電力電子作業(yè)

1、作業(yè) 1指出常用器件可達的功率與頻率能力SCR , GTO, IGBT , MOSFET,功率能力：SCR(10MW)GTO(MW)IGB百 KW)MOSFET(10KW)頻率能力:MOSFT(百 KHz)IGBT(10KHz)GTO(1KHz)SCR百 Hz)一 SCF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)：*100A=150A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 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

2、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) 2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。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-5-15VSCR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 ,串均流電抗簡述變流設(shè)備常用過壓過流保護裝置、元件。過壓保護裝置、元件：避雷器、緩沖電路、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

3、管等。 過流保護裝置、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 IGB(T-); 按頻率能力比較是 SCR FETIGB(T -). SCR,FE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)( -)、陽極電流足夠小( - ),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

4、導(dǎo)通 ( - ) 保護開關(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) 3單相全控橋：U2=220V, R=5 Q , a=60畫 ud,id,i2 ；計算 Ud, IdUd=cosa +1/2=*220*(cos60 +1)/2=Id=Ud/R=5 Q=加串大L,畫ud,id,i2 ；計算Ud, Id, 12。Ud=*220cosa =*220*cos60 =99V;Id=Ud/R=99V/5Q=接(2): Idm=50A,選管電壓電流定額。電流定額 IT(AV)=*Idm/2=*50/2A=電壓定額 Ut=2*V2

5、*U2=2*220=;(1) (2)三相全控橋 U2=110V, L極大，Rx=Q ,R=Q(1) 畫等效電路(2) a =60 ,反電勢 Em=100V求：(a)Id,Ud, 丫 *;輸出功率P;功率因數(shù).(b)畫ud,idUda =*U2cosa =*110*cos60 =;Id=(Uda -Em)/(Rx+R)=/+A=Ud=Uda -Rx*Id= (3) a =120 ,反電勢 Em= -140V求:(a)Id,Ud，丫 *;輸出P功率因數(shù)入;(b)畫ud,idUda =*U2cosa =*110*cos120 =;Id=(Uda -Em)/(Rx+R)=(-140)/+A=Ud=Ud

6、a -Rx*Id= (4)ldm=100A選管電壓電流定額電流定額 IT(AV)=*Idm/3=*100/3A=50A電壓定額 UT=2*V6*U2=2*110=;整流電路測試題整流電路控制角a越小則 Ud越高(+); a越近90功率因數(shù)越高(-)。Ud數(shù)值越高, 功率因數(shù)越低 (-).負載串電感可減小電流脈動 ( + ),輸出電壓會升高 ( - ).整流器RLE負載時Ud=Udmcosa ( - ),a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

7、 2倍次( + ),交流側(cè)是偶次 ( - )。三相全波整流直流 側(cè)是 6k1 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? + ) ,直接驅(qū)動交流負載(-)。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流 換流方式：器件換流、電網(wǎng)換流、負載換流、強迫換流 晶閘管在整流電路中是電網(wǎng)換流,在斬波電路中是負載與強迫換流,在逆變電路中是 負載與強迫換流.2 電壓型與電流型逆變電路各有何特點 ? 電壓型逆變電

8、路主要特點：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：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，容性負載電壓近正弦波；負載無 功由負電壓反饋到直流側(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 感性容性負載 ,畫交流電壓電流 uo,io.4 畫三相電壓型逆變器負載線相電壓波形 標(biāo)出輸出線相基波電壓有效值。- UL1= , UP1= .5 多重多電平逆變電路有何作用 ?改進輸出電壓電流波形 ,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)

9、是電機（ - ） . 三相電壓型逆變器負載電壓是階梯波（ +），負載負功以負電壓回饋（ - ）， 開關(guān)器 件要反并二極管（ + ）。三相電流型逆變器負載電壓是矩形波（ - ），負載負功以負電壓回饋（ + ），開關(guān)器 件要反并二極管（ - ）。 感性負載時可對晶閘管開關(guān)作負載換流（ - ）? 斬波器作業(yè)（電力電子作業(yè) 5） 畫降壓、升壓斬波器電路圖，標(biāo)出aB期間電流流向。 降壓斬波器電路圖降壓斬波器電路圖降壓斬波器E=36V,R令丄有限（無電容波波）a =,反電勢Em=20V,電流io連續(xù).計算Uo,lo.解：Uo=a E=*36V=, lo=（Uo-Em）/R=/=（2） a =, Em升到，

10、造成斷流比S =，畫uo,io波形；計算Uo,lo。女口圖：Uo= a E+S Em=*36+*V= Io=（Uo-Em）/R=如降壓斬波器 E=36V,L=15mH,f=1KH求最大電流脈動 Im。 解： Im= E/（8fL）=36/（8*1*15）A=升壓斬波器E=36V,驅(qū)動R并C負載,a =,電流iL平穩(wěn).計算輸出電壓Uo.解： Uo=E/（1-a ）=36/（） V=45V橋式四象限斬波器已知a 1=2/3,負載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=a *E（ + ）； 斷續(xù)時Uo降低（-）.2 斬波

11、器電流脈動與開關(guān)頻率成正比 （ - ）；a=1 時最大（ - ）.3 升壓斬波器 iL 連續(xù)時， Uo=B *E（ - ） ；iL斷續(xù)時電路不能工作（-）.4 a增大時，降壓斬波器輸出電壓增大（+ ）,而升壓斬波器輸出減小（-）.5觸發(fā)V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)6單相交流220V調(diào)壓電路（1）負載 R=10Q,a =6只 90。a求輸出功率與電壓、電流有效值解：a =60。時，P=80%*U2/R

12、=*2202/10W=;U=V *U i=*220V=;a =90。時，P=50%*U2/R=*220 2/10W=U=V *U i=*220V=I=U/R=10A=;I=U/R=10A=b用萬用表測量值為1=17、12A,為什么？ 電流非正弦，測不準(zhǔn)（2）負載5+j5Q，按最大功率選擇雙向 晶閘管電壓電流。解: Im=Ui/V（52+52）=220/V（52+52）=管電流 lv=（23）*=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a越大：輸出功率越大（-）；功率因數(shù)越低（+ ）02交流調(diào)壓電路，RL負

13、載電流諧波低于R負載（+ ）。3三相丫/Y交流調(diào)壓中，3相導(dǎo)通時負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（-） 調(diào)速。7教室常用風(fēng)扇無級調(diào)速器是何種變流電路 一調(diào)壓二:還可用何種變流電路:調(diào)功二 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。設(shè)ABC

14、為3、11、7點鐘方向，畫u1-u8;（3）如屮為9點鐘方向順時鐘轉(zhuǎn)，求驅(qū)動電壓向量及導(dǎo)通開關(guān)。解：空間合成向量電壓方程：es=us-isR磁鏈控制方程：屮S=UsTc如圖按屮轉(zhuǎn)向超前90度建u參考軸，用u軸前后電壓向量控制屮運動。如圖：驅(qū)動電壓向量為u3時屮正轉(zhuǎn)增磁，導(dǎo)通開關(guān)為234;驅(qū)動電壓向量為u2時屮正轉(zhuǎn)減磁，導(dǎo)通開關(guān)為123。4畫電流閉環(huán)單相全橋PWM整流系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 出（2） i過大X過小時,uab=?/?/弊解：（1）如下圖： 、（2）A i 過大時，UAB=-Ud、/i 過小時，UAB=+Ud 、/PWM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

15、可模擬任意咼/低頻調(diào)幅波，同時伴有咼/低頻諧波SPWM電壓波高頻諧波是大丄小幅值，感性負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、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。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。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（ + ），實現(xiàn)0流導(dǎo)通（-）;反并D并結(jié)合LC等電路（+ ），實現(xiàn)