电力电子 (3)

1、09FB4 主编第6章第7章第5章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术。这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制，这是PWM控制中最为简单的一种情况。第6章中涉及到PWM控制技术的地方有两处，一处是第6.1节中的斩控式交流调压电路，另一处是第6.4节矩阵式变频电路。斩控式交流调压电路的输入电压和输出电压都是正弦波交流电压，且二者频率相同，只是输出电压的幅值要根据需要来调节。因此，斩控后得到的PWM脉冲的幅值是

2、按正弦波规律变化的，而各脉冲的宽度是相等的，脉冲的占空比根据所需要的输出输入电压比来调节。矩阵式变频电路的情况更为复杂，其输入电压是正弦交流，这就决定了PWM脉冲是不等幅的。其输出电压也是正弦波交流，但和输入电压频率不等，且输出电压是由不同的输入线电压组合而成的，因此PWM脉冲既不等幅，也不等宽。第6章中在讲述上述电路时，并未涉及PWM控制的基本原理，讲述也很简单。在学过本章7.1节的PWM控制的基本原理后，读者将会对上述电路的控制方法和原理有更深入的理解。第6章6.1交流调压电路6.2其他交流电力控制电路6.3交-交变频电路6.4矩阵式变频电路6.1交流调压电路6.1.1单相交流调压电路1.

3、电阻负载图-电阻负载单相交流调压电路及其波形6.1交流调压电路2.阻感负载图6-2阻感负载单相交流调压电路及其波形解该方程得图6-3单相交流调压电路以为参变量的和关系曲线图6-4单相交流调压电路为参变量时和关系曲线6.1交流调压电路图6-5时阻感负载交流调压电路工作波形例6-1：一单相交流调压器，输入交流电压为220V，50Hz，为阻感负载，其中R=8，XL=6。试求/6、/3时的输出电压、电流有效值及输入功率和功率因数。解：负载阻抗及负载阻抗角分别为 当=/6时，由于,因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为 当=/3时，先计算晶闸管的导通角，由

4、式(6-7)得6.1交流调压电路解上式可得晶闸管导通角为3.单相交流调压电路的谐波分析图6-6电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量4.斩控式交流调压电路图6-7斩控式交流调压电路原理图6.1交流调压电路图6-8电阻负载时斩控式交流调压电路波形6.1.2三相交流调压电路图6-9三相交流调压电路a)星形联结b)支路控制三角形联结c)中点控制三角形联结1.星形联结电路1)060范围内，电路处于三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角为180。2)6090范围内，任一时刻都是两个晶闸管导通，每个晶闸管的导通角为120。6.1交流调压电路3)90150范围内，电路处于两个晶闸管导

5、通与无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角为3002，而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150。图6-10不同时负载相电压波形及晶闸管导通区间a)=30b)=60c)=1206.1交流调压电路2.支路控制三角联结电路6.2其他交流电力控制电路6.2.1交流调功电路图6-11交流调功电路典型波形(M=3、N=2)6.2其他交流电力控制电路图6-12交流调功电路的电流频谱图(M=3、N=2)6.2.2交流电力电子开关6.3交-交变频电路6.3.1单相交-交变频电路1.电路构成和基本工作原理图6-13单相交-交变频电路原理图和输出电压波形2.整流与逆变工作状态

6、图6-14理想化交-交变频电路的整流和逆变工作状态a)电路原理图b)电流、电压波形图6-15单相交-交变频电路输出电压和电流波形3.输出正弦波电压的调制方法4.输入输出特性(1)输出上限频率交-交变频电路的输出电压是由许多段电网电压拼接而成的。6.3交-交变频电路图6-16余弦交点法原理图6-17不同时和t的关系(2)输入功率因数交-交变频电路采用的是相位控制方式，因此其输入电流的相位总是滞后于输入电压，需要电网提供无功功率。图6-18交-交变频电路的输入位移因数(3)输出电压谐波交-交变频电路输出电压的谐波频谱是非常复杂的，它既和电网频率fi以及变流电路的脉波数有关，也和输出频率fo有关。6

7、.3交-交变频电路(4)输入电流谐波单相交-交变频电路的输入电流波形和可控整流电路的输入波形类似，但是其幅值和相位均按正弦规律被调制。6.3.2三相交-交变频电路1.电路接线方式(1)公共交流母线进线方式图6-19是公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路简图。图6-19公共交流母线进线三相交-交变频电路简图(2)输出星形联结方式图6-20是输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图。6.3交-交变频电路图6-20输出星形联结方式三相交-交变频电路原理图a)简图b)详图2.输入输出特性图6-21交-交变频电路的输入电流波形3.改善输入功率因数和提高输出电压图6-22梯形波控制方式的理想输出电压

8、波形6.4矩阵式变频电路图6-23矩阵式变频电路a)主电路拓扑b)一种开关单元图6-24构造输出电压时可利用的输入电压部分a)单相输入b)三相输入相电压构造输出相电压c)三相输入线电压构造输出线电压1)交流-交流变流电路的分类及其基本概念。2)单相交流调压电路的电路构成，在电阻负载和阻感负载时的工作原理和电路特性。3)三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理。4)交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念。5)晶闸管相位控制交-交变频电路的电路构成、工作原理和输入输出特性。6.4矩阵式变频电路6)矩阵式交-交变频电路的基本概念。7)各种交流-交流变流电路的主要应用。1.一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看成电阻负载，在=0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的触发延迟角。2.一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5，L=2mH。3.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？6.4矩阵式变频电路4.交-交变频电路的最高输出频率