電力電子學(xué)基礎(chǔ)

機(jī)電傳動控制第四十七講第十章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路10.1電力半導(dǎo)體器件10.2單相可控整流電路10.3三相可控整流電路10.4逆變器10.5晶閘管的觸發(fā)電路10.6晶閘管的串并聯(lián)和保護(hù)第十章電力電子學(xué)-

晶閘管及基本電路10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號陽極控制極陰極控制極<100A>200A第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1

晶閘管1.晶閘管結(jié)構(gòu)與符號第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1

晶閘管2.晶閘管的工作原理結(jié)論：1晶閘管具有雙向阻斷能力2晶閘管A、G兩極加電壓才導(dǎo)通：3晶閘管導(dǎo)通后，G極失去作用，使晶閘管再次阻斷，必須將A極斷電或反向.第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1

晶閘管3.晶閘管的伏安特性觸發(fā)電壓（電流）A、K間加直流6V，G極最小電壓（電流）第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.1

晶閘管4.晶閘管的應(yīng)用1)順變裝置（交流電變成直流電）可變電壓電源、恒壓、恒流源、直流電機(jī)電源2)逆變裝置（直流變成交流電源）頻率精度高，負(fù)荷變化時輸岀穩(wěn)定，恒頻率電源、不間斷電源、交流電機(jī)電源。3)變頻裝置（順變和逆變的組合）用于同步機(jī)和異步機(jī)的調(diào)速。4)直流電動機(jī)的調(diào)速（可代替直流發(fā)電機(jī)）效率高、響應(yīng)快、體積小、重量輕。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件1.雙向晶閘管第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.1電力半導(dǎo)體器件10.1.2

其他電力半導(dǎo)體器件可關(guān)斷晶閘管1.G極可控制元件導(dǎo)通與關(guān)斷（不同極性脈沖信號）2.發(fā)電流(20mA)比普通晶閘管大(30uA）3.動態(tài)特性好（關(guān)斷1us）而晶閘管需（5-30us）4.應(yīng)用直流調(diào)壓和開關(guān)電路。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.1單相半波可控整流電路1.帶電阻性負(fù)載的可控整流電路第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.1單相半波可控整流電路2.帶電感性負(fù)載的可控整流電路第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.1單相半波可控整流電路3.續(xù)流二極管的作用第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路1)電阻性負(fù)載元件承受的正反向電壓是電源電壓的最大值√2U2第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載帶電感性負(fù)載時可不要續(xù)流二極管第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路2)電感性負(fù)載單向脈動直流電第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路1.單相半控橋式整流電路3)反電勢負(fù)載第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.2單相可控整流電路10.2.2單相橋式可控整流電路2.單相全控橋式整流電路例10.1一臺白熾燈泡調(diào)光電路，需要可調(diào)的直流電源，U0=0～180V，電流I0=0～10A，采用半控橋式整流電路如圖，試求最大交流電壓和電流的有效值，并選用元件。解：設(shè)導(dǎo)通角θ=πα=0U0=180V,I0=10A有效值U=U0/0.9=180V/0.9=200VI=U/RL=220/(180V/10A)=12.2A平均電流Ivs=Iv=10A/2=5AUFM=URm=1.414U=1.414×220=310V≈2×310≈600V選用3cT10/600,2cz10/300第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(α=0)第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤π/6)第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載(0<α≤5π/6)第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.1三相半波可控整流電路2.電感性負(fù)載變壓器利用率低，易產(chǎn)生變壓器鐵芯飽和第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控負(fù)載平均電壓Ud=Ud陰+Ud陽第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.3三相可控整流電路10.3.2三相橋式全控整流電路共陰Vs1,Vs3,Vs5,共陽Vs2,Vs4,Vs6第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

可控整流電路(順變器)小結(jié)單相半波電路簡單，指標(biāo)差，只適用于小功率要求不高的場合。單相橋式電路性能指標(biāo)好，電壓脈動頻率大,適用小功率電路。晶閘管在直流負(fù)載側(cè)的單相橋式電路，接線簡單，小功率的反電勢負(fù)載。三相半波可控整流電路，指標(biāo)一般，較少采用。三相橋式可控電路，各項(xiàng)指標(biāo)好，最適合大功率高壓電路。三相全控橋可工作在整流狀態(tài)，同時還能工作在逆變狀態(tài)。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4逆變器10.4.1有源逆變電路1.整流狀態(tài)(0<α<π/2)第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4逆變器10.4.1有源逆變器2.逆變狀態(tài)(π/2<α<π)第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4逆變器10.4.2無源逆變器1).無源逆變器的簡單工作原理第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4逆變器10.4.2無源逆變器2).單相晶閘管橋式逆變器第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4逆變器10.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制(1)控制輸入直流電壓(2)內(nèi)部控制脈寬控制第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制脈寬調(diào)制改變脈沖數(shù)改變脈沖寬度頻率、電壓協(xié)調(diào)控制(U/f保持不變)如f降低則保持脈沖數(shù)不變，間隔拉大使輸岀電壓U降低第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4.2無源逆變器2.單相無源逆變器的電壓控制波形的改善第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4.2無源逆變器3.無源逆變器的換相（換流）第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.4.2無源逆變器3.無源逆變器的換相（換流）第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.5

晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管對觸發(fā)電路的要求(1)觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流，要求觸發(fā)電壓4V<Ug<10V；(2)觸發(fā)時間(一般在10us以下)，因此，觸發(fā)脈沖的寬度必須在10us以上(最好有20us一50us)，才能保證晶閘管可靠觸發(fā)。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

10.5

晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管對觸發(fā)電路的要求

(3)提高抗干擾能力不觸發(fā)時，觸發(fā)電路的輸出電壓應(yīng)該小于0.15V～0.20V，必要時可在控制極上加上一個1V～2V的負(fù)偏壓(就是在控制極上加一個對陰極為負(fù)的電壓)(4)觸發(fā)脈沖的前沿要陡，前沿最好在10us以下，否則將會因溫度、電壓等因素的變化而造成晶閘管的觸發(fā)時間前后不一致。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

小結(jié)

基本要求①掌握晶閘管的基本工作原理、特性和主要參數(shù)的含義；②掌握幾種單相和三相基本可控整流電路的工作原理及其特點(diǎn)(特別是在不同性質(zhì)負(fù)載下的工作特點(diǎn))；③熟悉逆變器的基本工作原理、用途和控制；④了解晶閘管工作時對觸發(fā)電路的要求。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

小結(jié)

1．重點(diǎn)①晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件，可控性；②晶閘管單相和三相基本可控整流電路在不同性質(zhì)負(fù)載下的工作特點(diǎn)。③晶閘管額定通態(tài)平均電流IT=Ie/K(波形系數(shù)K=Ie/Id)的含義(Id平均值，Ie有效值)

2．難點(diǎn)①整流電路接電感性負(fù)載、電動勢負(fù)載時的工作情況；②額定通態(tài)平均電流IT的選擇；③逆變器的工作原理。第十章電力電子學(xué)-晶閘管及基本電路

習(xí)題10.110.6第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運(yùn)作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工