電力電子必備知識(shí)點(diǎn)

1、 / 17電力電子必背知識(shí)點(diǎn)1電力電子電路中能實(shí)現(xiàn)電能的 變換和控制的半導(dǎo)體電子器件 稱為電力電子器件(PowerElectronic Device )。電力電子器件的基本特性 注：很重要，一定記住(1)電力電子器件一般都工作 在開關(guān)狀態(tài)。(2 )電力電子器件的開關(guān)狀態(tài) 由(驅(qū)動(dòng)電路)外電路來控制。(3 )在工作中器件的功率損耗(通態(tài)、斷態(tài)、開關(guān)損耗)很大。 為保證不至因損耗散發(fā)的熱量 導(dǎo)致器件溫度過高而損壞，在其 工作時(shí)一般都要安裝散熱器。按器件的開關(guān)控制特性可以分為以下三類：不可控器件：器件本身沒有 導(dǎo)通、關(guān)斷控制功能，而需要根 據(jù)電路條件決定其導(dǎo)通、關(guān)斷狀 態(tài)的器件稱為不可控器件。如：

2、電力二極管(Power Diode)；半控型器件：通過控制信號(hào)只 能控制其導(dǎo)通，不能控制其關(guān)斷 的電力電子器件稱為半控型器 件。如：晶閘管(Thyristor ) 及其大部分派生器件等；全控型器件：通過控制信號(hào)既 可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷 的器件，稱為全控型器件。如：門極可關(guān)斷晶閘管 (Gate-Turn-OffThyristor )、功率場(chǎng)效應(yīng)管 (Power MOSFET )和絕緣柵雙 極型晶體管(Insulated-Gate Bipolar Transistor )等。4 .前面已經(jīng)將電力電子器件分為 不可控型、半控型和全控型。按 控制信號(hào)的性質(zhì)不同又可分為 兩種：電流控制型器件：此類

3、器件采用電流信號(hào)來實(shí) 現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷控制。女口：晶閘管、 門極可關(guān)斷晶閘管、功率晶體 管、IGCT等；電壓控制半導(dǎo)體器件：這類器件采用電壓控制（場(chǎng) 控原理控制）它的通、斷，輸入 控制端基本上不流過控制電流 信號(hào)，用小功率信號(hào)就可驅(qū)動(dòng)它 工作。如：代表性器件為MOSFET 管和 IGBT 管。5 幾點(diǎn)結(jié)論（重要）1晶閘管具有單向?qū)щ姾涂煽亻_ 通的開關(guān)特性。晶閘管由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀 態(tài)時(shí)，應(yīng)具備兩個(gè)條件：從主電 路看，晶閘管應(yīng)承受正向陽(yáng)極電 壓；從控制回路看，應(yīng)有符合要 求的正向門極電流。晶閘管導(dǎo)通后，只要具備維持 導(dǎo)通的主回路條件，晶閘管就維 持導(dǎo)通狀態(tài)，門極便失去控制作 用，其陽(yáng)極電流由外電路

4、決定。欲使晶閘管關(guān)斷，必須從主電 路采取措施，使晶閘管陽(yáng)極電流 下降至維持電流之下，通常還要 施加一定時(shí)間的反向陽(yáng)極電壓。晶閘管的正向特性 IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的 正向漏電流流過，正向電壓超過 臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo， 則漏電流急劇增大，器件開通。 隨著門極電流幅值的增大，正向 轉(zhuǎn)折電壓降低。導(dǎo)通后的晶閘管 特性和二極管的正向特性相仿。 晶閘管本身的壓降很小，在 1V 左右。導(dǎo)通期間，如果門極電流 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稱為 維持電流。晶閘管的反向特性晶閘管上施加反向電壓時(shí)，伏安 特性類似

5、二極管的反向特性。晶 閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有 極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向 電壓超過一定限度，到反向擊穿 電壓后，外電路如無限制措施， 則反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶 閘管發(fā)熱損壞。1）維持電流IH:在室溫下門極斷開時(shí)，元件從較大的通態(tài)電流降至剛好能保持 導(dǎo)通的最小陽(yáng)極電流為維持電 流I H。2）掣住電流I L :給晶閘管門極加上觸發(fā)電壓，當(dāng) 元件剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀 態(tài)就撤除觸發(fā)電壓，此時(shí)元件維 持導(dǎo)通所需要的最小陽(yáng)極電流 稱掣住電流I L。對(duì)同一晶閘管來說，掣住電流I L要比維持電 流I H大24倍。&通態(tài)平均電流一額定電流 的計(jì)算方法Ita52）焉di/dt9.通態(tài)電流臨界上升率定

6、義：晶閘管能承受而沒有損害 影響的最大通態(tài)電流上升率稱 通態(tài)電流臨界上升率di/dt 。 影響：門極流入觸發(fā)電流后，晶 閘管開始只在靠近門極附近的 小區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通，隨著時(shí)間的推 移，導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴(kuò)大到PN結(jié) 的全部面積。如果陽(yáng)極電流上升 得太快，則會(huì)導(dǎo)致門極附近的PN結(jié)因電流密度過大而燒毀，使 晶閘管損壞。斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 定義：把在規(guī)定條件下，不導(dǎo)致 晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài) 的最大陽(yáng)極電壓上升率，稱為斷 態(tài)電壓臨界上升率du/dt。影響：晶閘管的結(jié)面在阻斷狀態(tài) 下相當(dāng)于一個(gè)電容，若突然加一 正向陽(yáng)極電壓，便會(huì)有一個(gè)充電 電流流過結(jié)面，該充電電流流經(jīng) 靠近陰極的PN結(jié)時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)

7、 于觸發(fā)電流的作用，如果這個(gè)電 流過大，將會(huì)使元件誤觸發(fā)導(dǎo) 通。.電力晶體管GTR的二次擊穿一次擊穿：集電極電壓升高 至擊穿電壓時(shí)，Ic迅速增大，出 現(xiàn)雪崩擊穿。只要Ic不超過限 度，GTR 一般不會(huì)損壞，工作特 性也不變。二次擊穿：一次擊穿發(fā)生時(shí)Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然 急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降。常常立即導(dǎo)致器件的永久損 壞，或者工作特性明顯衰變 。M0SFET 的特點(diǎn)開關(guān)速度快，一般為 10ns100ns。溫度穩(wěn)定性好，通態(tài)電阻具有 正溫度系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小，因 此驅(qū)動(dòng)電路也較簡(jiǎn)單。導(dǎo)通電阻大、通態(tài)壓降大，因 此在大電流時(shí)通態(tài)損耗較大。散熱問題電力半導(dǎo)體

8、器件在電能變換、開 關(guān)動(dòng)作中會(huì)產(chǎn)生功率損耗，使得 器件發(fā)熱，結(jié)面溫度上升。但是, 電力半導(dǎo)體器件均有其安全工 作區(qū)所允許的工作溫度(結(jié)面溫 度)，無論任何情況下都不允許 超過其規(guī)定值。為此，必須要對(duì) 電力半導(dǎo)體器件進(jìn)行散熱。電力半導(dǎo)體器件的散熱，一般有 三種冷卻方式：自然冷卻：只適用于小功率 應(yīng)用場(chǎng)；風(fēng)扇冷卻：適用于中等功率應(yīng)用場(chǎng)合，如IGBT應(yīng)用電路；水冷卻：適用于大功率應(yīng)用 場(chǎng)合，如大功率GTO、IGCT及 SCR等應(yīng)用電路；14.IGBT :絕緣柵雙極型晶體管，兼具功率MOSFET高速開 關(guān)特性和GTR的低導(dǎo)通壓降特 性兩者優(yōu)點(diǎn)的一種復(fù)合器件。IGBT的特點(diǎn)開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。 在電

9、壓1000V以上時(shí)，開關(guān)損耗 只有GTR的1/10，與電力MOSFET 相當(dāng)。 相同電壓和電流定額時(shí)，安 全工作區(qū)比GTR大，且具有耐 脈沖電流沖擊能力。通態(tài)壓降比 VDMOSFET 低，特別是在電流較大的區(qū)域。輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET 類似。與 MOSFET 和 GTR 相比， 耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。15 整流電路的整流原理：利用整流管和晶閘管的單相導(dǎo)電開 關(guān)特性，構(gòu)成輸出單一的電力變 換電路，從而將輸入的交流電能 轉(zhuǎn)換為輸出的直流電能。整流電路通常由整流變壓器 將電源電壓變換為適宜的電壓 幅值，為負(fù)載提供需要的直流電 壓及合理的電壓調(diào)整范圍。整

10、流電路的基本類型對(duì)于n相半波整流電路而 言，共有n條整流工作回路，各 回路中均含有一個(gè)開關(guān)元件。n 條整流工作回路的電源電壓有 一定的相序，相鄰兩條整流工作 回路的電源電壓相位差均為2 n /n半波整流電路的電源變壓器 次級(jí)繞組只通過單方向電流，變 壓器利用率低，且有的電路存在 直流磁勢(shì)，造成鐵芯直流磁化。對(duì)于n相(單相時(shí)n取2)橋 式整流電路而言，共有n( n-1) 條整流工作回路，各回路中均含 有二個(gè)開關(guān)元件。各整流工作回 路的電源電壓有一定的相序，相 鄰兩條整流工作回路的電源電 壓相位差均為2n/n(n-1)。在不可控整流電路中，整流 管將按電源電壓變化規(guī)律自然 換相，自然換相的時(shí)刻稱為

11、自然 換相點(diǎn)。對(duì)于共陰極組接法的半波 不可控整流電路而言，為高通電 路，即總是相電壓最高的一相元 件導(dǎo)通。所以，自然換相點(diǎn)在相 鄰兩相工作回路電源電壓波形 正半周交點(diǎn)，輸出電壓波形為電 源電壓波形正半周包絡(luò)線。基本概念1 從自然換相點(diǎn)計(jì)起，到晶閘 管門極觸發(fā)脈沖前沿為止的時(shí) 間間隔，以電角度表示，稱為控 制角a。在自然換相點(diǎn)給予觸發(fā) 時(shí)控制角a =0改變a便可以改 變輸出電壓波形和平均值。2 控制角a的有效變化范圍稱 為移相范圍，移相范圍決定于整 流電路的類型和負(fù)載性質(zhì)。晶閘管在一個(gè)電源周期內(nèi)的 導(dǎo)通時(shí)間，以電角度表示，稱為 導(dǎo)通角0,在可控整流電路的分 析中，應(yīng)注意其移相范圍和導(dǎo)通 角0與控

12、制角a的關(guān)系。通過改變控制角a來調(diào)整輸 出電壓的稱為相位控制。觸發(fā)脈沖和主電路電壓在頻 率和相位上要有相互協(xié)調(diào)的配 合關(guān)系，稱為同步。1 電阻負(fù)載 特點(diǎn)：電壓、電流的波形形狀相同。2 電感性負(fù)載（主要指電 感與電阻串聯(lián)的電路） 特點(diǎn)： 負(fù)載電流不能突變，波形分為連 續(xù)和不連續(xù)兩種情況。3.反電勢(shì)負(fù)載（整流輸出供 蓄電池充電或直流電動(dòng)機(jī)，即負(fù) 載有反電勢(shì)） 特點(diǎn)：只有當(dāng) 輸出電壓大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)才有 電流流通，電流波形也呈較大的 脈動(dòng)。20 主要研究?jī)?nèi)容和步驟（重要）根據(jù)開關(guān)元件的理想開關(guān)特 性和負(fù)載性質(zhì)，分析電路的工作 過程。根據(jù)電路工作過程得出波形 分析，包括輸出電壓ud、各晶閘 管端電壓uV

13、T、負(fù)載電流id、通 過各晶閘管電流iVT、變壓器次 級(jí)i2和初級(jí)電流i1等。3.在波形分析的基礎(chǔ)上，求得一 系列電量間的基本數(shù)量關(guān)系，以 便對(duì)電路進(jìn)行定量分析。在設(shè)計(jì) 整流電路時(shí)，數(shù)量關(guān)系可作為選 擇變壓器和開關(guān)元件的依據(jù)。單相橋式與半波電路比較、a的移相范圍相等，均為0180 、輸出電壓平均值Ud是半波 整流電路的2倍；、在相同的負(fù)載功率下，流過 晶閘管的平均電流減小一半；、功率因數(shù)提高了 2倍。 單相全控橋式整流電路具有輸 出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變 壓器次級(jí)中電流為兩個(gè)等大反 向的半波，沒有直流磁化問題， 變壓器的利用率高。在大電感負(fù)載情況 下，a接近n 12時(shí)，輸出電壓的 平均值接

14、近于零，負(fù)載上的電壓 太小。且理想的大電感負(fù)載是不 存在的，故實(shí)際電流波形不可能 是一條直線，而且在a= n之前， 電流就出現(xiàn)斷續(xù)。電感量越小， 電流開始斷續(xù)的a值就越小。失控現(xiàn)象與續(xù)流二極管 當(dāng)控制角突然增大至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，稱為失控。為了防止失控的發(fā)生，必須消 除自然續(xù)流現(xiàn)象：必須加續(xù)流二 極管，以提供一條通路。有續(xù)流二極管 VDR時(shí)，續(xù)流 過程由VDR完成，晶閘管關(guān)斷， 避免了某一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通 從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時(shí)，續(xù) 流期間導(dǎo)電

15、回路中只有一個(gè)管 壓降，有利于降低損耗。應(yīng)當(dāng)指 出，實(shí)現(xiàn)這一功能的條件是VDR 的通態(tài)電壓低于自然續(xù)流回路 開關(guān)元件通態(tài)電壓之和，否則不 能消除自然續(xù)流現(xiàn)象，關(guān)斷導(dǎo)通 的晶閘管。實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件為： 一是負(fù)載側(cè)有一個(gè)提供直流電 能的直流電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的極性 對(duì)晶閘管而言為正向電壓，在整 流回路交流電源電壓為負(fù)期間， 提供晶閘管維持導(dǎo)通的條件；二 是要求變流器控制角a n /2使 變流器輸出電壓極性為負(fù)且維 持電流連續(xù)，提供改變能流方向 的條件。逆變失敗（逆變顛覆）變流器為逆變工作狀態(tài)時(shí)，若發(fā) 生換相失控，就會(huì)導(dǎo)致外接電動(dòng) 勢(shì)通過晶閘管形成短路，或者發(fā) 生輸出平均電壓和外接電動(dòng)勢(shì) 順向串聯(lián)形成

16、短路，這種情況稱 為逆變失敗或稱為逆變顛覆。逆變失敗的原因（1）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，如脈沖丟失、脈沖延時(shí) 等，致使晶閘管 不能正常換相。（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。晶閘管相控觸發(fā)電路中，實(shí) 現(xiàn)觸發(fā)脈沖隨控制信號(hào)變化作 相位移動(dòng)的控制為移相控制。延時(shí)移相控制方法由同步環(huán) 節(jié)提供自然換相點(diǎn)，再由自然換 相點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，以控制 角對(duì)應(yīng) 的延時(shí)時(shí)間確定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生 的時(shí)刻。垂直移相控制方法：應(yīng)用條件 是具有一個(gè)與主電路同步、在移 相范圍內(nèi)單調(diào)變化的周期性移 相信號(hào)電壓Us

17、y。線性垂直移相控制方法：移相 信號(hào)電壓Usy在移相范圍內(nèi)線 性變化。余弦交點(diǎn)移相控制方法：移相 信號(hào)電壓usy在移相范圍內(nèi)余弦 變化。在各種相控變流電路中，晶 閘管觸發(fā)脈沖前沿對(duì)應(yīng)的控制 角a是以晶閘管的自然換相點(diǎn)為 計(jì)量起點(diǎn)的角度。自然換相點(diǎn)則 決定于加在晶閘管兩端的交流 電源電壓。因此為保證正確的相 位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)控制，在 觸發(fā)電路中必須引入與電網(wǎng)電 壓嚴(yán)格同步的基準(zhǔn)信號(hào)，稱為同 步信號(hào)。（1）.獨(dú)立同步海個(gè)SCR都有相對(duì) 獨(dú)立的相控觸發(fā)電路。為使各晶 閘管具有相同的控制角，各相觸 發(fā)電路采用同一控制電壓進(jìn)行 移相控制。（2）.按相同步：利用全控橋式變流 電路中同一相的兩個(gè) SCR

18、的自 然換相點(diǎn)相差1800的特點(diǎn)，每相設(shè)置一個(gè)觸發(fā)電路。為實(shí)現(xiàn)三 相主電路工作的對(duì)稱性，要求三 相移相控制的一致性，故三相觸 發(fā)電路由同一個(gè)控制電壓控制。.單相同步：利用各SCR自然 換相點(diǎn)間有固定的相位關(guān)系特 點(diǎn)，用一個(gè)元件的同步電路準(zhǔn)確 提供各元件的自然換相點(diǎn)。26 .對(duì)相控觸發(fā)電路的基本要求觸發(fā)電路的觸發(fā)信號(hào)必須在 晶閘管門極伏安特性的可靠觸 發(fā)區(qū)。同時(shí)要求脈沖功率不超過 允許瞬時(shí)最大功率限制線和平 均功率限制線。觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度， 觸發(fā)脈沖消失前，陽(yáng)極電流應(yīng)能 上升至掣住電流，保證晶閘管可 靠開通。觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足晶閘管電路 的工作要求。觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓 必須同步，并保持

19、與工作狀態(tài)相 適應(yīng)的相位關(guān)系。觸發(fā)電路應(yīng)保證變流電路各元件觸發(fā)脈沖的對(duì)稱性。相控觸發(fā)電路應(yīng)采取電磁兼 容技術(shù)措施，防止因各方面的電 磁干擾而出現(xiàn)失控。27.變頻器先將固定頻率和電壓 的交流電能整流為直流電能，再 將直流電能變換為頻率和電壓 符合要求的交流電能，供負(fù)載使 用。AC 輸H整流器DC 濾波器DC 一逆變器AC輸岀整流器:將固定頻率和電壓的交 流電能整流為直流電能，可以是 不可控的，也可以是可控的。 濾波器:將脈動(dòng)的直流量濾波成 平直的直流量，可以對(duì)直流電壓 濾波(用電容),也可以對(duì)直流電 流濾波(用電感)。因?yàn)槟孀兤鞯?負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù) 載，無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電 制動(dòng)

20、狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為 1,總會(huì)有無功功率的交換，要 靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件來 緩沖。逆變器:將直流電能逆變?yōu)榻涣?電能,直接供給負(fù)載,它的輸出頻 率和電壓均與交流輸入電源無 關(guān)，稱為無源逆變器。它是變頻器 的核心。28 變頻器常用的調(diào)壓方法 可控整流器調(diào)壓：根據(jù)負(fù)載對(duì)變 頻器輸出電壓的要求，通過可控 整流器實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸出電壓 的調(diào)節(jié)。直流斬波器調(diào)壓：采用不可控整 流器，保證變頻器電源側(cè)有較高 的功率因數(shù)，在直流環(huán)節(jié)中設(shè)置 直流斬波器完成電壓調(diào)節(jié)。逆變器自身調(diào)壓：采用不可控整 流器，通過逆變器自身的電子開 關(guān)進(jìn)行斬波控制，使輸出電壓為 脈沖列。改變輸出電壓脈沖列的 脈沖寬度，便可達(dá)到調(diào)節(jié)

21、輸出電 壓的目的。這種方法稱為脈寬調(diào) 制(PulseWidthModulation-PWM).PWM根據(jù)調(diào)制波形的不同，可 分為：?jiǎn)蚊}沖調(diào)制：在輸出電壓波形的半周期內(nèi)只有一個(gè)脈沖。多脈沖調(diào)制：在輸出電壓波形的 半周期內(nèi)有多個(gè)脈沖。正弦波脈寬調(diào)制：在輸出電壓波 形的半周期內(nèi)為多脈沖調(diào)制，而 且每個(gè)脈沖的寬度按正弦規(guī)律 變化。變頻器中逆變器的基本類型按直流輸入端濾波器分類 電壓型逆變器：中間直流環(huán)節(jié)采 用大電容作為濾波器，逆變器的 輸入電壓平直且電源阻抗很小， 類似于電壓源。電流型逆變器：中間直流環(huán)節(jié)采 用大電感作為濾波器，逆變器的 輸入電流平直且電源阻抗很大， 類似于電流源。按電子開關(guān)的開關(guān)頻率

22、分類.180導(dǎo)電型逆變器：三相逆變 器的6個(gè)電子開關(guān)按順序相差 60導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)導(dǎo)通180。任 何時(shí)候都有3個(gè)開關(guān)導(dǎo)通，換流 在同一相的兩個(gè)橋臂上進(jìn)行。其 輸出電壓波形與負(fù)載的功率因數(shù)無關(guān)。.120導(dǎo)電型逆變器：三相逆變 器的6個(gè)電子開關(guān)按順序相差 60導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)導(dǎo)通120。任 何時(shí)候都有2個(gè)開關(guān)導(dǎo)通，換流 在同一組的相鄰橋臂上進(jìn)行。其 輸出電壓波形受與負(fù)載的功率 因數(shù)影響電壓型逆變器特點(diǎn)：（1）直流側(cè)接有大電容，相當(dāng) 于電壓源，直流電壓基本無脈 動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)。（2）由于直流電壓源的箝位作 用，交流側(cè)電壓波形為矩形波， 與負(fù)載阻抗角無關(guān)，而交流側(cè)電 流波形因負(fù)載阻抗角的不同

23、而 不同，其波形接近三角波或正 弦波。（3）當(dāng)交流側(cè)為電感性負(fù)載時(shí) 需提供無功功率，直流側(cè)電容起 緩沖無功能量的作用。為了給交 流側(cè)向直流側(cè)反饋能量提供通 道，各臂都并聯(lián)了續(xù)流二極管。（4）變頻電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，因直流電壓無脈動(dòng)，故功率的脈動(dòng)是 由直流電流的脈動(dòng)來體現(xiàn)的。（5）當(dāng)變頻電路的負(fù)載是電動(dòng) 機(jī)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)工作在再生制 動(dòng)狀態(tài)，就必須向交流電源反饋 能量。因直流側(cè)電壓方向不能改 變，只能靠改變直流電流的方向 來實(shí)現(xiàn)，這就需要給電路再反并 聯(lián)一套變頻橋， 這將使電路變 得復(fù)雜。電流型逆變器特點(diǎn)：（1）直流側(cè)接有大電感，相當(dāng) 于電流源，直流電流基本無脈 動(dòng)，直流回路

24、呈現(xiàn)高阻抗?fàn)睿?）由于各開關(guān)器件主要起改 變直流電流流通路徑的作用， 故交流側(cè)電流為矩形波，與負(fù)載 性質(zhì)無關(guān)， 而交流側(cè)電壓波形 因負(fù)載阻抗角的不同而不同。（3）直流側(cè)電感起緩沖無功能 量的作用，因電流不能反向，故 可控器件不必反并聯(lián)二極管。當(dāng)變頻電路的負(fù)載為電動(dòng) 機(jī)時(shí)，若變頻電路中的交 一直變 換是可控整流時(shí)，則可很方便地 實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，不需另加一套變 頻橋。開關(guān)(1).硬開關(guān)：開關(guān)器件在其端電壓 不為零時(shí)開通(硬開通) ，在 其電流不為零時(shí)關(guān)斷(硬關(guān)斷)， 硬開通、硬關(guān)斷統(tǒng)稱為硬開關(guān)。特點(diǎn)：開關(guān)的開通和關(guān)斷過 程伴隨著電壓和電流的劇烈變 化。產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和開關(guān) 噪聲。.軟開關(guān)：開關(guān)器

25、件在開通過 程中端電壓很小，在關(guān)斷過程中 其電流也很小，這種開關(guān)過程的 功率損耗不大，稱之為軟開關(guān)。特點(diǎn)：不存在電壓和電流的 交迭。降低開關(guān)損耗、開關(guān)噪聲。 提高開關(guān)頻率。(1).單相半波電路R負(fù)載：o 角的有效移相范圍為OW a，史In通角為0 =n a晶閘管可能承受的最大 電壓為：U m =、2U 2整個(gè)電路只有一個(gè)等效 工作回路，兩種工作狀態(tài)，三個(gè) 階段.單相半控橋RL負(fù)載淀量 計(jì)算：滿足假設(shè)3 LF時(shí)，id= ld=Ud/ R 。晶閘管可能承受的最大 電壓為：Um =、2U 2有三個(gè)等效工作回路(兩個(gè)整流回路，一個(gè)續(xù)流回 路)電路工作分為電流斷續(xù)與電 流連續(xù)兩種情況，電流斷續(xù)時(shí)有 四種

26、工作狀態(tài)，電流連續(xù)時(shí)有三 種工作狀態(tài)。U d = 2U 2 (1 cos ： ) = 0.9U 21 8S (3-64)兀2定量計(jì)算：滿足假設(shè)3 L時(shí)，id= Id=Ud/ R 。.三相半波整流R負(fù)載有三個(gè)等效工作回路輪流工作，對(duì)于共陰極接法，自然 換相點(diǎn)在st= n/6處(按前面假 設(shè)a相的初始相位為0)，每個(gè)自 然換相點(diǎn)相差2n/3，因此，每 個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖也相差2 n /3有效移相范圍0 a 5 n 以a = n /6為分界，當(dāng)a n /6時(shí)為電流 斷續(xù)。電流連續(xù)時(shí)電路有三種工 作狀態(tài)，電流斷續(xù)時(shí)電路有四種 工作狀態(tài)。電流連續(xù)(a n的定量計(jì) 算：id=ud/R.晶閘管上最大電壓 為

27、U m = 、 6U 2導(dǎo)通角 9 =(5 n /6) a.三相半波整流RL負(fù)載 帶有續(xù)流二極管的情況：當(dāng) aWn時(shí)續(xù)流二極管不工作，電 路工作過程與無續(xù)流二極管時(shí)完全相同。當(dāng)an/6時(shí)，續(xù)流二極管工作， 每個(gè)電源周期續(xù)流三次，故續(xù)流 二極管的導(dǎo)通角為9 VDR=3( a-on /6)輸出電壓ud的波形與純電阻負(fù) 載時(shí)一樣，故Ud的計(jì)算也一樣。 續(xù)流二極管工作時(shí)晶閘管關(guān)斷， 故晶閘管的導(dǎo)通角為9 VT=(5 n /6) o - a續(xù)流二極管承受的最大電壓為、一 2U 2三相全控橋式的觸發(fā)方式按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60 o共陰極組VT1、VT3、VT5

28、的脈 沖依次差 120、VT6、VT2也依次差 120 o同一橋臂的二個(gè)元件，即VT1與 VT4 , VT3 與 VT6 , VT5 與 VT2， 脈沖相差.。.三相全控橋式電路RL負(fù) 載三相橋式電路有六個(gè)工作回路 輪流工作，電流比較容易連續(xù)， 故只考慮電流連續(xù)的情況。電流 連續(xù)的必要條件是：an/2 六個(gè)工作回路的自然換相點(diǎn)，從 相電壓圖上看，在相電壓的交點(diǎn) 處；從線電壓圖上看，是對(duì)應(yīng)整 流回路的線電壓瞬時(shí)值變?yōu)樽?高的時(shí)刻。當(dāng)a n /3時(shí)，ud 波形中出現(xiàn)負(fù)的部分；當(dāng)a =n /2 時(shí)，ud中正、負(fù)兩部分包圍的 面積相等。晶閘管承受的最大電壓為 u”6U2 .有效移相范圍0 a (2 n

29、 /3).三相全控橋式電路R負(fù) 載三相橋式電路有六個(gè)工作回路 輪流工作，id=ud/R當(dāng)aWn時(shí)， 電流連續(xù)，有關(guān)電壓波形與RL由于電感的儲(chǔ)能作用，在整流回 路電源電壓瞬時(shí)下降為u2 n時(shí)3每個(gè)工作回路導(dǎo)通時(shí) 間為(2 n/3)- a晶閘管每個(gè)電源 周期導(dǎo)通二次/導(dǎo)通角為e VT=2 (2 n /3)- a三相半控橋式整流電路 應(yīng)注意的幾個(gè)問題：1晶閘管要觸發(fā)后才能換流，二 極管則自然換流。只要a0六個(gè)等效回路的工 作時(shí)間就不一樣。如果共陽(yáng)極組為二極管，則共 陽(yáng)極端的電位與a、b、c三點(diǎn)電 位中最低的那一點(diǎn)相同。電感負(fù)載時(shí)必須接續(xù)流二極管，以防止失控。. RLE負(fù)載中電感L的作用電感的自感電勢(shì)可提供正向電 壓，整流回路將繼續(xù)維持導(dǎo)通狀 態(tài)直至電流id下降為零自然關(guān) 斷或電路換相為止。延長(zhǎng)了整流回路晶閘管導(dǎo)通時(shí)間，使負(fù)載電流id平穩(wěn)。在u20且id上升期間，由電源 提供能量，供電感儲(chǔ)能及電動(dòng)勢(shì) 做功。在u20且id下降期間，由電源 提供能量及電感釋放能量，供電 動(dòng)勢(shì)做功。在u2的條件下，受電感L 的影響R，可視為id =Id ;