电力电子技术综合分析题.ppt

电力电子技术讨论课,斩波、逆变及交交变换部分,2013.12,要求,每组23题（基础分：75分）评分内容：讨论分析过程、答案正确性；讨论激烈组额外加5分,讨论时间30分钟。每组选三个代表分别上台发言，时间控制在3分钟内。其他同学可对代表的发言进行纠正或补充，上述个人额外加5分讨论过程中请不要保持安静，积极分享自己的观点！,主要内容,第一小组第二小组第三小组第四小组第五小组,第一小组,如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换流工作原理。,答案,图1的换流方式称为电压换流。首先使VTs导通给电容C充电，VTs自然关断后，使VTm导通便开始给负载供电。与此同时，C的电荷通过VTmLVD1谐振回路放电并反充电。要停止给负载供电时，使VTs导通即可。此时电容电压作为反压加在VTm上，使VTm关断，此后电容电压通过负载放电，并反向充电至电源电压。而b点电位下降为零，因而VD2导通流过负载电流。,如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换流工作原理。,7,答案,。,图2的换流方式称为电流换流。电流接通时，先经过VD1CL负载给C充电。VTm导通，开始给负载供电；要关断VTm，可以使VTs导通。此时，C的电荷经CVTsL回路振荡翻转，然后VTs关断、振荡电流首先通过VTm反向流通，直到抵消负载电流为止。超过的电流通过VD2流通。这期间，VTm被加了反偏压(VD2正向压降)而关断。,第二小组,图为目前作为车辆用斩波器的电路，它采用逆导晶闸管，设负载电流Id为一定值。（1）说明回路工作原理，并画出eTM、eTS、iTM、iTS的波形。（2）说明该电路的特点。,答案,（1）逆导晶闸管VTM、VTS未加门极信号时，电容C通过VTS被充电，极性如图(a)所示左正右负。VTM导通后再使VTS导通，则VTM中流过负载与电容放电的叠加电流。由于LC谐振回路使iTM减小，再次变为零时，ELC负载回路电容被充电，供下述换流使用，波形如图(b)所示。,（2）器件的耐压高、大容量容易实现，换流回路简单，可实现开关的高速化，可抑制换流电流di/dt，换流电抗及换流电容可以小型化。,图（a）为抽头切换式交流调压线路。当延迟角时将变压器二次侧抽头由2切换到1，试说明电路工作原理和输出波形。,答案,变压器二次电压u1u20，在u2过零时：使VT3导通，然后以延迟角=30触发VT1，则VT3被加上反电压，因而关断。这样，VT1触发后uL=u1，电阻负载t=时，则iL=0，VT1关断。此时触发VT4，负半周也作相同的变化。波形如(b)所示。电压控制范围为U2-U1。这种电路如果增多抽头进行电压的精密调节，在改善电源功率和降低高次谐波方面都是有用的。,第三小组,如图所示，1个晶闸管和4个二极管组成单相交流调压电路，试分析其工作原理。试绘出VT的触发角为60时，R两端的电压波形。,答案,图中，设电源u上正下负，经VD1、VT（某时刻触发）、VD2，负载得到截去一部分的正半波电压；设电源u上负下正，则经VD3、VT（某时刻触发）、VD4，负载得到截去一部分的负半波电压，实现了交流调压。所以晶闸管每个周期工作两次，并且不承受反压。当负载是电感时，因电流波形滞后于电压，晶闸管每半周导电结束立刻加上一正电压，电压上升率较大，容易造成误导通，使电路失去控制，使用时应特别注意。,右图所示的回路称为辅助脉冲换流回路在电压型逆变器中被广泛采用，试叙述其换流动作的工作原理。,解：VT1流过负载电流i1时，换流电容C已被充为左正右负的电压。当辅助晶闸管VT1a被触发，换流电容器C的电荷沿CLVT1和VD1VT1a回路放电，产生谐振电流ic，此谐振电流为宽度的正弦半波电流。ici1，反并联二极管中流过电流为ic-i1，与VD1正向压降相等的电压反向加在晶闸管VT1上，使VT1关断。由于谐振电流及E-VT1a-C、L负载的回路，C被再次充电，极性为左负右正。当ici1时，VD2导通，负载的滞后电流沿VD2-负载-E的回路返回电源。在L的能量释放完之前，有C的充电电流，电容C的充电电压可达2E以上。,若电路及其输出波形如图1所示，请画出开关管上的触发脉冲波形。,第四小组,答案,这种控制方式叫移相控制，通过控制1、2和2、3管触发脉冲的相位可以控制逆变输出的有效值。14号触发脉冲波形见下图：,分析图2两种电路能否正常工作？为什么？,答案,答：（a）不能，在IGBT关断的瞬间，高的电流变化率在线路的杂散电感上会产生较高的感应电压，这种电压尖峰会威胁管子的工作安全，同时也会造成较大的关断损耗。（b）可以，通过二极管形成续流回路。,图3示为串联式逆变电路，试叙述其工作原理，并画出输出频率不同时输出电流波形怎样变化？（即分析触发频率为fo，触发频率大于fo，触发频率小于fo时三种情况下输出电流波形的变化）,第五小组,答案,触发晶闸管VT1，在EVT1L1CR回路便流过谐振电流i1，给电容C充电，上端为正，下端为负。接着触发晶闸管VT2，在RCL2VT2回路流过放电电流。此时，C的电压虽加在L2和R上，但在L1也感应出L2的电压，因而VT1被反偏而关断。这样，周而复始地工作下去。,如果负载为电阻性负载，两种回路状态方程为：VT1导通时：VT2导通时：,所以，回路的谐振频率为：,当VT1、VT2的触发频率小于f0时，输出的电流波形如图b所示。,当VT1、VT2的触发频率等于f0时，输出的电流波形大体上是一个正弦波，如图c所示。,当VT1、VT2的触发频率大于f0时，输出的电流波形如图d所示。,图示为并联改进逆变器（方形波逆变器），试分析电路工作原理，并说明反馈二极管VD1和VD2在此回路中的作用。,设晶闸管VT1导通时，直流电压E加在变压器Oa上，在二次绕组内流过负载电流。与此同时，由于自耦变压器作用，Ob也产生电压E，电容C被充电到2E，右正左负。当晶闸管VT2导通时，VT1由于C的反压而关断。C的电荷经EOaCVT2L回路放电。L上的电压，当电流增大时上端为