东南大学 电力电子技术课件2讲义

1、1第一章练习：题1.3 晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作，若考虑晶闸管的电压储备，其电压定额应选多大？电压定额由晶闸管承受的峰值电压乘电压储备倍数确定，再取合适的电压等级。题1.7 解释下列术语：(1) 自然换流点；(2) 触发延迟角；(3) 导通角。2题题1.9 单相全控桥式整流电路，电阻性负载，额定输单相全控桥式整流电路，电阻性负载，额定输出Ud=30V，Id=30A。求220V直接供电和变压器供电时晶闸管的容量。解：(1) 直接供电U2=220V由Ud=0.9U2(1+cos ?)/2求得求得?134 ?，或，或?=134 ?/180?=2.34 radR=Ud/Id=1 ?电源

2、电流?4. 82sin21RUI2A3.4824.682II2VT?流过晶闸管电流有效值3取700V额定电压、100A额定电流的晶闸管。(2) 变压器供电取?min=30 ?，可求变压器副方电压、电流晶闸管电压定额： 2202622V2晶闸管电流定额：A5.61257. 13.482571IIVTT?电源容量S=U2I2=22068.4=15 kVAV7.35)cos1(9. 0U2Umind?A2.352sin21RUIminmin2?4变压器容量S=U2I2=35.735.2=1.3kVA流过晶闸管电流有效值晶闸管电压定额：1.41435.72101V晶闸管电流定额：A2522.352II

3、2VT?A32257. 1252IIVTT?取100V额定电压、30A额定电流的晶闸管。扩展练习：电感负载的计算，画出波形。5题题1.10 单相全控桥式带续流二极管电阻电感负载电路单相全控桥式带续流二极管电阻电感负载电路解：画出波形晶闸管及续流二极管电流有效值3I360120IIddVT?3I360260IIddVD?负载电压和电流Ud=0.9U2(1+cos ?)/2=148.5VId=Ud/R=148.5/10=14.9A晶闸管电流定额：晶闸管电流定额：A11257. 16. 8257. 1IIVTT?取取700V/20A晶闸管。6题题1.11 电感负载时，全控桥式与半控桥式中的续流二电感

4、负载时，全控桥式与半控桥式中的续流二极管有什么作用？有何异同之处？提高电压、防止失控，续流、二极管导通时输出电压为零。压为零。题1.14 在三相半波可控整流电路中，若a相晶闸管触发脉冲消失，b、c相正常，试绘出：(1) ?=30 ?，电阻负载时输出电压ud的波形；(2) ?=30 ?,电阻电感负载时输出电压ud的波形(设电流连续续)。题1.17 反电势负载的特点是什么？7问题：1. 可控整流电阻负载时，电阻上的平均电流与平均电压的乘积UdId是否等于负载功率？为什么？2. 负载为大电感L与电阻R串联时，负载电阻R上的UdId是否等于负载功率？为什么？3. 在三相半波可控整流电路中，如果触发脉冲

5、出现在自然换流点之前，能否进行换流？可能出现什么情况？82. 变流器运行变流器：全控型整流电路可工作在可控整流和有源逆变两种状态。2.1 换流重叠角产生的原因：交流侧存在电感。三相半波可控整流电路，变压器中存在漏抗L2。idud13abcABCR2LL2L2L20iaibic在VT1导通时，当ua0，ED0，且UdED，电动机吸收电能，为电动运行状态。逆变：Ud0，ED0，且|Ud|90?时电路处于逆变工作状态，输出负平均电压。ud?t0uaucub?=60 ?abud?t0bcacbacbcaabbcac222.3 变流器外特性当考虑交流电源电阻、换相压降、管压降等因素时，变流器的输出电压会

6、受到影响。idudL13abcABCE2LR10R1R1+?M三相半波变流器的理想输出平均电压为Ud=1.17U2cos?实际输出电压为UdL=Ud?UT?Ud?IdR1整流时，Ud0，UdL0；逆变时，Ud0，UdL023变流器直流等效电路图中，R1为电源侧等效电阻，R2为换相压降的等效电阻，由下式确定?U=IdR2IdUdR2R1+?UdL+?UTidudLM ED_+_+变流器直流回路方程：Ud=ED+IdR24在反电势负载，电流断续时输出平均电压升高，管子在反电势负载，电流断续时输出平均电压升高，管子导通角越小，电流断续情况越严重，会影响到负载正导通角越小，电流断续情况越严重，会影响到

7、负载正常运行。常运行。IdUdL025例：三相全控桥电路，电源每相感抗0.3 ?，线路电阻0.05 ?，相电压240V，逆变电流Id=60A，?=35 ?，晶闸管压降1.5V。求?、Ud、UdL。解：三相桥电路有公式代入Id=60A，X2=0.3 ?，U2=240V，?=145 ?，得?6.7 ?换相压降22dU6XI2)(coscos?V2.17603. 026IL2mUd2d?输出平均电压Ud=2.34U2cos?=?460V负载平均电压UdL=Ud?UT?Ud?IdR1=?460 ?1.5 ?2 ?17.2 ?60 ?.05 ?2= ?486V262.5 功率因数功率因数功率因数定义为有

8、功功率和视在功率之比PF=P/S=P/U2I2当电压、电流波都为正弦波，则PE=cos ?若可控整流电路电流的基波分量为i21，则装置功率因数为2221222212cosIIIUcosIUSPPE?式中I21/I2称为基波电流畸变因数，cos?2称为位移因数。电流畸变因数与变压器接法、电路形式和负载性质有关，即与电流波形形状有关。27udu2?ti21?2变流器的功率因数i21?213abR42idLu1u2udi2i2?t电阻负载电流波形i2?t电感负载电流波形28其有效值为d21I24I?所以畸变因数为9. 024IIIId21221?电感性负载电流连续时，畸变因数与?无关。由波形图可知，

9、?2=?，所以位移因数为cos?2=cos?。电阻性负载，当?45 ?、90 ?、150 ?时，畸变因数分别为0.97、0.84、0.50；位移因数分别为0.98、0.84、0.34。单相桥式电路，电感性负载，交流i2的基波分量为tsinI4id21?29?越大，功率因数越低。换流重叠角?也会使功率因数降低。提高功率因数的方法：(1) 减小触发延迟角?；(2) 加入滤波电路，减小波形畸变；(3) 增加整流相数，可使谐波的最低次数增加，而幅值减小；(4) 不可控整流加直流斩波，可使位移因数为1，采用高频斩波，使滤波变得容易；(5) 采用全控器件整流电路：关断角控制、对称角控制、脉宽调制控制。30

10、提高功率因数方法提高功率因数方法ud?t0?关断角控制ud?t0?对称角控制ud?t0脉宽调制控制斩波直流负载不可控整流31题2.7解：(1)当?30 ?时，根据公式代入参数，求得?9.3 ?(2) 当?30 ?时，Ud?=Ud?Ud?UT?IdR2=1.17U2cos? Ud?UT?IdR2=92V 22dU6X2I)cos(cos?V4. 5IL23Ud2d?32触发电路触发信号U?频率发生器同步信号UT手动给定控制器控制信号UK电源负载主电路控制电路3 门极触发电路门极触发电路触发电路的作用33门极触发信号的种类：门极触发信号的种类：直流信号、交流信号、脉冲信号。对触发电路要求：(1)

11、触发脉冲应有一定的幅值和功率触发脉冲应有一定的幅值和功率晶闸管是电流控制器件，门极有分散性，触发电压电流随温度变化，也不能超过规定值。(2) 触发脉冲应有一定的宽度掣住电流，电感负载，三相桥式全控电路，要求脉冲有一定宽度。为减小门极损耗，晶闸管导通后就不需有一定宽度。为减小门极损耗，晶闸管导通后就不需要门极电压、电流。(3) 触发脉冲前沿要陡34快速、可靠触发，晶闸管串并联同时触发，可采用强快速、可靠触发，晶闸管串并联同时触发，可采用强触发脉冲。(4) 触发脉冲与主电路同步并有一定移相范围(5) 触发脉冲要可靠触发脉冲要可靠电路要进行屏蔽、隔离、抗干扰。控制电路与主电路电气隔离。典型的强触发脉冲波形强触发脉冲波形tig035触发电路的发展过程：晶体管触发电路，由分立元件构成，晶体管工作在开关状态；集成触发器，把分立元件触发电路集成化，原理上还是模拟电路，需要较多的外围电路；数字触发器，由数字电路构成，核心部分是计数器，精度比模拟电路大大提高；微处理器触发器，由微机、单片机通过编程实现。触发器发出的触发信号应是周期性可移相具有一定驱动功率的脉冲电流。36触发电路连接锯齿波移相的晶体管触发电路包括以下环节同步移相脉冲形成输出U?UKuT锯齿波触发电路EUkuT_+U?usyug13R42Lu137触发