過(guò)程與上述相

26、同。，。（3）三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載不同觸發(fā)角工作時(shí)的情況總結(jié)阻感負(fù)載狀態(tài)下，由于大電感的存在，使負(fù)載電流始終處于連續(xù)狀態(tài)，各相導(dǎo)電。當(dāng)時(shí)，負(fù)載電壓波形將出現(xiàn)負(fù)的部分，并隨著觸發(fā)角的增大，使負(fù)的部分增多。當(dāng)時(shí)，負(fù)載電壓波形中正負(fù)面積相等，平均值為0。結(jié)合上述分析，三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)角的移相范圍為。（4）數(shù)值計(jì)算整流電壓平均值（負(fù)載電流始終連續(xù)）：。晶閘管承受的最大正反向電壓：為變壓器二次側(cè)線電壓的峰值，3.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路原理圖：（1）由6只晶閘管組成，形成三個(gè)橋臂，其中每個(gè)橋臂連接一相電源。（2）陰極連接在一起的3只晶閘管（VT1、VT3、

27、VT5）稱為共陰極組，處于橋臂上端。（3）陽(yáng)極連接在一起的3只晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽(yáng)極組，處于橋臂下端。（4）晶閘管的導(dǎo)通順序：VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。3.2.2.1帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況（）（1）基本說(shuō)明自然換向點(diǎn)仍為a、b、c相的交點(diǎn)。將時(shí)刻（自然換向點(diǎn)）后的一個(gè)電源周期分成6段，每段電角度為，分別為、。（2）波形圖分析階段：a相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT1（事實(shí)上，VT6已經(jīng)導(dǎo)通），。階段：a相電壓最大，c相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT2，則VT6承受反壓（）而關(guān)斷，VT1持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：b相電壓最大，c相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT3，則VT

28、1承受反壓（）而關(guān)斷，VT2持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：b相電壓最大，a相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT4，則VT2承受反壓（）而關(guān)斷，VT3持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：c相電壓最大，a相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT5，則VT3承受反壓（）而關(guān)斷，VT4持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：c相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT6，則VT4承受反壓（）而關(guān)斷，VT5持續(xù)導(dǎo)通。，。（3）總結(jié)對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管來(lái)說(shuō)，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通；對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管來(lái)說(shuō)，陰極所接交流電壓值最低的一個(gè)導(dǎo)通。每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)載供電的回路，其中1個(gè)晶閘管是共陰極組的，1個(gè)是共陽(yáng)極組的，且不能為同1相的晶閘管。對(duì)

29、觸發(fā)脈沖的要求：6個(gè)晶閘管的脈沖按VT1VT2VT3VT4VT5VT6的順序，相位依次差。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差，共陽(yáng)極組VT2、VT4、VT6的脈沖依次差。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差。整流輸出電壓一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈沖整流電路。3.2.2.2帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況（）（1）基本說(shuō)明自然換向點(diǎn)仍為a、b、c相的交點(diǎn)。時(shí)刻為a相觸發(fā)角位置，將該時(shí)刻后的一個(gè)電源周期分成6段，每段電角度為，分別為、。（2）波形圖分析階段：a相電壓最大，b相電壓最小，觸發(fā)導(dǎo)通VT1（事實(shí)上，VT6已經(jīng)導(dǎo)通）當(dāng)過(guò)b

30、、c相交點(diǎn)后，雖然b電壓高于c相電壓，但是由于未觸發(fā)導(dǎo)通VT2，且a相電壓仍高于b相，因此整個(gè)階段I中，VT1和VT6持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段I，VT1和VT2持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段I，VT2和VT3持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段I，VT3和VT4持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段I，VT4和VT5持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段I，VT5和VT6持續(xù)導(dǎo)通。，。（3）總結(jié)與時(shí)相比，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了，組成的每一段線電壓因此推遲，平均值降低。VT1處于通態(tài)的期間，變壓器二次側(cè)a相電流，波形與同時(shí)段的波形相同。VT4處于通態(tài)的期間，波形與同時(shí)段的波形相同，但為負(fù)值

31、。3.2.2.3帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況（）（1）波形圖分析階段：a相電壓最大，c相電壓最小，通過(guò)以往經(jīng)驗(yàn)知道VT6已經(jīng)導(dǎo)通，此時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通VT1，不觸發(fā)VT2，則整個(gè)階段I中，VT1和VT6持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：b相電壓最大，c相電壓最小，此時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通VT2，則VT6承受電壓而關(guān)斷，而a相電壓仍比c相大，因此VT1和VT2持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段，VT2和VT3持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段，VT3和VT4持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段，VT4和VT5持續(xù)導(dǎo)通。，。階段：分析過(guò)程同階段，VT5和VT6持續(xù)導(dǎo)通。，。（2）總結(jié)與時(shí)相比，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻繼續(xù)向后推遲，平均值繼續(xù)降低

32、，并出現(xiàn)了為零的點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，波形與波形的形狀一樣，保持連續(xù)。3.2.2.4帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況（）（1）時(shí)整流電路觸發(fā)脈沖要求時(shí)，負(fù)載電流將出現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)，這樣為確保電路的正常工作，需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有觸發(fā)脈沖。方法一：采用寬脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)脈沖的寬度大于，一般取。方法二：采用雙脈沖觸發(fā)，即在觸發(fā)某個(gè)晶閘管的同時(shí)，給序號(hào)緊前的一個(gè)晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。即用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿相差，脈寬一般為。（2）波形圖分析階段：前半段內(nèi)，通過(guò)以往經(jīng)驗(yàn)知道VT6已經(jīng)導(dǎo)通，此時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通VT1，不觸發(fā)VT2，則VT1和VT6導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，出現(xiàn)a、b相交點(diǎn)，則過(guò)交

33、點(diǎn)后VT6和VT1承受反壓關(guān)斷。，。階段：前半段內(nèi)，此時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通VT2，同時(shí)采用寬脈沖或雙脈沖方式觸發(fā)VT1導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，出現(xiàn)a、c相交點(diǎn)，則過(guò)交點(diǎn)后VT1和VT2承受反壓關(guān)斷。，。階段：前半段內(nèi)，VT2和VT3持續(xù)導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，。階段：前半段內(nèi)，VT3和VT4持續(xù)導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，。階段：前半段內(nèi)，VT4和VT5持續(xù)導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，。階段：前半段內(nèi)，VT5和VT6持續(xù)導(dǎo)通。，。后半段內(nèi)，。（3）總結(jié)當(dāng)時(shí)，負(fù)載電流將出現(xiàn)斷續(xù)狀態(tài)。當(dāng)時(shí)，整流輸出電壓波形全為零，因此帶電阻負(fù)載時(shí)的三相橋式全控整流電路角的移相范圍是。3.2.2.7三相橋式全控整流電路的定量分析（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的

34、平均值特點(diǎn)：時(shí)，整流輸出電壓連續(xù)；時(shí)，整流輸出電壓斷續(xù)。整流電壓平均值計(jì)算公式：以所處的線電壓波形為背景，周期為。輸出電流平均值計(jì)算公式：。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)3.7.1逆變的概念3.7.1.1什么是逆變？為什么要逆變？（1）逆變定義：生產(chǎn)實(shí)踐中，存在著與整流過(guò)程相反的要求，即要求把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程，定義為逆變。（3）逆變電路定義：把直流電逆變成交流電的電路。（4）有源逆變電路：將交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)時(shí)的逆變電路，實(shí)質(zhì)是整流電路形式。（5）無(wú)源逆變電路：將交流側(cè)不與電網(wǎng)連結(jié)，而直接接到負(fù)載的電路，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載的電路。（6

35、）有源逆變電路的工作狀態(tài)：只要滿足一定條件，可控整流電路即可以工作于整流狀態(tài)，也可以工作于逆變狀態(tài)。3.7.1.3逆變產(chǎn)生的條件（1）單相全波電路（相當(dāng)發(fā)電機(jī)）-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（2）單相全波電路（整流狀態(tài)）-電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)狀態(tài)）系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，全波電路處于整流工作狀態(tài)（），直流輸出電壓，而且，才能輸出電樞電流。能量流向：交流電網(wǎng)輸出電功率，電動(dòng)機(jī)輸入電功率。（3）單相全波電路（有源逆變狀態(tài)）-電動(dòng)機(jī)（發(fā)電回饋制動(dòng)）系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，由于晶閘管單向?qū)щ娦?，電路?nèi)的方向依然不變。這樣，要保證電動(dòng)機(jī)有電動(dòng)運(yùn)行變成發(fā)電回饋制動(dòng)運(yùn)行，必須改變的極性，同時(shí)直流輸出電壓也改變極性（，

36、）。此時(shí)，必須保證，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè)，實(shí)現(xiàn)逆變。能量流向：電動(dòng)機(jī)輸出電功率，交流電網(wǎng)吸收電功率。全波電路有源逆變工作狀態(tài)下，為什么晶閘管觸發(fā)角處于，仍能導(dǎo)通運(yùn)行？答：主要由于全波電路有外接直流電動(dòng)勢(shì)的存在且，這是電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)得到的，這樣能夠保證系統(tǒng)得到很大的續(xù)流，即使晶閘管的陽(yáng)極電位大部分處于交流電壓為負(fù)的半周期，但是仍能承受正向電壓而導(dǎo)通。（4）有源逆變產(chǎn)生的條件變流電路外側(cè)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性必須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓。要求晶閘管的控制觸發(fā)角，使為負(fù)值。補(bǔ)充：逆變失?。耗孀冞\(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換相失敗，外接的直流電流就會(huì)通過(guò)晶閘

37、管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)。由于逆變電路的內(nèi)阻很小，就會(huì)形成很大的短路電流，這種情況稱為逆變失敗，或逆變顛覆。逆變失敗的原因：觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖。晶閘管發(fā)生故障在逆變工作時(shí)，交流電源發(fā)生缺相或突然消失換相的裕量角不足P86公式（3-109）第4章逆變電路（1）逆變定義：將直流電能變成交流電能。（2）有源逆變：逆變電路的交流輸出側(cè)接在電網(wǎng)上。（3）無(wú)源逆變：逆變電路的交流輸出側(cè)直接和負(fù)載相連。換流方式分類：器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流（方式負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流）、強(qiáng)迫換流（強(qiáng)迫換流通常利

38、用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此也稱為電容換流）4.2電壓型逆變電路（1）逆變電路分類：根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)可以分為電壓（源）型逆變電路和電流（源）型逆變電路。（2）電壓（源）型逆變電路VSI：直流側(cè)為電壓源。（3）電流（源）型逆變電路CSI：直流側(cè)為電流源。（4）電壓型逆變電路主要特點(diǎn)：1）直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。2）由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。3）阻抗負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。4.2.1單相電壓型逆變電路4.2.1.1半橋逆變電路（1）電路原理圖由兩個(gè)橋臂組成，其中每個(gè)橋臂均包含一個(gè)可控器

39、件和一個(gè)反并聯(lián)二極管。直流輸入側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)電容的連接點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)。負(fù)載連接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。（2）柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)關(guān)器件V1和V2的柵極信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)半周正偏，半周反偏，且二者互補(bǔ)。：V1柵極高電平，V2柵極低電平。：V2柵極高電平，V1柵極低電平。：V1柵極高電平，V2柵極低電平。（3）電壓與電流波形圖：V1柵極高電平，V2柵極低電平，因此V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)，則負(fù)載電壓。時(shí)刻：V1開(kāi)始關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流（稱為續(xù)流二極管），則負(fù)載電壓。直到時(shí)刻降為零時(shí)，VD2截止，V2開(kāi)始導(dǎo)通，負(fù)載電壓仍為，反向。

40、其他時(shí)刻同理。（4）有功功率與無(wú)功功率當(dāng)V1或V2為通態(tài)時(shí)，負(fù)載電流與電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量。當(dāng)VD1或VD2為通態(tài)時(shí)，負(fù)載電流與電壓反向，則負(fù)載電感中儲(chǔ)存的能量向直流側(cè)反饋，即負(fù)載電感將其吸收的無(wú)功能量反饋回直流側(cè)，反饋回的能量暫時(shí)儲(chǔ)存在直流側(cè)電容中，直流側(cè)電容器起著緩沖這種無(wú)功能量的作用。（5）應(yīng)用說(shuō)明上述電路中開(kāi)關(guān)器件若為晶閘管，則需要使用強(qiáng)迫換流電路。半橋逆變電路優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用器件少，但缺點(diǎn)是輸出交流電壓幅值僅為，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容器串聯(lián)。半橋逆變電路常使用在幾千瓦以下的小功率逆變電源中。4.2.2三相電壓型逆變電路4.2.2.1三相電壓型橋式逆變電路（1）電路圖開(kāi)關(guān)

41、器件為IGBT。直流側(cè)由兩個(gè)電容器組成，電壓中點(diǎn)為。直流電壓為，因此“+”電壓為，“”電壓為。負(fù)載側(cè)中點(diǎn)為N。（2）工作方式（導(dǎo)電方式）（120導(dǎo)電方式，上一屆的題目，分析原理，計(jì)算加諧波分析）每個(gè)橋臂（上或下）的導(dǎo)電角度為，同一相上下兩個(gè)橋臂交替導(dǎo)電，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度依次相差。V1V1V1V4V4V4V6V6V3V3V3V6V5V2V2V2V5V5任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，可能是上面一個(gè)橋臂下面兩個(gè)橋臂，也可能是上面兩個(gè)橋臂下面一個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。每一次換流都是在同一相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行，即縱向換流。（3）負(fù)載線電壓波形針對(duì)U相，當(dāng)橋臂1導(dǎo)通時(shí)，當(dāng)橋臂4導(dǎo)通時(shí)，因此是幅值為的矩形波，

42、V、W兩相的情況與U相類似。、相位依次相差。負(fù)載線電壓公式：，幅值為的矩形波，相位依次相差。（4）負(fù)載相電壓及中點(diǎn)電壓波形負(fù)載相電壓公式：其中，為負(fù)載中點(diǎn)與直流電源中點(diǎn)之間的電壓。上式中，通過(guò)求解才能得出負(fù)載相電壓將上式相加：則：考慮負(fù)載側(cè)為三相對(duì)稱負(fù)載，即因此：中點(diǎn)電壓的波形：矩形波，頻率為的3倍，幅值為的1/3倍，即。負(fù)載相電壓波形：，階梯波，幅值為，三相互差。4.3電流型逆變電路（1）定義：直流電源為電流源的逆變電路，一般情況下為大電感形式的直流電流源。（2）電流型三相橋式逆變電路：（3）電流型逆變電路的特點(diǎn)：直流側(cè)串聯(lián)大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路

43、中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。補(bǔ)充：P107圖4-12單相橋式電流型逆變電路的簡(jiǎn)單工作原理。自勵(lì)方式：為了保證電路正常工作，必須使工作頻率能適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整。這種控制方式稱為自勵(lì)方式即逆變電路的觸發(fā)信號(hào)取自負(fù)載端，其工作頻率受負(fù)載諧振頻率的控制而比后者高一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。與自勵(lì)方式相對(duì)應(yīng)，固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式。（P109）多重逆變的目的（P113）從電路輸出的合成方式來(lái)看，多重逆變電路有串聯(lián)

44、多重和并聯(lián)多重兩種方式。電壓型逆變電路多用串聯(lián)多重方式；電流型逆變電路多用并聯(lián)多重方式。（P115）常用的多電平逆變電路有：中點(diǎn)鉗位型逆變電路；飛跨電容型逆變電路；單元串聯(lián)多電平逆變電路。第5章直流-直流變流電路（原理圖，工作波形，輸出與占空比的關(guān)系式）（1）直流-直流變流電路（DC-DC）定義：將一種直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電的裝置。（2）常見(jiàn)的直流-直流變流電路為直流斬波電路。（3）基本直流斬波電路為：降壓斬波電路和升壓斬波電路。5.1.1降壓斬波電路5.1.1.1電路原理圖（1）包含全控型器件V，由IGBT組成。（2）包含續(xù)流二極管VD，作用是保證IGBT關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感

45、電流提供通道。（3）負(fù)載：直流電動(dòng)機(jī)，兩端呈現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)。（4）分析前提：假設(shè)負(fù)載中電感值很大，即保證電流連續(xù)。5.1.1.2工作原理分析（1）給出IGBT的柵射極電壓波形，即波形，周期為T。（2）（）期間：IGBT導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓，由于電感存在，因此負(fù)載電流不能突變，所以按指數(shù)曲線上升。（3）（）期間：控制IGBT關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)過(guò)續(xù)流二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓基本為0，負(fù)載電流呈現(xiàn)指數(shù)曲線下降。（4）當(dāng)負(fù)載電感值較大時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)而且脈動(dòng)小。5.1.1.3公式（1）負(fù)載電壓平均值：，其中為占空比。（2）電感L極大時(shí)，負(fù)載電流平均值：。計(jì)算題：例5-15.1.1.4總結(jié)（1）通

46、過(guò)改變降壓斬波電路的占空比大小，就可以改變輸出負(fù)載電壓的平均值。5.1.2升壓斬波電路5.1.2.1電路原理圖（1）包含全控型器件V，由IGBT組成。（2）包含極大值的電感L和電容C。（3）負(fù)載為電阻R。5.1.2.2工作原理分析（1）當(dāng)IGBT導(dǎo)通階段：電源E向電感L充電，充電電流為恒定電流；電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，因此輸出電壓為恒值。通態(tài)時(shí)間為，此階段電感L上積蓄能量為。（2）當(dāng)IGBT關(guān)斷階段：電源E和電感L共同向電容C充電，并向負(fù)載R提供能量。此期間，電感L釋放的能量為。5.1.2.3公式（1）當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等。（2）輸出電

47、壓平均值：=，因此。（3）輸出電流平均值：。計(jì)算題：例5-35.1.1.4升壓斬波電路能夠保證輸出電壓高于電源電壓的原因（1）電感L放電時(shí)，其儲(chǔ)存的能量具有使電壓泵升的作用。（2）電感L充電時(shí)，電容C可將輸出電壓保持住。補(bǔ)充：助教給的一道題：已知電感電流連續(xù)，要求分析電路工作原理及輸入輸出電壓關(guān)系（分析類似127頁(yè)CuK斬波電路）5.2復(fù)合斬波電路（目的）和多相多重?cái)夭娐窐蚴娇赡鏀夭娐罚ㄔ恚瑘D5-8）一個(gè)控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)稱為斬波電路的相數(shù)，負(fù)載電流脈波數(shù)稱為斬波電路的重?cái)?shù)。當(dāng)電路電源公用而負(fù)載為三個(gè)獨(dú)立負(fù)載時(shí)，則為三相一重?cái)夭娐?；而?dāng)電源為三個(gè)獨(dú)立電源，向一個(gè)負(fù)載供電時(shí)，則

48、為一相三重?cái)夭娐?。（能判斷幾相幾重?.3帶隔離的直流-直流變流電路采用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路來(lái)完成直流-直流的變換有以下原因：（P131）輸出端與輸入端需要隔離。某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出。輸出電壓與輸入電壓的比例遠(yuǎn)小于1或遠(yuǎn)大于1.交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量。帶隔離的直流-直流交流電路分為單端和雙端電路兩大類。在單端電路中，變壓器中流過(guò)的是直流脈動(dòng)電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負(fù)對(duì)稱的交流電路。正激電路和反激電路屬于單端電路，半橋、全橋和推挽電路屬于雙端電路。（P132）正激反激工作原理及波形P136頁(yè)表5-1全波整流全橋整流優(yōu)缺

49、點(diǎn)137頁(yè)第6章交流-交流變流電路把兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流輸出，這種電路不改變交流電的頻率，稱為交流電力控制電路。在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶閘管開(kāi)通相位的控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓電路。以交流電的周期為單位控制晶閘管的通斷，改變通態(tài)周期數(shù)和斷態(tài)周期數(shù)的比，可以方便地調(diào)節(jié)輸出功率的平均值，這種電路稱為交流調(diào)功電路。（應(yīng)用場(chǎng)合）單相交流調(diào)壓電路簡(jiǎn)單原理及應(yīng)用。（P141圖6-1圖6-2）根據(jù)三相聯(lián)結(jié)形式的不同，三相交流調(diào)壓電路具有多種形式：星形聯(lián)結(jié)；支路控制三角形聯(lián)結(jié)；中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié)。（P146）交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交

50、流電源接通幾個(gè)整周波，再斷開(kāi)幾個(gè)整周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。常用于電爐的溫度控制。（P148）交流電力電子開(kāi)關(guān)（應(yīng)用：TSC）153頁(yè)圖6-16下面第二行話至最后三相交-交變頻電路主要有兩種接線方式：公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式。P154改善輸入功率因數(shù)的方法和提高輸出電壓：（P156）給各相的輸出電壓都疊加上同樣的直流分量，稱為直流偏置。采用梯形波輸出控制方式，相當(dāng)于在相電壓中疊加3次諧波，稱為交流偏置。交-交變頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)157頁(yè)矩陣式變頻電路：優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓可控制為正弦波，頻率不受電網(wǎng)頻率的限制：輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相

51、，功率因數(shù)為1，也可控制為需要的功率因數(shù)；能量可雙向流動(dòng)，適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行；不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。（P157圖6-23）第7章PWM控制技術(shù)PWM控制定義：即脈沖寬度控制技術(shù)，它是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形，其中包含波形的形狀和幅值。7.1PWM控制的基本原理7.1.1面積等效原理（1）沖量的定義：指窄脈沖的面積。（2）脈沖面積等效原理：當(dāng)沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，即慣性環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。它是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。7.1.2PWM脈沖等效為正弦

52、半波（1）正弦半波分成N等份，得到N個(gè)彼此相連的脈沖序列，該序列脈沖為等寬度而不等幅值，即脈沖寬度均為，但脈沖幅值不等，按正弦規(guī)律變化。（2）將上述脈沖序列采用脈沖面積等效原理進(jìn)行等效：采用N個(gè)等幅值而不等寬度的矩形脈沖代替，保證矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦半波脈沖的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦半波脈沖的面積（沖量）相等，這樣能夠保證矩形脈沖與正弦半波脈沖的作用相同。（3）PWM波形：上述一系列等幅值而不等寬度的矩形脈沖就是PWM波形。（4）SPWM波形：當(dāng)PWM波形的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，與正弦波等效時(shí)，稱為SPWM波形。7.2PWM逆變電路及其控制方法1、計(jì)算法：如果給出了逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)，PWM波形中各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出