電力電子技術(shù)項(xiàng)目教程PPT完整全套教學(xué)課件_第1頁(yè)
電力電子技術(shù)項(xiàng)目教程PPT完整全套教學(xué)課件_第2頁(yè)
電力電子技術(shù)項(xiàng)目教程PPT完整全套教學(xué)課件_第3頁(yè)
電力電子技術(shù)項(xiàng)目教程PPT完整全套教學(xué)課件_第4頁(yè)
電力電子技術(shù)項(xiàng)目教程PPT完整全套教學(xué)課件_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩243頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)全套PPT課件1.1晶閘管(1.3).pptx1.2全控型器件(1.4).pptx2.1單相可控整流電路(2.1).pptx2.2三相可控整流電路(2.2).pptx3.1降壓式斬波電路(3.2).pptx3.2升壓式斬波電路(3.3).pptx4.1交流調(diào)壓(4.1).pptx4.2交-交變頻電路(4.3).pptx5電壓型逆變電路(5.2).pptx6.1PWM控制的基本原理(6.1).pptx6.2PWM逆變電路(6.2).pptx7軟開(kāi)關(guān)與諧振變換技術(shù)(7.1).ppt1.1晶閘管晶閘管晶閘管晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng),又稱(chēng)作可控硅整流器(SiliconControlledRectifier——SCR),以前被簡(jiǎn)稱(chēng)為可控硅。其承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子器件中最高,而且工作可靠,因此在大容量的應(yīng)用場(chǎng)合仍然具有比較重要的地位。3)SL16螺栓型散熱器4)模塊散熱器2)SS11型水冷散熱器1)SF11型風(fēng)冷散熱器晶閘管晶閘管晶閘管具有三個(gè)電極:陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極G,它是一個(gè)四層(PNPN)三端器件,形成J1、J2、J3共3個(gè)PN結(jié)。晶閘管①當(dāng)門(mén)極G電壓信號(hào)為零時(shí),即使在陽(yáng)極A和陰極K兩端施加正電壓,由于中間的PN結(jié)J2為反偏置,所以晶閘管不導(dǎo)通。PPNNJ1J2J3晶閘管②在陽(yáng)極A和陰極K兩端施加反電壓,中間的PN結(jié)J2為正偏置,但PN結(jié)J1和J3為反偏置,呈反向阻斷狀態(tài),所以晶閘管仍然不會(huì)導(dǎo)通。PPNNJ1J2J3晶閘管③只有當(dāng)在陽(yáng)極A和陰極K兩端施加正向電壓,同時(shí)在門(mén)極G和陰極K之間也施加正向觸發(fā)信號(hào),此時(shí)晶閘管可等效為兩個(gè)互補(bǔ)的三極管,門(mén)極有足夠的電流IG流入時(shí),就形成強(qiáng)烈的正反饋,使兩個(gè)三極管飽和導(dǎo)通,也即是晶閘管導(dǎo)通。PPNNJ1J2J3晶閘管③此工作過(guò)程可簡(jiǎn)單表示為:UGK>0→產(chǎn)生IG

→T2導(dǎo)通→產(chǎn)生IC2

→T1導(dǎo)通→IC1↗→IC2

↗→出現(xiàn)強(qiáng)烈的正反饋此時(shí)即使將IG調(diào)整為0也不能解除正反饋,晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通,即G極失去控制作用。PPNNJ1J2J3正向轉(zhuǎn)折導(dǎo)通:陽(yáng)極電壓UAK升高至相當(dāng)高的數(shù)值,陽(yáng)極電流iA增加,直至晶閘管轉(zhuǎn)入導(dǎo)通。du/dt導(dǎo)通:陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高(相當(dāng)于陽(yáng)極電流增加);溫度導(dǎo)通:結(jié)溫較高(流過(guò)J2的反偏漏電流增加);其他幾種可能導(dǎo)通的情況:非正??刂凭чl管只有門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段!晶閘管的靜態(tài)伏安特性門(mén)極電流IG為0時(shí),在器件的陽(yáng)極A和陰極K兩端施加正向電壓,晶閘管呈現(xiàn)正向阻斷狀態(tài),只有很小的正向漏電流流過(guò)。晶閘管的靜態(tài)伏安特性正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo時(shí),漏電流急劇增大,特性從高阻區(qū)(阻斷狀態(tài))經(jīng)負(fù)阻區(qū)(虛線)到達(dá)低阻區(qū)(導(dǎo)通狀態(tài))。在正常工作時(shí),不允許在IG為0時(shí)把正向陽(yáng)極電壓加到轉(zhuǎn)折電壓Ubo。高阻區(qū)低阻區(qū)晶閘管的靜態(tài)伏安特性隨著門(mén)極電流IG幅值的增大,正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo降低。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性類(lèi)似。導(dǎo)通期間,如果門(mén)極電流IG為零,并且陽(yáng)極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下,則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài),IH稱(chēng)為維持電流。晶閘管的靜態(tài)伏安特性晶閘管施加反向電壓時(shí),其伏安特性類(lèi)似二極管的反向特性。在這種情況下,無(wú)論門(mén)極是否有觸發(fā)電流IG,晶閘管總是處于反向阻斷狀態(tài),只有極小的反相漏電流流過(guò)。晶閘管的靜態(tài)伏安特性當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度到反向擊穿電壓時(shí),外電路若沒(méi)有限制措施,則反向漏電流急劇增加,導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性晶閘管只有導(dǎo)通和阻斷這兩種穩(wěn)定狀態(tài),不能作為波形放大使用。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性在坐標(biāo)軸原點(diǎn)時(shí)刻,施加理想的門(mén)極觸發(fā)信號(hào),由于晶閘管內(nèi)部的正反饋過(guò)程需要時(shí)間,同時(shí)有外電路中電感的限制,陽(yáng)極電流不能瞬時(shí)增加。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性延遲時(shí)間td上升時(shí)間tr開(kāi)通時(shí)間即為td和tr兩者之和。普通晶閘管的延遲時(shí)間td為0.5~1.5μs,上升時(shí)間tr為0.5~3μs晶閘管的動(dòng)態(tài)特性在某一時(shí)刻,外加的陽(yáng)極電壓突然反向,此時(shí)門(mén)極沒(méi)有觸發(fā)信號(hào),由于外電路中電感的存在,陽(yáng)極電流的衰減也存在著過(guò)渡過(guò)程。陽(yáng)極電流逐漸衰減到零,在反方向流過(guò)反向恢復(fù)電流,到達(dá)最大值IRM后,再反方向衰減。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性在恢復(fù)電流快速衰減的同時(shí),由于外電路中電感的作用,會(huì)在晶閘管兩端引起反向的尖峰電壓URRM,其大小與外電路電感有密切關(guān)系。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr關(guān)斷時(shí)間tq=trr+tgr關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒。晶閘管的動(dòng)態(tài)特性在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對(duì)晶閘管施加正向電壓,晶閘管會(huì)重新正向?qū)ǎ皇鞘荛T(mén)極電流控制而導(dǎo)通。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)對(duì)晶閘管施加足夠長(zhǎng)時(shí)間的反向電壓,使晶閘管充分恢復(fù)其對(duì)正向電壓的阻斷能力,電路才能可靠工作。晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM晶閘管處于額定結(jié)溫且門(mén)極開(kāi)路時(shí),允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。此電壓規(guī)定為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(即斷態(tài)最大瞬時(shí)電壓)UDSM的90%。晶閘管的主要參數(shù)反向重復(fù)峰值電壓URRM晶閘管處于額定結(jié)溫且門(mén)極開(kāi)路時(shí),允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。此電壓規(guī)定為反向不重復(fù)峰值電壓(即反向最大瞬時(shí)電壓)URSM的90%。晶閘管的主要參數(shù)額定電壓通常取晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM和反向重復(fù)峰值電壓URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓,并按標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)取整數(shù)。實(shí)際選用時(shí),額定電壓一般取正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2~3倍作為安全裕量。晶閘管的主要參數(shù)通態(tài)平均電流IT(AV)

在環(huán)境溫度為40℃和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許連續(xù)流過(guò)的最大單相工頻正弦半波電流的平均值,定義為通態(tài)平均電流。

晶閘管的主要參數(shù)維持電流IH晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后,若流過(guò)晶閘管的陽(yáng)極電流下降,能保持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通的最小陽(yáng)極電流稱(chēng)為維持電流IH,一般為幾十到幾百毫安。它的大小與結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫越高,則維持電流IH越小。維持電流越大的晶閘管更容易關(guān)斷。晶閘管的主要參數(shù)擎住電流IL晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)即移除觸發(fā)信號(hào),在這種情況下能維持晶閘管導(dǎo)通所需的最小陽(yáng)極電流,稱(chēng)為擎住電流IL。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō),通常擎住電流比維持電流大。

為什么?晶閘管的主要參數(shù)

晶閘管的主要參數(shù)

門(mén)極觸發(fā)電流雙向晶閘管可認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。有兩個(gè)主電極T1和T2,一個(gè)門(mén)極G。在第I和第III象限有對(duì)稱(chēng)的伏安特性。由于雙向晶閘管通常用在交流電路中,因此不用平均值而用有效值來(lái)表示其額定電流值。補(bǔ)充:

晶閘管常見(jiàn)型號(hào)(KP型)認(rèn)識(shí)

KP

□-□□表示晶閘管普通反向阻斷型額定通態(tài)平均電流正反向重復(fù)峰值電壓等級(jí)通態(tài)平均電壓組別思考題型號(hào)為KP100-3,維持電流IH=4mA的晶閘管使用在下圖中電路里,問(wèn)是否合理?為什么?(暫不考慮電壓電流裕量)思考題鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)1.2全控型器件電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PowerMOSFET)電力MOSFET電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管又稱(chēng)電力MOSFET,是一種全控型電力電子器件。它顯著的特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流,因此所需驅(qū)動(dòng)功率小,驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單;又由于是靠多數(shù)載流子導(dǎo)電,沒(méi)有少數(shù)載流子導(dǎo)電所需的存儲(chǔ)時(shí)間,開(kāi)關(guān)速度快,工作頻率高。但器件的電流容量小、耐壓低,一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管G為柵極,S為源極,D為漏極柵極(Gate——G,也叫做門(mén)極)源極(Source——S)

漏極(Drain——D)電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極電流ID不僅受到柵源電壓UGS的控制,而且與漏極電壓UDS也密切相關(guān)。當(dāng)漏極電流ID較大時(shí),漏極電流ID和柵源電壓UGS的關(guān)系近似為線性。電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管圖1-8(b)有截止區(qū)、飽和區(qū)和非飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。這里的飽和是指漏源電壓UDS增加時(shí)漏極電流ID不再增加,非飽和是指漏源電壓UDS增加時(shí)漏極電流ID相應(yīng)增加。電力MOSFET工作在開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài),即指它在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間反復(fù)切換。電力MOSFET的動(dòng)態(tài)特性電力MOSFET的動(dòng)態(tài)特性開(kāi)通時(shí),由于電力MOSFET存在輸入電容,柵極電壓UGS波形呈指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)UGS上升到開(kāi)啟電壓UT時(shí),電力MOSFET開(kāi)始導(dǎo)通,漏極電流iD出現(xiàn),且隨著UGS的上升而增加。當(dāng)UGS達(dá)到使電力MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū)的柵源電壓UGSP后,電力MOSFET進(jìn)入非飽和區(qū),雖然此時(shí)UGS繼續(xù)升高,但I(xiàn)D已不再變化。電力MOSFET的動(dòng)態(tài)特性從UGS開(kāi)始上升至電力MOSFET開(kāi)始導(dǎo)通,這段時(shí)間稱(chēng)為開(kāi)通延遲時(shí)間td(on);UGS從UT上升到UGSP的時(shí)間段稱(chēng)為上升時(shí)間tr。電力MOSFET的開(kāi)通時(shí)間ton定義為開(kāi)通延遲時(shí)間td(on)與上升時(shí)間tr之和。電力MOSFET的動(dòng)態(tài)特性關(guān)斷時(shí),同樣由于輸入電容的影響,UGS波形呈指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)UGS呈低于UGSP時(shí),漏極電流ID開(kāi)始下降,直至UGS低于開(kāi)啟電壓UT,ID下降到零。電力MOSFET的動(dòng)態(tài)特性從UGS開(kāi)始下降至電力MOSFET開(kāi)始關(guān)斷的時(shí)間稱(chēng)為關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)。UGS從UGSP下降到UGS小于UT時(shí)溝道消失,ID從通態(tài)電流下降到零,這段時(shí)間稱(chēng)為下降時(shí)間tf。電力MOSFET的關(guān)斷時(shí)間toff定義為關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)

與下降時(shí)間tf之和。電力MOSFET的主要參數(shù)a)漏源擊穿電壓UDSBUDSB是指結(jié)溫在25~150℃之間漏源極的擊穿電壓。該參數(shù)決定了電力MOSFET的最高工作電壓,常用的電力MOSFET的UDSB通常在1000V以下。需要注意的是常用的電力MOSFET的漏源擊穿電壓具有正溫度系數(shù),因此在溫度低于測(cè)試條件時(shí),UDSB會(huì)低于產(chǎn)品手冊(cè)數(shù)據(jù)。電力MOSFET的主要參數(shù)b)漏極連續(xù)電流額定值ID和漏極脈沖電流峰值IDM

這是標(biāo)稱(chēng)電力MOSFET電流定額的參數(shù),一般情況下,IDM是ID的2~4倍。工作溫度對(duì)器件的漏極電流影響很大,在實(shí)際器件參數(shù)計(jì)算時(shí),必須考慮其損耗及散熱情況得出殼溫,由此核算器件的電流定額。如在殼溫為80~90℃時(shí),器件可用的連續(xù)工作電流只有殼溫為25℃時(shí)ID的60%~70%。電力MOSFET的主要參數(shù)c)柵源電壓UGS由于柵源之間的絕緣層很薄,當(dāng)UGS>20V將導(dǎo)致絕緣層擊穿,因此在焊接、驅(qū)動(dòng)等方面必須注意。

電力MOSFET的主要參數(shù)d)極間電容電力MOSFET的3個(gè)電極之間分別存在極間電容CGS、CGD和CDS,極間電容是影響開(kāi)關(guān)工作速度的主要因素。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor)簡(jiǎn)稱(chēng)為IGBT。它是一種電壓控制型器件,具有耐高電壓和大電流、工作頻率高、易于驅(qū)動(dòng)、低功耗等優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)前在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的電力電子器件。軸控指每個(gè)逆變器獨(dú)立控制一個(gè)電機(jī)。架控指每個(gè)逆變器控制兩個(gè)以上的電機(jī)。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)柵極G、集電極C和發(fā)射極Ee=Emitter(發(fā)射極)

c=Collector(集電極)g=Gate(柵極)

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)a)轉(zhuǎn)移特性當(dāng)柵射電壓UGE高于開(kāi)啟電壓UGE(th)時(shí),IGBT開(kāi)始導(dǎo)通,UGE(th)的值一般為2~6V。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)b)輸出特性

與上一張圖對(duì)應(yīng)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)IGBT的開(kāi)通過(guò)程與電力MOSFET十分相似。從驅(qū)動(dòng)電壓UGE上升至其幅值的10%至集電極電流IC上升到穩(wěn)態(tài)值的10%,這段時(shí)間稱(chēng)為開(kāi)通延遲時(shí)間td(on);IC從10%穩(wěn)態(tài)值上升至90%穩(wěn)態(tài)值,這段時(shí)間稱(chēng)為上升時(shí)間tr。IGBT的開(kāi)通時(shí)間ton定義為開(kāi)通延遲時(shí)間td(on)與上升時(shí)間tr之和。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)在關(guān)斷過(guò)程中,從驅(qū)動(dòng)電壓UGE下降至其幅值的90%到集電極電流IC下降為穩(wěn)態(tài)值的90%,這段時(shí)間稱(chēng)為關(guān)斷延遲時(shí)間td(off);集電極電流IC從穩(wěn)態(tài)值的90%下降至10%,這段時(shí)間稱(chēng)為下降時(shí)間tf。IGBT的關(guān)斷時(shí)間toff定義為關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)與下降時(shí)間tf之和。IGBT的主要參數(shù)和性能a)最大集射極間電壓UCES

該參數(shù)決定了器件的最高工作電壓,由內(nèi)部等效的PNP晶體管所能承受的擊穿電壓確定。IGBT的主要參數(shù)和性能

IGBT的主要參數(shù)和性能c)集射飽和壓降UCE(sat)它是指柵射間施加一定電壓,在一定的結(jié)溫及集電極電流條件下,集射間飽和通態(tài)壓降。此壓降在集電極電流較小時(shí)為負(fù)溫度系數(shù),較大時(shí)為正溫度系數(shù)。它表征了IGBT的通態(tài)損耗,應(yīng)該選取UCE(sat)較小的IGBT。IGBT的主要參數(shù)和性能

IGBT的主要參數(shù)和性能e)結(jié)溫它指IGBT工作時(shí)不導(dǎo)致其損壞所允許的最高結(jié)溫。IGBT的主要參數(shù)和性能

其他新型器件功率模塊與功率集成電路目前,電力電子器件的主要發(fā)展趨勢(shì)就是模塊化。按照典型電力電子電路所需要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將多個(gè)相同的電力電子器件或多個(gè)相互配合使用的不同電力電子器件封裝在一個(gè)模塊中。其優(yōu)點(diǎn)是:縮小裝置的體積,降低成本,提高可靠性,更重要的是對(duì)工作頻率較高的電路,可以達(dá)到減小線路電感,從而簡(jiǎn)化對(duì)吸收或緩沖電路的要求。這種模塊稱(chēng)為功率模塊(PowerModule),如IGBT模塊(IGBTModule)。其他新型器件

其他新型器件

功率模塊與功率集成電路智能功率模塊(IntelligentPowerModule,簡(jiǎn)稱(chēng)IPM),將保護(hù)和驅(qū)動(dòng)電路與IGBT器件集成在一起。鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)2.1單相可控整流電路回顧1.晶閘管導(dǎo)通條件是什么?2.晶閘管關(guān)斷條件是什么?單相可控整流電路單相半波可控整流電路交流直流晶閘管單相半波電阻性負(fù)載可控整流電路由晶閘管VT、電阻R及單相整流變壓器T組成。單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路在

α(觸發(fā)延遲角)之前晶閘管雖然承受正向電壓,但因觸發(fā)電路尚未向門(mén)極送出觸發(fā)脈沖,晶閘管仍保持阻斷狀態(tài),無(wú)直流電壓輸出。單相半波可控整流電路②在α?xí)r刻觸發(fā)電路向門(mén)極送出觸發(fā)脈沖,晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。若不計(jì)管壓降影響,則負(fù)載電阻兩端的電壓波形ud就是變壓器二次側(cè)電壓u2的波形,流過(guò)負(fù)載的電流波形id與ud相似。單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路②在α?xí)r刻由于二次側(cè)繞組、晶閘管以及電阻負(fù)載時(shí)是串聯(lián)的,故id波形也就是流過(guò)晶閘管的電流iT及流過(guò)變壓器二次側(cè)電流i2的波形。單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路

單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路

交流直流單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路輸出電壓平均值與平均電流的計(jì)算:?jiǎn)蜗嗫煽卣麟娐罚娮栊载?fù)載)單相半波可控整流電路輸出電壓平均值與平均電流的計(jì)算:

單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路負(fù)載上電壓有效值與電流有效值單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路晶閘管可能承受的正反向峰值電壓

晶閘管電流有效值電路中,晶閘管與負(fù)載串聯(lián),所以負(fù)載電流的有效值也就是流過(guò)晶閘管電流的有效值。單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流電路功率因數(shù)單相可控整流電路(電阻性負(fù)載)單相可控整流電路(電感性負(fù)載)阻感負(fù)載的特點(diǎn):電感對(duì)電流變化有抗拒作用,使得流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。

單相可控整流電路(電感性負(fù)載)

(a)電流id增大時(shí)Ld兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向

(b)電流id減小時(shí)Ld兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向圖2-2電感線圈對(duì)電流變化的阻礙作用單相可控整流電路(電感性負(fù)載)無(wú)續(xù)流二極管

單相可控整流電路(電感性負(fù)載)無(wú)續(xù)流二極管

單相可控整流電路(電感性負(fù)載)無(wú)續(xù)流二極管③在π時(shí)刻:交流電壓過(guò)零,由于電感的存在,流過(guò)晶閘管的陽(yáng)極電流仍大于零,晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通,此時(shí)電感儲(chǔ)存的能量一部分釋放變成電阻的熱能,同時(shí)另一部分送回電網(wǎng),電感的能量全部釋放完后,晶閘管在電源電壓u2的反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周,即2π+α?xí)r刻,晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通。如此循環(huán)。單相可控整流電路(電感性負(fù)載)無(wú)續(xù)流二極管

單相可控整流電路(電感性負(fù)載)有續(xù)流二極管由于該二極管是為電感負(fù)載在晶閘管關(guān)斷時(shí)提供續(xù)流回路,因此稱(chēng)作續(xù)流二極管。在電源電壓正半周(0~π區(qū)間),晶閘管承受正向電壓,觸發(fā)脈沖在α?xí)r刻觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通,負(fù)載上有輸出電壓和電流。在此期間續(xù)流二極管VD承受反向電壓而關(guān)斷。U2正半周時(shí),與沒(méi)有續(xù)流二極管時(shí)的情況是一樣的。單相可控整流電路(電感性負(fù)載)u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR

單相可控整流電路(電感性負(fù)載)u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR基本物理量單相可控整流電路(電感性負(fù)載)基本物理量單相可控整流電路(電感性負(fù)載)基本物理量單相可控整流電路(電感性負(fù)載)基本物理量單相可控整流電路(電感性負(fù)載)工作原理單相可控整流電路(電感性負(fù)載)單相半波可控整流電路的特點(diǎn)控制角α移相范圍為180。電路簡(jiǎn)單,但輸出脈動(dòng)大,變壓器二次側(cè)電流中含直流分量,造成變壓器鐵芯直流磁化。分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路。平均來(lái)看,交流電是不會(huì)使鐵芯永遠(yuǎn)處于飽和狀態(tài)的,只有瞬間的飽和,隨后就得到恢復(fù)。單相橋式整流電路單相橋式整流電路可分為單相橋式全控整流電路單相橋式半控整流電路這里的全控、半控不是指器件。單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)晶閘管VT1和VT4為一組橋臂,而VT2和VT3組成另一組橋臂。單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4在

α(觸發(fā)延遲角)之前:電路不導(dǎo)通。兩個(gè)晶閘管均分,Uvt1,4為U2的一半。單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4在相當(dāng)于控制角α的時(shí)刻,給VT1和VT4同時(shí)加脈沖,則VT1和VT4會(huì)導(dǎo)通。單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4在相當(dāng)于控制角π+α的時(shí)刻,給VT2和VT3同時(shí)加脈沖,則VT2和VT3會(huì)導(dǎo)通。單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4為什么波形是這樣?單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4留意i2電流方向變負(fù)向直流單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4整流電壓平均值為:是單相半波可控整流電路輸出電壓平均值的2倍。α角的移相范圍為180單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4向負(fù)載輸出的直流電流平均值為:?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐罚娮栊载?fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u負(fù)載電感很大,id不能突變且波形近似為一條水平線。t=+時(shí)刻,觸發(fā)VT2和VT3,VT2和VT3導(dǎo)通,u2通過(guò)VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷,流過(guò)VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上,此過(guò)程稱(chēng)為換相,亦稱(chēng)換流。單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u兩組管子輪流導(dǎo)通,每只晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間較電阻性負(fù)載時(shí)延長(zhǎng)了,導(dǎo)通角為π,與α無(wú)關(guān)。單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u整流電壓平均值為:當(dāng)=0時(shí),Ud0=0.9U2=90時(shí),Ud=0晶閘管移相范圍為0~90單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u為什么沒(méi)有一半的波形了?單相橋式全控整流電路(電感性負(fù)載)為了擴(kuò)大移相范圍,去掉輸出電壓的負(fù)值,提高Ud的值,也可以在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管,如圖2-8所示。接了續(xù)流二極管以后,α的移相范圍可以擴(kuò)大到0~180°。單相橋式半控整流電路(電阻性負(fù)載)為了簡(jiǎn)化電路,實(shí)際上可以采用一只晶閘管來(lái)控制導(dǎo)電回路,然后用一只整流二極管來(lái)代替另一只晶閘管。單相橋式半控整流電路(電阻性負(fù)載)1)電阻負(fù)載情況單相橋式半控電路與單相橋式全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。單相橋式半控整流電路(電感性負(fù)載)每一個(gè)導(dǎo)電回路由1個(gè)晶閘管和1個(gè)二極管構(gòu)成。在u2正半周,處觸發(fā)VT1,u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。u2過(guò)零變負(fù)時(shí),因電感作用使電流連續(xù),VT1繼續(xù)導(dǎo)通,但因a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位,電流是由VT1和VD3續(xù)流,ud=0。在u2負(fù)半周,處觸發(fā)觸發(fā)VT3,向VT1加反壓使之關(guān)斷,u2經(jīng)VT2和VD2向負(fù)載供電。u2過(guò)零變正時(shí),VD4導(dǎo)通,VD2關(guān)斷。VT2和VD4續(xù)流,ud又為零。單相橋式半控整流電路(電感性負(fù)載)若無(wú)續(xù)流二極管,則當(dāng)突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí),會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況,這使ud成為正弦半波,即半周期ud為正弦,另外半周期ud為零,其平均值保持恒定,相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時(shí)的波形,稱(chēng)為失控。有續(xù)流二極管VD時(shí),續(xù)流過(guò)程由VD完成,避免了失控的現(xiàn)象。續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降,少了一個(gè)管壓降,有利于降低損耗。續(xù)流二極管VD單相橋式半控整流電路(電感性負(fù)載)O2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVD電流波形單相橋式半控整流電路(電感性負(fù)載)單相不可控整流電路1.某電阻需要0~24V可調(diào)直流電壓,采用單相可控半波整流電路。現(xiàn)有兩種供電方案:(1)220V交流電網(wǎng)直接供電;(2)用整流變壓器供電,U2=60V。試比較兩種供電方案下晶閘管的導(dǎo)通角以及所選單相可控半波整流電路是否能滿足負(fù)載的要求?2.一單相可控半波整流電路,負(fù)載電阻RL=10Ω,由電網(wǎng)220V電壓供電,控制角α=60°,試計(jì)算整流電壓的平均值、電流的有效值以及管子承受的最大正反向電壓。3.一單相半控橋式整流電路,其輸入交流電壓有效值為220V,負(fù)載為1kΩ電阻,試求控制角α=0°及α=90°時(shí)負(fù)載上電壓和電流的平均值,并畫(huà)出相應(yīng)的波形。4.在電阻性負(fù)載單相半控橋式整流電路中,已知當(dāng)控制角α=0°時(shí),輸出直流電壓Uo=150V,輸出直流電流Io=50A。如果將輸出直流電壓調(diào)到Uo=120V,則需要將控制角α調(diào)到多大?這時(shí)的輸出直流電流Io是多少?鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)2.2三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路2.2.2三相橋式全控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路

■電阻負(fù)載電路分析

?為得到零線,變壓器二次側(cè)必須接成星形,而

一次側(cè)接成三角形,避免3次諧波流入電網(wǎng)。

?三個(gè)晶閘管按共陰極接法連接,這種接法觸發(fā)電

路有公共端,連線方便。

?假設(shè)將晶閘管換作二極管,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。

?自然換相點(diǎn)

√在相電壓的交點(diǎn)t1、t2、t3處,均出現(xiàn)了二

極管換相,稱(chēng)這些交點(diǎn)為自然換相點(diǎn)。

√將其作為的起點(diǎn),即=0。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及=0時(shí)的波形

2.2.1三相半波可控整流電路?=0(波形見(jiàn)上頁(yè))

√三個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通120

,ud波形為

三個(gè)相電壓在正半周期的包絡(luò)線。

√變壓器二次繞組電流有直流分量。

√晶閘管電壓由一段管壓降和兩段線電

壓組成,隨著增大,晶閘管承受的電

壓中正的部分逐漸增多。?=30

√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120。a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac三相半波可控整流電路,電阻負(fù)載,=30時(shí)的波形2.2.1三相半波可控整流電路?>30

√當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過(guò)零變負(fù)時(shí),該相晶閘管關(guān)斷,但下一相晶閘管因未觸發(fā)而不導(dǎo)通,此時(shí)輸出電壓電流為零。

√負(fù)載電流斷續(xù),各晶閘管導(dǎo)通角小于120。wwttwtwtau2uaubucOOOOuGudiVT1三相半波可控整流電路,電阻負(fù)載,=60時(shí)的波形2.2.1三相半波可控整流電路基本數(shù)量關(guān)系

?的移相范圍為90。

?整流電壓平均值

?Ud/U2與的關(guān)系√L很大,如曲線所示。

√L不是很大,則當(dāng)>30后,ud中負(fù)

的部分可能減少,整流電壓平均值

Ud略為增加,如曲線3所示。2.2.1三相半波可控整流電路

?變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為?晶閘管的額定電流為?晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值,即

三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量,為此其應(yīng)用較少。2.2.2三相橋式全控整流電路

原理圖陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT1,

VT3,VT5)稱(chēng)為共陰極組;陽(yáng)極連

接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4,VT6,

VT2)稱(chēng)為共陽(yáng)極組。共陰極組中與a,b,c三相電源相

接的3個(gè)晶閘管分別為VT1,VT3,VT5,

共陽(yáng)極組中與a,b,c三相電源相接

的3個(gè)晶閘管分別為VT4,VT6,VT2。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4

-VT5-VT6。2.2.2三相橋式全控整流電路■帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況電路分析

?各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn),同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。?當(dāng)≤60時(shí)√ud波形均連續(xù),對(duì)于電阻負(fù)載,id波形與ud波形的形狀是一樣的,也連續(xù)。

√=0時(shí),ud為線電壓在正半周的包絡(luò)線。三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載=0時(shí)晶閘管工作情況2.2.2三相橋式全控整流電路√=30時(shí),晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30,組成ud的每一段線電壓因此推遲30,ud平均值降低。

√=60時(shí),ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移,ud平均值繼續(xù)降低。=60時(shí)ud出現(xiàn)了為零的點(diǎn)。?當(dāng)>60時(shí)

√因?yàn)閕d與ud一致,一旦ud降為至零,id也降至零,晶閘管關(guān)斷,輸出整流電壓ud為零,ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。三相橋式全控整流電路的一些特點(diǎn)?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,共陰極組的和共陽(yáng)極組的各1個(gè),且不能為同一相的晶閘管。2.2.2三相橋式全控整流電路?對(duì)觸發(fā)脈沖的要求

√6個(gè)晶閘管的脈沖按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序,相位依次差60

√共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120,共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120

。

√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180

。?整流輸出電壓ud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脈波整流電路。?在整流電路合閘啟動(dòng)過(guò)程中或電流斷續(xù)時(shí),為確保電路的正常工作,需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖

√寬脈沖觸發(fā):使脈沖寬度大于60(一般取80~100)

√雙脈沖觸發(fā):用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖,兩個(gè)窄脈沖的前沿相差60,脈寬一般為20~30

?!坛S玫氖请p脈沖觸發(fā)。?晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同,晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也一樣。2.2.2三相橋式全控整流電路■基本數(shù)量關(guān)系帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角的移相范圍是120,帶阻感負(fù)載時(shí),三相橋式全控整流電路的角移相范圍為90。整流輸出電壓平均值

?帶阻感負(fù)載時(shí),或帶電阻負(fù)載≤60時(shí)

?帶電阻負(fù)載且>60時(shí)鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)3.2降壓式斬波電路降壓式斬波電路

降壓式斬波電路VT通態(tài)時(shí)等效電路圖

降壓式斬波電路VT斷態(tài)時(shí)等效電路圖當(dāng)可控開(kāi)關(guān)VT處于斷態(tài)時(shí),電感L產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),二極管VD導(dǎo)通續(xù)流,為負(fù)載提供電流通路。降壓式斬波電路

降壓式斬波電路電流連續(xù)導(dǎo)通

+-U降壓式斬波電路電流連續(xù)導(dǎo)通

降壓式斬波電路電流連續(xù)導(dǎo)通

降壓式斬波電路電流連續(xù)導(dǎo)通

降壓降壓式斬波電路電流臨界連續(xù)降壓式斬波電路電流不連續(xù)

鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)3.3升壓式斬波電路升壓式斬波電路

升壓式斬波電路

升壓式斬波電路

升壓式斬波電路

升壓升壓式斬波電路

電流連續(xù)導(dǎo)通的波形圖

電流不連續(xù)導(dǎo)通的波形鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)4.1交流調(diào)壓回顧頻率不變,只改變電壓,稱(chēng)為交流電壓變換器或交流斬波器。頻率、電壓均改變,則稱(chēng)為直接變頻器。{AC-AC交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路通常由晶閘管組成,用于調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。與常規(guī)的調(diào)壓變壓器相比,晶閘管交流調(diào)壓器有體積小、重量輕的特點(diǎn)。其輸出是交流電壓,但它不是正弦波形,其諧波分量較大,功率因數(shù)也較低。思考:和變壓器調(diào)壓的共同點(diǎn)是什么?交流調(diào)壓電路控制方法:通斷控制。即把晶閘管作為開(kāi)關(guān),通過(guò)改變通斷時(shí)間比值達(dá)到調(diào)壓的目的。這種控制方式電路簡(jiǎn)單,功率因數(shù)高,適用于有較大時(shí)間常數(shù)的負(fù)載;缺點(diǎn)是輸出電壓或功率調(diào)節(jié)不平滑。相位控制。它是使晶閘管在電源電壓每一周期中、在選定的時(shí)刻將負(fù)載與電源接通,改變選定的時(shí)刻可達(dá)到調(diào)壓的目的。單相交流調(diào)壓電路(電阻性負(fù)載)單相交流調(diào)壓電路(電阻性負(fù)載)思考:為什么左圖是AC-DC電路,而采用雙向晶閘管是AC-AC電路?單相交流調(diào)壓電路(電阻性負(fù)載)

何時(shí)功率因素最大?何時(shí)功率因素最???對(duì)比P36公式單相交流調(diào)壓電路(電感性負(fù)載)對(duì)比P37圖示1、α>φ由圖可見(jiàn),α>φ,θ<180°,正負(fù)半波電流斷續(xù)。α愈大,θ愈小。即α的移相在(180°-φ)范圍內(nèi),可以得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓。2、α=φ由圖b可見(jiàn),當(dāng)α=φ時(shí),θ=180°,即正負(fù)半周電流臨界連續(xù)。相當(dāng)于晶閘管失去控制。3、α<φ負(fù)載電流只有正半波部分,出現(xiàn)很大直流分量,電路不能正常工作。

鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)4.3交-交變頻電路單相交-交變頻器變流器P和N都是相控整流電路。單相交-交變頻器三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=0時(shí)的波形參考P58單相交-交變頻器三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=30時(shí)的波形參考P61單相交-交變頻器三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=90時(shí)的波形單相交-交變頻器為使uo波形接近正弦波,可按正弦規(guī)律對(duì)α角進(jìn)行調(diào)制。在半個(gè)周期內(nèi)讓P組α角按正弦規(guī)律從90°減到0°或某個(gè)值,再增加到90°,每個(gè)控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高,再減到零。另外半個(gè)周期可對(duì)N組進(jìn)行同樣的控制。uo由若干段電源電壓拼接而成,在uo的一個(gè)周期內(nèi),包含的電源電壓段數(shù)越多,其波形就越接近正弦波。單相交-交變頻器改變兩組變流器的切換頻率,就可以改變輸出頻率0。改變變流電路工作時(shí)的控制角,就可以改變交流輸出電壓的幅值。鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)5.2電壓型逆變電路電壓型逆變電路逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種:電壓型逆變電路或電壓源型逆變電路電流型逆變電路或電流源型逆變電路電壓型逆變電路電壓型逆變電路的特點(diǎn):(1)

直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容,直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)。(2)輸出電壓為矩形波,輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。(3)阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功提供通道,逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。半橋逆變電路t1~t2:C1—V1—負(fù)載,輸出電壓右正左負(fù)-+Um=Ud/2半橋逆變電路t2~t3:C2—VD2—負(fù)載,二極管VD2續(xù)流,輸出電壓左正右負(fù)+-半橋逆變電路t3~t4:C2—V2—負(fù)載,輸出電壓右正左負(fù)+-半橋逆變電路-+t4~t5:C1—VD1—負(fù)載,二極管VD1續(xù)流,輸出電壓左負(fù)右正半橋逆變電路-++-+--+工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏,兩者互補(bǔ),輸出電壓uo為矩形波,幅值為Um=Ud/2。V1或V2通時(shí),io和uo同方向,直流側(cè)向負(fù)載提供能量;VD1或VD2通時(shí),io和uo反向,電感中貯能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱(chēng)為反饋二極管,起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用,又稱(chēng)續(xù)流二極管。半橋逆變電路優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)單,使用器件少。缺點(diǎn):輸出交流電壓幅值為Ud/2,且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián),要控制兩者電壓均衡。應(yīng)用:用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋、三相橋式都可看成若干個(gè)半橋逆變電路的組合。全橋逆變電路V1,V4同時(shí)通斷;V2,V3同時(shí)通斷。V1,V4與V2,V3信號(hào)互補(bǔ),各導(dǎo)電180°(對(duì)比半橋思考)P121圖5.4全橋逆變電路共四個(gè)橋臂,可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180°。輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同,幅值高出一倍。全橋逆變電路輸出電壓定量分析uo成傅里葉級(jí)數(shù)

基波幅值基波有效值uo為正負(fù)各180°時(shí),要改變輸出電壓有效值只能改變Ud來(lái)實(shí)現(xiàn)。全橋逆變電路tOtOtOtOtOθb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo全橋逆變電路及波形阻感性負(fù)載時(shí),調(diào)節(jié)輸出電壓,可通過(guò)改變?chǔ)鹊拇笮?lái)實(shí)現(xiàn)。

(0°<θ<180°)全橋逆變電路單相電壓全橋輸出電壓uo定量分析對(duì)應(yīng)uo展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)

基波幅值

基波有效值

全橋逆變電路負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓:U相,V1通,uUN'=Ud/2,V4通,uUN’=-Ud/2全橋逆變電路負(fù)載線電壓全橋逆變電路鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)6.1PWM控制的基本原理概述PWM(PulseWidthModulation)控制就是脈寬調(diào)制技術(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(含形狀和幅值)。概述直流斬波電路采用PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣,應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型。降壓斬波電路

斬波電路有三種控制方式:脈沖寬度調(diào)制(PWM):T不變,改變ton。頻率調(diào)制:ton不變,改變T?;旌闲停簍on和T都可調(diào),改變占空比PWM控制的基本原理沖量大小相等的各種窄脈沖重要理論基礎(chǔ)—(面積)等效原理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。沖量窄脈沖的面積效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同PWM控制的基本原理用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波。正弦半波N等分,可看成N個(gè)彼此相連的脈沖序列,寬度相等,但幅值不等。用矩形脈沖代替,等幅,不等寬,中點(diǎn)重合,面積(沖量)相等寬度按正弦規(guī)律變化。SPWM波形—脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。要改變等效輸出正弦波幅值,按同一比例改變各脈沖寬度即可。用PWM波代替正弦半波?鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)電力電子技術(shù)6.2PWM逆變電路PWM逆變電路目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種,目前實(shí)用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路。PWM逆變電路單相橋式PWM逆變電路逆變電路的控制方法有單極型和雙極型兩種方式。單極型單極型PWM控制方式原理波形

單極型PWM控制方式原理波形

單極型單極型PWM控制方式原理波形

單極型雙極型PWM控制方式原理波形

雙極型雙極型PWM控制方式原理波形

雙極型三相橋式PWM逆變電路

三相橋式PWM逆變電路三相橋式PWM逆變電路輸出波形

三相橋式PWM逆變電路三相橋式PWM逆變電路輸出波形

三相橋式PWM逆變電路電力電子技術(shù)軟開(kāi)關(guān)與諧振變換技術(shù)軟開(kāi)關(guān)與諧振變換技術(shù)

在任何一種電力電子裝置中,濾波電感、電容及變壓器的體積和重量都占到了很大的比例。而現(xiàn)代電力電子裝置朝著小型化、輕量化的方向發(fā)展,從電路有關(guān)的知識(shí)可以知道,提高工作頻率可以減少變壓器繞組的匝數(shù),并減少磁芯的尺寸。但在提高開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí),開(kāi)關(guān)損耗也在增加,電路效率會(huì)嚴(yán)重下降,電磁干擾也增大。因此,簡(jiǎn)單提高開(kāi)關(guān)頻率是不行的。

針對(duì)以上問(wèn)題,軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它利用以諧振為主的輔助換流手段,解決了電路中的開(kāi)關(guān)損耗和噪聲問(wèn)題,可以將開(kāi)關(guān)頻率大幅度提高。硬開(kāi)關(guān)技術(shù)

在電力電子裝置中,硬開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流均不為零,出現(xiàn)了重疊,有顯著的開(kāi)關(guān)損耗。電壓和電流變化的速度很快,波形出現(xiàn)了明顯的過(guò)沖,從而產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)噪聲。開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率之間呈線性關(guān)系,因此當(dāng)硬電路的工作頻率不太高時(shí),開(kāi)關(guān)損耗占總損耗的比例并不大,但隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高,開(kāi)關(guān)損耗就越來(lái)越顯著。硬開(kāi)關(guān)技術(shù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

如圖所示,軟開(kāi)關(guān)電路中增加了諧振電感Lr和諧振電容Cr,與濾波電感L、電容C相比,Lr和Cr的值小得多,同時(shí)開(kāi)關(guān)S增加了反并聯(lián)二極管VDS,而硬開(kāi)關(guān)電路中不需要這個(gè)二極管。

降壓型零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路中,在開(kāi)關(guān)過(guò)程前后引入諧振,使開(kāi)關(guān)開(kāi)通前電壓先降到零,關(guān)斷前電流先降到零,消除了開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓、電流的重疊,從而大大減小甚至消除開(kāi)關(guān)損耗,同時(shí),諧振過(guò)程限制了開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流的變化率,這使得開(kāi)關(guān)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論