電力電子作業(yè)

1、作業(yè) 1指出常用器件可達(dá)的功率與頻率能力SCR , GTO, IGBT , MOSFET,功率能力 :SCR(10MW)GTO(MW)IGB百T( KW)MOSFET(10KW) 頻率能力 :MOSFT(百 KHz)IGBT(10KHz)GTO(1KHz)SCR幾( 百 Hz)一 SCR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

2、作狀態(tài)：通態(tài)、斷態(tài)、開關(guān)狀態(tài) 損耗種類：穩(wěn)態(tài)損耗：通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗 動(dòng)態(tài)損耗：開通損耗、關(guān)斷損耗 作業(yè) 2簡述器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)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 MOSFE、T 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 -5-15V IGBT 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(hù)裝置、元件。 過壓保護(hù)裝置、元件：避雷器、緩沖電路、 RC 過電壓

3、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)折二極管等。 過流保護(hù)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(shí)開關(guān)損耗比通態(tài)損耗大 (+).按容量能力是 SCR FET IGBT( - ) ;按頻率能力比較是 SCR FETIGBT( - ) .SCR,FET 為電流驅(qū)動(dòng) ( - ), IGBT 為電壓驅(qū)動(dòng) (+). 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)( - )、

4、陽極電流足夠小( - )，導(dǎo)通 后不再需要觸發(fā) (+) 。過熱會(huì)誤導(dǎo)通 ( + ), 不過壓不過熱則不會(huì)誤導(dǎo)通 ( - )保護(hù)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 , a=60?(1) 畫 ud,id,i2 ；計(jì)算 Ud， IdUd= cos +1/2=*220*(cos60?+1)/2=Id=Ud/R=5=(2) 加串大 L, 畫 ud,id,i2 ；計(jì)算 Ud，Id，I2 。Ud=*220cos=*220*cos60?=99V;Id=Ud/R=99V/

5、5=(3) 接( 2)： Idm=50A, 選管電壓電流定額。電流定額 I T(AV) =*Idm/2=*50/2A=電壓定額 UT=2* 2*U2=2*220=;(1) (2)三相全控橋 U2=110V, L 極大 ,Rx= ,R= (1) 畫等效電路(2) =60 , 反電勢(shì) Em=100V,求:(a)Id,Ud, *; 輸出功率 P;功率因數(shù) .(b) 畫 ud,idUd =*U2cos =*110*cos60?=;Id=(Ud -Em)/(Rx+R)=/+A=Ud=Ud-Rx*Id= (3) =120,反電勢(shì) Em= -140V,求:(a)Id,Ud, *; 輸出 P,功率因數(shù) ; (

6、b) 畫 ud,id Ud =*U2cos =*110*cos120?=;Id=(Ud -Em)/(Rx+R)=(-140)/+A=Ud=Ud -Rx*Id= (4)Idm=100A, 選管電壓電流定額 電流定額 I T(AV) =*Idm/3=*100/3A=50A電壓定額 UT=2* 6*U2=2*110=;整流電路測(cè)試題整流電路控制角越小則 Ud越高( +); 越近 90功率因數(shù)越高 ( - ) 。Ud數(shù) 值越高 , 功率因數(shù)越低 (-).負(fù)載串電感可減小電流脈動(dòng) ( + ), 輸出電壓會(huì)升高 ( - ).整流器 RLE負(fù)載時(shí) Ud=Udmcos ( - ), 有效范圍為 090度( -

7、 ).整流器電流斷續(xù)時(shí) , 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 2 倍次( + )，交流側(cè)是偶次 ( - ) 。三相全波整 流直流側(cè)是 6k 1 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(dòng)交流負(fù)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

8、逆變電路中是何種換流 換流方式：器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)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(fù)載與強(qiáng)迫換流，在逆變電路 中是負(fù)載與強(qiáng)迫換流.2 電壓型與電流型逆變電路各有何特點(diǎn) ? 電壓型逆變電路主要特點(diǎn)：開關(guān)器件少 ,但需電容 ; 輸出自動(dòng)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(diǎn)：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(fù)載電壓近正弦波；負(fù)載無 功由負(fù)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(dòng)感性容性負(fù)載 , 畫交流電壓電流 uo,io.4

9、畫三相電壓型逆變器負(fù)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(jìn)輸出電壓電流波形 , 減小諧波自測(cè)有源逆變交流側(cè)是交流電源（ + ），無源逆變交流側(cè)是電機(jī)（ - ） .三相電壓型逆變器負(fù)載電壓是階梯波（ +），負(fù)載負(fù)功以負(fù)電壓回饋（ - ）， 開 關(guān)器件要反并二極管（ + ）。三相電流型逆變器負(fù)載電壓是矩形波（ - ），負(fù)載負(fù)功以負(fù)電壓回饋（ + ），開 關(guān)器件要反并二極管（ - ）。 感性負(fù)載時(shí)可對(duì)晶閘管開關(guān)作負(fù)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)出期間電流流向。降壓斬波器電路圖 降壓斬波

10、器電路圖降壓斬波器 E=36V,R=,L 有限（ 無電容波波）(1) =, 反電勢(shì) Em=20V, 電流 io 連續(xù). 計(jì)算 Uo,Io.解： Uo= E=*36V=, Io=(Uo-Em)/R=/=(2) =, Em 升到，造成斷流比 =, 畫 uo,io 波形 ; 計(jì)算 Uo,Io 。如圖： Uo= E+ Em=*36+*V=Io=(Uo-Em)/R= 如降壓斬波器 E=36V,L=15mH,f=1KHz, 求最大電流脈動(dòng) Im。解： Im= E/(8fL)=36/(8*1*15)A=升壓斬波器 E=36V, 驅(qū)動(dòng) R并 C負(fù)載,=, 電流 iL 平穩(wěn). 計(jì)算輸出電壓 Uo. 解： Uo=

11、E/(1- )=36/ () V=45V橋式四象限斬波器已知 1=2/3, 負(fù)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(cè)試題1 降壓斬波器輸出 io 連續(xù)時(shí)， Uo= *E( + )；斷續(xù)時(shí) Uo降低( - ).2 斬波器電流脈動(dòng)與開關(guān)頻率成正比 ( - ); =1時(shí)最大 ( - ).3 升壓斬波器 iL 連續(xù)時(shí)， Uo=*E( - ) ;iL 斷續(xù)時(shí)電路不能工作 ( - ).4 增大時(shí)，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(shí) ,V 不一定導(dǎo)通( - )，該橋臂不一定導(dǎo)通 ( - ).6

12、 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(dòng) 30 個(gè) LED, 應(yīng)用降壓斬波器 ( - ).8 直流 300V驅(qū)動(dòng) 30個(gè) 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(fù)載 R=10， =60o、90o a 求輸出功率與電壓、電流有效值=90o 時(shí)，解： =60o 時(shí)，P=80%*Ui 2/R=*220 2/10W= ;22P=50%*Ui 2/R=*220 2/10W=U= *Ui =*220V= ;U=*Ui =*220V=I=U/R=10A= ; I=U/R=10A=b 用萬用表測(cè)量值為 I=17 、 12A，為什么？ 電流

13、非正弦 , 測(cè)不準(zhǔn)（ 2）負(fù)載 5+j5 ，按最大功率選擇雙向 晶閘管電壓電流。2 2 2 2解： Im=Ui / （5 2+52）=220/ （5 2+52）=管電流 Iv=（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(cè)題1 交流調(diào)壓電路越大：輸出功率越大（ - ）；功率因數(shù)越低（ + ）。2 交流調(diào)壓電路， RL 負(fù)載電流諧波低于 R負(fù)載（ + ）。3 三相 Y/Y 交流調(diào)壓中， 3 相導(dǎo)通時(shí)負(fù)載電壓為電源相電壓（ + ）；2 相導(dǎo)通時(shí) 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

14、 調(diào)壓電路響應(yīng)快( + )。調(diào)功電路適于小慣性負(fù)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(jī)( - )調(diào)速。7 教室常用風(fēng)扇無級(jí)調(diào)速器是何種變流電路 _ 調(diào)壓 _; 還可用何種變流電路 :_ 調(diào)功作業(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(fù)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。(2) 設(shè) ABC為 3、 11、 7 點(diǎn)鐘方向，畫 u1-u8 ；(3) 如為 9 點(diǎn)鐘方向順時(shí)鐘轉(zhuǎn)，求驅(qū)動(dòng)電壓向量及導(dǎo)通開關(guān)。 解： (1

15、) 空間合成向量電壓方程： es=us-i sR磁鏈控制方程 : s=us Tc(2) 如圖(3) 按轉(zhuǎn)向超前 90 度建 u 參考軸，用 u 軸前后電壓向量控制運(yùn)動(dòng)。如圖：驅(qū)動(dòng)電壓向量為 u3 時(shí)正轉(zhuǎn)增磁，導(dǎo)通開關(guān)為 234；驅(qū)動(dòng)電壓向量為 u2 時(shí)正轉(zhuǎn)減磁， 導(dǎo)通開關(guān)為 123。4 (1) 畫電流閉環(huán)u3 單相全橋 PWM整流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(2)i 過大/過小時(shí) , u AB=?/?解：(1)如下圖：(2) i 過大時(shí)， uAB=-Ud i 過小時(shí)， uAB=+UdPWM自測(cè)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可模擬任意高 / 低頻調(diào)幅波，同時(shí)伴有高 /

16、 低頻諧波 SPWM電壓波高頻諧波是大 / 小幅值，感性負(fù)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(diǎn)、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(diǎn)。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(diǎn)。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(cè)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(shí)現(xiàn) 0 流導(dǎo)通（ - ）； 反并 D并結(jié)合 LC等電路（ + ），實(shí)現(xiàn) 0 壓關(guān)斷（ - ）。10