电力电子作业

1、作业 1指出常用器件可达的功率与频率能力SCR , GTO, IGBT , MOSFET,功率能力：SCR(10MW)GTO(MW)IGB百 KW)MOSFET(10KW)频率能力:MOSFT(百 KHz)IGBT(10KHz)GTO(1KHz)SCR百 Hz)一 SCF需承受电流平均值100A,电压峰值300V,选择其电流电压定额 电压定额 UTIT(AV)：2*300V=600V电流定额 IT(AV)：*100A=150A简述SCR正常导通条件,非正常导通条件 正压,门极触发 ;过压,过电压上升率 ,过温1,4 简述变流器件常用工作状态与损耗种类 . 工作状态：通态、断态、开关状态 损耗种

2、类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业 2简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度 及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。简述MOSFET IGBT常用开通与关断正压.MOSFET常用开通电压为1015V关断电压为-5-15VIGBT常用开通电压为1520v,关断电压为-5-15VSCR器件串联并联有何作用，有何问题，如何解决 增大电压电流容量 ;均压均流 ;选择件同参 ,并均压电阻 ,串均流电抗简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式 RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极

3、管等。 过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器 思考判断题 1 开关器件主要工作在开关状态 , 关断比导通容易 ( - ), 断态损耗比通态损耗大 ( -).高频时开关 损耗比通态损耗大 (+).按容量能力是 SCR FET IGB(T-); 按频率能力比较是 SCR FETIGB(T -). SCR,FE为电流驱动(-),IGBT为电压驱动(+). 器件串联目的是增大电压容量 ( + ), 问题是均流 ( -)。晶闸管正常导通条件是：正压( +)、阳极加触发( -)、阳极电流足够小( - ),导通后不再 需要触发 (+) 。过热会误导通 ( + ),不过压不过热则不会误

4、导通 ( - ) 保护开关器件常串联RC(D电路用于开关缓冲(-) 线路并压敏电阻可防变流设备过流( - ); 线路串熔断器可防过压( -)。作业 3单相全控桥：U2=220V, R=5 Q , a=60画 ud,id,i2 ；计算 Ud, IdUd=cosa +1/2=*220*(cos60 +1)/2=Id=Ud/R=5 Q=加串大L,画ud,id,i2 ；计算Ud, Id, 12。Ud=*220cosa =*220*cos60 =99V;Id=Ud/R=99V/5Q=接(2): Idm=50A,选管电压电流定额。电流定额 IT(AV)=*Idm/2=*50/2A=电压定额 Ut=2*V2

5、*U2=2*220=;(1) (2)三相全控桥 U2=110V, L极大，Rx=Q ,R=Q(1) 画等效电路(2) a =60 ,反电势 Em=100V求：(a)Id,Ud, 丫 *;输出功率P;功率因数.(b)画ud,idUda =*U2cosa =*110*cos60 =;Id=(Uda -Em)/(Rx+R)=/+A=Ud=Uda -Rx*Id= (3) a =120 ,反电势 Em= -140V求:(a)Id,Ud，丫 *;输出P功率因数入;(b)画ud,idUda =*U2cosa =*110*cos120 =;Id=(Uda -Em)/(Rx+R)=(-140)/+A= Ud=U

6、da -Rx*Id= (4)ldm=100A选管电压电流定额 电流定额 IT(AV)=*Idm/3=*100/3A=50A 电压定额 UT=2*V6*U2=2*110=;整流电路测试题整流电路控制角a越小则 Ud越高(+); a越近90功率因数越高(-)。Ud数值越高, 功率因数越低 (-).负载串电感可减小电流脉动 ( + ),输出电压会升高 ( - ).整流器RLE负载时Ud=Udmcosa ( - ),a有效范围为090度(-).整流器电流断续时 ,则输出电压 Ud 降低 ( - )。 整流器交流侧电感使换流减慢( +),等效为有功耗内阻 ( - ),使输出电压升高 ( - )。 *单相

7、全波整流谐波直流侧是 2 倍次( + ),交流侧是偶次 ( - )。三相全波整流直流 侧是 6k1 次( + ) ,交流侧是奇非 3 次( +)。移相多重整流器可减小谐波( + )；程控多重整流器可提高功率因数( + )。 有源逆变将直流电变为交流电( + ) ,直接驱动交流负载(-)。逆变失败指由于换相失败, Ud 降低使 Id 降低( - )。作业 4.1 电力电子器件有哪几种换流方式 ?晶闸管在整流、斩波与逆变电路中是何种换流 换流方式：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流 晶闸管在整流电路中是电网换流,在斩波电路中是负载与强迫换流,在逆变电路中是 负载与强迫换流.2 电压型与电流型逆

8、变电路各有何特点 ? 电压型逆变电路主要特点：开关器件少 ,但需电容 ;输出自动平衡 , 无直流分量；输出电压 （电源利用率 ）低;不能输出 0 压调有效值 电流型逆变电路主要特点：直流侧串大电感，近电流源，电流平 稳；交流侧 : 电流为矩形波，容性负载电压近正弦波；负载无 功由负电压反馈到直流侧 ,由电感缓冲，不需逆导二极管 .3 单相电压与电流型逆变器分别驱动 感性容性负载 ,画交流电压电流 uo,io.4 画三相电压型逆变器负载线相电压波形 标出输出线相基波电压有效值。- UL1= , UP1= .5 多重多电平逆变电路有何作用 ?改进输出电压电流波形 ,减小谐波 自测有源逆变交流侧是交

9、流电源（ + ）， 无源逆变交流侧是电机（ - ） . 三相电压型逆变器负载电压是阶梯波（ +），负载负功以负电压回馈（ - ）， 开关器 件要反并二极管（ + ）。三相电流型逆变器负载电压是矩形波（ - ），负载负功以负电压回馈（ + ），开关器 件要反并二极管（ - ）。 感性负载时可对晶闸管开关作负载换流（ - ）? 斩波器作业（电力电子作业 5） 画降压、升压斩波器电路图，标出aB期间电流流向。 降压斩波器电路图降压斩波器电路图降压斩波器E=36V,R令丄有限（无电容波波）a =,反电势Em=20V,电流io连续.计算Uo,lo.解：Uo=a E=*36V=, lo=（Uo-Em）/R

10、=/=（2） a =, Em升到，造成断流比S =，画uo,io波形；计算Uo,lo。女口图：Uo= a E+S Em=*36+*V= Io=（Uo-Em）/R=如降压斩波器 E=36V,L=15mH,f=1KH求最大电流脉动 Im。 解： Im= E/（8fL）=36/（8*1*15）A=升压斩波器E=36V,驱动R并C负载,a =,电流iL平稳.计算输出电压Uo.解： Uo=E/（1-a ）=36/（） V=45V桥式四象限斩波器已知a 1=2/3,负载Io=0.画uo,io波形,标出io各阶段导通的器件（V/D） 斩波器自测试题1 降压斩波器输出 io 连续时， Uo=a *E（ + ）

11、； 断续时Uo降低（-）.2 斩波器电流脉动与开关频率成正比 （ - ）；a=1 时最大（ - ）.3 升压斩波器 iL 连续时， Uo=B *E（ - ） ；iL断续时电路不能工作（-）.4 a增大时，降压斩波器输出电压增大（+ ）,而升压斩波器输出减小（-）.5触发V反并D的桥臂时,V不一定导通（-）,该桥臂不一定导通（-）.6 二或四象限斩波器输出电流一定连续 （ + ）。7 12V蓄电池驱动30个LED应用降压斩波器（-）. 8直流300V驱动30个LED应用升压斩波器（-）. 作业6单相交流220V调压电路（1）负载 R=10Q,a =6只 90。a求输出功率与电压、电流有效值解：a

12、 =60。时，P=80%*U2/R=*2202/10W=;U=V *U i=*220V=;a =90。时，P=50%*U2/R=*220 2/10W=U=V *U i=*220V=I=U/R=10A=;I=U/R=10A=b用万用表测量值为1=17、12A,为什么？ 电流非正弦，测不准（2）负载5+j5Q，按最大功率选择双向 晶闸管电压电流。解: Im=Ui/V（52+52）=220/V（52+52）=管电流 lv=（23）*=60-90A管电压 Uv=（23）*311V=600-900V.2画晶闸管交流分档调压主电路解：如右图交交变流自测题1交流调压电路a越大：输出功率越大（-）；功率因数越

13、低（+ ）02交流调压电路，RL负载电流谐波低于R负载（+ ）。3三相丫/Y交流调压中，3相导通时负载电压为电源相电压（+ ）; 2相导通时为电 源线电压（-）。4交流调功与调压主电路相同（+ ），控制电路也相同（-）。5调压电路响应快（+ ）。调功电路适于小惯性负载（-）。6整流式交交变频输出频率低（+ ），主要用于大容量（+ ）、高速交流电机（-） 调速。7教室常用风扇无级调速器是何种变流电路 一调压二:还可用何种变流电路:调功二 作业71 PWM含义是:脉冲脉宽调制，基本原理是冲量面积等效原理。2简画载波调制的SPWM电压和感性负载电流的频谱.电压频谱：电流频谱：3 （1）写出空间合成向

14、量电压方程、磁链控制方程。设ABC为3、11、7点钟方向，画u1-u8;（3）如屮为9点钟方向顺时钟转，求驱动电压向量及导通开关。解：空间合成向量电压方程：es=us-isR磁链控制方程：屮S=UsTc如图按屮转向超前90度建u参考轴，用u轴前后电压向量控制屮运动。如图：驱动电压向量为u3时屮正转增磁，导通开关为234;驱动电压向量为u2时屮正转减磁，导通开关为123。4画电流闭环单相全桥PWM整流系统结构 出（2） i过大X过小时,uab=?/?/弊解：（1）如下图： 、（2）A i 过大时，UAB=-Ud、/i 过小时，UAB=+Ud 、/PWM自测题、./PWM含义是:脉冲脉宽调制，基本

15、原理是_冲量面积等效原理_。PWM可模拟任意咼/低频调幅波，同时伴有咼/低频谐波SPWM电压波高频谐波是大丄小幅值，感性负载电流高频谐波是大/小幅值 滞环控制电流PWM跟踪:电路复杂/简单；响应快/慢；谐波分布宽/窄 空间向量控制:开关损耗大/小，输出电压高/低。PWM整流电路：有升/降压斩波特性，输出Ud交流峰值电压 网侧电流可控制为网频基波/谐波，可控制为有功/无功。8软开关作业 1简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。小型化；开关损耗、电磁干扰增大；软开关技术 2简述理想软开关过程与特点。0压导通0流关断;开通和关断0损耗0噪声 3简述常用软开关过程与特点。0压导通0压关断;导通0损耗0噪声；关断小损耗小噪声自测变流设备高频化可小型化（+ ）但响应变慢（-）。理想软开关过程是：0流关断（+ ），0流（-）导通。常用0压软开关电路中开关器件并 C（ + ），实现0流导通（-）;反并D并结合LC等电路（+ ），实