上一屆的電力電子復(fù)習(xí)提綱

電力電子復(fù)習(xí)提綱第3章-第4章逆變：把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的過(guò)程。逆變電路：把直流電逆變成交流電的電路。當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)時(shí)，為有源逆變電路。變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，稱(chēng)為無(wú)源逆變。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，（2）晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。（3）交流電源缺相或突然消失。（4）換相的裕量角不足，引起換相失敗。3.逆變產(chǎn)生的條件：（1）要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓。（2）要求晶閘管的控制角，使Ud為負(fù)值。4.為了防止逆變失敗，不僅逆變角不能等于零，而且不能太小，必須限制在某一允許的最小角度內(nèi)。設(shè)計(jì)逆變電路時(shí)，必須保證，因此常在觸發(fā)電路中附加一保護(hù)環(huán)節(jié)，保證觸發(fā)脈沖不進(jìn)入小于的區(qū)域內(nèi)。換流方式：（1）器件換流：利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。（2）電網(wǎng)換流：電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。在換流時(shí)只要將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。（3）負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流（4）強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱(chēng)為強(qiáng)迫換流。6.電壓型逆變電路反饋二極管的作用：阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。7.電壓型逆變電路和電流型逆變電路：概念：電壓型逆變電路：直流側(cè)是電壓源。電流型逆變電路：直流側(cè)是電流源。特點(diǎn)：1.電壓型逆變電路◆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)?！粲捎谥绷麟妷涸吹你Q位作用，輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同?！糇韪胸?fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。特點(diǎn)：1.電流型逆變電路◆直流側(cè)串大電感，電流基本無(wú)脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源?！艚涣鬏敵鲭娏鳛榫匦尾?，與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。◆直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，不必給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多，換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。三相電流型逆變電路：◆基本工作方式是120°導(dǎo)電方式，每個(gè)臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120°，每個(gè)時(shí)刻上下橋臂組各有一個(gè)臂導(dǎo)通。◆換流方式為橫向換流。第五章9.斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。10.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。?混合型：ton和T都可調(diào)，改變占空比11.0iGE0iGE0ioI1第六章單向交流調(diào)壓電路：電阻負(fù)載的移相范圍：[0，]；阻感負(fù)載的移相范圍：[，]（其中）支路控制三角聯(lián)結(jié)電路由三個(gè)單相交流調(diào)壓電路組成，分別在不同的線(xiàn)電壓作用下工作。單相交流調(diào)壓電路的分析方法和結(jié)論完全適用，輸入線(xiàn)電流（即電源電流）為與該線(xiàn)相連的兩個(gè)負(fù)載相電流之和。交流調(diào)功電路：它不是在每個(gè)交流電源都通過(guò)觸發(fā)延角對(duì)輸出電壓的波形進(jìn)行控制，而是將負(fù)載與交流接通幾個(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，這種電路常用于電爐的溫度控制15.交流電力電子開(kāi)關(guān)：交流電力電子開(kāi)關(guān)：把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機(jī)械開(kāi)關(guān)，起接通和斷開(kāi)電路的作用。優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快，沒(méi)有觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，可以頻繁控制通斷。與交流調(diào)功電路的區(qū)別◆并不控制電路的平均輸出功率。◆通常沒(méi)有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開(kāi)?！艨刂祁l度通常比交流調(diào)功電路低得多。16.交-交變頻電路采用的控制方式是相位控制方式，因此輸入電流的相位總是滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率。構(gòu)成：交交變頻電路是把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，因?yàn)闆](méi)有中間直流環(huán)節(jié)，因此屬于直接變頻電路。由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管相控整流電路構(gòu)成，和直流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。工作原理：P組工作時(shí)，負(fù)載電流io為正，N組工作時(shí)，io為負(fù)。兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的交流電。√改變兩組變流器的切換頻率，就可以改變輸出頻率?！谈淖冏兞麟娐饭ぷ鲿r(shí)的控制角，就可以改變交流輸出電壓的幅值。輸入上限頻率交交變頻電路的輸出電壓是有許多段電網(wǎng)電壓拼接而成的。輸出電壓的一個(gè)周期內(nèi)拼接的電網(wǎng)電壓段數(shù)越多，就可以使輸出電壓的波形越接近于正弦波。每段電網(wǎng)電壓的平均持續(xù)時(shí)間是由交流電路脈沖數(shù)決定的。因此，當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所含的電網(wǎng)電壓的波數(shù)就減少，波形的畸形就嚴(yán)重。電壓波形畸變以及由此產(chǎn)生的電流波形畸變和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。構(gòu)成的交交變頻電路的兩組交流電路的脈波數(shù)越多，輸出上限頻率就越高。當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時(shí)，一般認(rèn)為輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2，電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。電路連接方式：公共交流母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)方式：?由三組彼此獨(dú)立的、輸出電壓相位相互錯(cuò)開(kāi)120°的單相交交變頻電路構(gòu)成。?電源進(jìn)線(xiàn)通過(guò)進(jìn)線(xiàn)電抗器接在公共的交流母線(xiàn)上。?因?yàn)殡娫催M(jìn)線(xiàn)端公用，所以三組的輸出端必須隔離；為此，交流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組必須拆開(kāi)，共引出6根線(xiàn)。?主要用于中等容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。（2）輸出星形聯(lián)結(jié)方式：?三組輸出端是星形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組也是星形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)中點(diǎn)不和變頻器中點(diǎn)接在一起，電動(dòng)機(jī)只引出三根線(xiàn)即可。?因?yàn)槿M輸出聯(lián)接在一起，其電源進(jìn)線(xiàn)必須隔離，因此分別用三個(gè)變壓器供電。?構(gòu)成三相變頻電路的六組橋式電路中，至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能構(gòu)成回路，形成電流。?同一組橋內(nèi)的兩個(gè)晶閘管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時(shí)導(dǎo)通，兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證同時(shí)導(dǎo)通。19.改善輸入功率因數(shù)和提高和提高輸出電壓（1）用PWM控制方法既可以改善變頻器的輸入功率因數(shù)，又不影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，這種方法叫直流調(diào)置（2）梯形波輸出控制方式：采用這種方式可以使得變頻器的輸出電壓約提高15%，采用該方式相當(dāng)于在相電壓疊加了3次諧波，這樣的方法叫交流偏置。第七章異步調(diào)制的介紹：載波比：在PWM控制電路中，載波頻率與調(diào)制信號(hào)頻率之比稱(chēng)為載波比（即）。根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式可分為異步調(diào)制和同步調(diào)制兩種。異步調(diào)制：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱(chēng)為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率變化時(shí)，載波比N是變化的在信號(hào)波的半個(gè)周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱(chēng)，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱(chēng)。◆當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的不利影響都較小，PWM波形接近正弦波。◆當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱(chēng)的影響就變大，輸出PWM波和正弦波的差異變大，對(duì)于三相PWM型逆變電路來(lái)說(shuō)，三相輸出的對(duì)稱(chēng)性也變差?！粼诓捎卯惒秸{(diào)制方式時(shí)，希望采用較高的載波頻率，以使在信號(hào)波頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比。自然采樣法與規(guī)則采樣法：自然采樣法：在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開(kāi)關(guān)器件的通斷，這種生成SPWM波形的方法稱(chēng)為自然采樣法。在自然采樣法中，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)并不和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合。規(guī)則采樣法：是一種應(yīng)用較廣的工程實(shí)用方法，其效果接近自然采樣法，但計(jì)算量卻比自然采樣法小得多。在規(guī)則采樣法中，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，也就是使每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都是以三角波的中點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)。對(duì)于三相橋式逆變電路來(lái)說(shuō)，應(yīng)該形成三相SPWM波形，通常三相的三角波載波是公用的，三相正弦調(diào)制波的相位依次相差120°。如何提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)輸出波形中所含的諧波的多少是衡量PWM控制方法優(yōu)劣的基本標(biāo)志，但不是唯一標(biāo)志。（2）直流電壓利用率是指逆變電路所能輸出的交流電壓基波最大幅值U1m和直流電壓Ud之比，提高直流電壓利用率可以提高逆變器的輸出能力。減少功率器件的開(kāi)關(guān)次數(shù)可以降低開(kāi)關(guān)損耗。（提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)的作用）（3）不用正弦波，而用梯形波作為調(diào)制信號(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用率。采用這種方式時(shí)，決定功率開(kāi)關(guān)器件的通斷方法和用正弦波作為調(diào)制信號(hào)波時(shí)完全相同。第八章23.現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、輕量化，同時(shí)對(duì)裝置的效率和電磁兼容性也提出了更高的要求。24.軟開(kāi)關(guān)的作用以及分類(lèi)：作用：降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲；使開(kāi)關(guān)頻率可以大幅度提高。分類(lèi)：根據(jù)電路中主要的開(kāi)關(guān)元件是零電壓開(kāi)通還是零電流關(guān)斷，可以將軟開(kāi)關(guān)電路分成零電壓電路和零電流電路兩大類(lèi)；根據(jù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開(kāi)關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路、零開(kāi)關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。第九章25.對(duì)半控型器件只需提供開(kāi)通控制信號(hào)；對(duì)全控型器件則既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)。26.電氣隔離：驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。◆光隔