電力電子技術(shù)習(xí)題集(1-4).pdf

電力電子技術(shù)習(xí)題集 標(biāo) 的習(xí)題是課本上沒有的 作為習(xí)題的擴(kuò)展 習(xí)題一 試說明什么是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)及其作用 答 當(dāng) PN 結(jié)通過正向大電流時(shí) 大量空穴被注入基區(qū) 通常是 N 型材料 基區(qū)的空穴濃 度 少子 大幅度增加 這些載流子來不及和基區(qū)的電子中和就到達(dá)負(fù)極 為了維持基區(qū) 半導(dǎo)體的電中性 基區(qū)的多子 電子 濃度也要相應(yīng)大幅度增加 這就意味著 在大注入 的條件下原始基片的電阻率實(shí)際上大大地下降了 也就是電導(dǎo)率大大增加了 這種現(xiàn)象被 稱為基區(qū)的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使半導(dǎo)體器件的通態(tài)壓降降低 通態(tài)損耗下降 但是會(huì)帶來反向恢復(fù)問題 使關(guān)斷時(shí)間延長 相應(yīng)也增加了開關(guān)損耗 1 晶閘管正常導(dǎo)通的條件是什么 導(dǎo)通后流過的電流由什么決定 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷 的條件是什么 如何實(shí)現(xiàn) 答 使晶閘管導(dǎo)通的條件是 晶閘管承受正向陽極電壓 UAK 0 并在門極施加觸發(fā)電流 UGK 0 2 有時(shí)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后 觸發(fā)脈沖結(jié)束后它又關(guān)斷了 是何原因 答 這是由于晶閘管的陽極電流 IA沒有達(dá)到晶閘管的擎住電流 IL 就去掉了觸發(fā)脈沖 這種情況下 晶閘管將自動(dòng)返回阻斷狀態(tài) 在具體電路中 由于陽極電流上升到擎住電流 需要一定的時(shí)間 主要由外電路結(jié)構(gòu)決定 所以門極觸發(fā)信號(hào)需要保證一定的寬度 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么 怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷 答 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使其陽極電流 IA大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流 即維持 電流 IH 要使晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷 可利用外加反向電壓或由外電路作用使流過晶閘管的電流 降到維持電流以下 便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷 3 圖 1 30 中的陰影部分表示流過晶閘管的電流波形 其最大值均為 Im 試計(jì)算各波形的 電流平均值 有效值 如不考慮安全裕量 額定電流 100A 的晶閘管 流過上述電流波 形時(shí) 允許流過的電流平均值 Id各位多少 圖 1 30 習(xí)題 1 4 附圖 解 a m mmm 0 I11 I sin 2I0 3185I 22 da It dt 2 2mm m 00 II11cos 2 I sin 22222 a t Itdtdt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I314 0 5 a I A 平均值 Ida為 m I 100 da IA b mmm 0 12 I sin I0 6369I db It dt 2 2mm m 00 II11cos 2 I sin 222 b t Itdtdt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I2222 b IA 平均值 Idb 為 m 0 6369I141 4 db IA c mmm 3 13 I sin I0 4777I 2 dc It dt 2 2m mm 33 I11cos 2 13 I sin 0 6343I 2238 c t Itdtdt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I247 5 0 6343 c I A 平均值 Idc為 m 0 4777I118 dc IA d m mmm 3 3I11 3 I sin I0 2388I 2224 dd It dt 2 2m mm 33 I11cos 2 13 I sin 0 4486I 2222238 d t Itdtdt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I350 0 4486 d I A 平均值 Idd 為 0 2388 35090 7 dd IA e 4 mmm 0 11 I I0 125I 224 de Idt 2 4 mm 0 1 I 0 3536I 2 e Idt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I444 0 3536 e I A 平均值 Ide為 0 125 44455 5 de IA f 4 mmm 0 11 I I0 25I 4 df Idt 2 4 mm 0 1 I 0 5I f Idt 額定電流 100A 的晶閘管允許流過的電流有效值為 157A 則 m I314 0 5 f I A 平均值 Ide為 0 25 31478 5 df IA 在圖 1 31 所示電路中 若使用一次脈沖觸發(fā) 試問為保證晶閘管充分導(dǎo)通 觸發(fā)脈沖寬 度至少要多寬 圖中 E 50V L 0 5H R 0 5 IL 50mA 擎住電流 T L R E UGS iG t t 圖 1 31 習(xí)題 1 5 附圖圖 1 32 習(xí)題 1 9 附圖 解 晶閘管可靠導(dǎo)通的條件是 必須保證當(dāng)陽極電流上升到大于擎住電流之后才能撤掉觸 發(fā)脈沖 當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)有下式成立 di ELRi dt 解之得 1 Rt L E ie R 可靠導(dǎo)通條件為 0 05 L iI 解得 0 5 0 5 50 0 05 1 1 0 5 R tt L E ee R 即 4 100 ln5 1000 05 te s 500tus 也即觸發(fā)脈沖寬度至少要 500 s 4 為什么晶閘管不能用門極負(fù)脈沖信號(hào)關(guān)斷陽極電流 而 GTO 卻可以 答 GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu) 由 P1N1P2和 N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管 V1 V2分別 具有共基極電流增益 1和 2 由普通晶閘管得分析可得 1 2 1 是器件臨界導(dǎo)通的 條件 1 2 1 兩個(gè)晶體管飽和導(dǎo)通 1 21 15 而 GTO 則為 1 2 1 05 飽 和程度不深 在門極控制下易于退出飽和 CGTO 在設(shè)計(jì)時(shí) 2較大 晶體管 V2 控制靈敏 而 1很小 這樣晶體管 V1 的集電極 電流不大 易于從門極將電流抽出 從而使 GTO 關(guān)斷 GTO 與 GTR 同為電流控制器件 前者的觸發(fā)信號(hào)與后者的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有哪些異同 答 二者都是電流型驅(qū)動(dòng)型器件 其開通和關(guān)斷都要求有相應(yīng)的觸發(fā)脈沖 要求其觸發(fā)電 流脈沖的上升沿陡且實(shí)行強(qiáng)觸發(fā) GTR 要求在導(dǎo)通期間一直提供門極觸發(fā)電流信號(hào) 而 GTO 當(dāng)器件導(dǎo)通后可以去掉門極觸發(fā) 電流信號(hào) GTO 的電流增益 尤其是關(guān)斷電流增益很小 小于 GTR 無論是開通還是關(guān)斷 都要求觸發(fā)電流有足夠的幅值和陡度 其對(duì)觸發(fā)電流信號(hào) 尤其是關(guān)斷門極負(fù)脈沖電流信 號(hào) 的要求比 GTR 高 5 試比較 GTR GTO MOSFET IGBT 之間的差異和各自的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域 答 見下表 器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域 GTR耐壓高 電流大 開開關(guān)速度低 電流驅(qū)UPS 空調(diào)等中小功 關(guān)特性好 通流能力 強(qiáng) 飽和壓降低 動(dòng)型需要驅(qū)動(dòng)功率 大 驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜 存在 2 次擊穿問題 率中頻場合 GTO電壓 電流容量很 大 適用于大功率場 合 具有電導(dǎo)調(diào)制效 應(yīng) 其通流能力很強(qiáng) 電流關(guān)斷增益很小 關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖 電流大 開關(guān)速度 低 驅(qū)動(dòng)功率很大 驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜 開關(guān) 頻率低 高壓直流輸電 高壓 靜止無功補(bǔ)償 高壓 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電力機(jī)車 地鐵等高壓大功率 場合 MOSFET開關(guān)速度快 開關(guān)損 耗小 工作頻率高 門極輸入阻抗高 熱 穩(wěn)定性好 需要的驅(qū) 動(dòng)功率小 驅(qū)動(dòng)電路 簡單 沒有 2 次擊穿 問題 電流容量小 耐壓 低 通態(tài)損耗較大 一般適合于高頻小 功率場合 開關(guān)電源 日用電 氣 民用軍用高頻電 子產(chǎn)品 IGBT開關(guān)速度高 開關(guān)損 耗小 通態(tài)壓降低 電壓 電流容量較 高 門極輸入阻抗 高 驅(qū)動(dòng)功率小 驅(qū) 動(dòng)電路簡單 開關(guān)速度不及電力 MOSFET 電壓 電 流容量不及 GTO 電機(jī)調(diào)速 逆變器 變頻器等中等功率 中等頻率的場合 已 取代 GTR 是目前應(yīng) 用最廣泛的電力電 子器件 請(qǐng)將 VDMOS 或 IGBT 管柵極電流波形畫于圖 1 32 中 并說明電流峰值和柵極電阻 有何關(guān)系以及柵極電阻的作用 答 UGS iG t t VDMOSFET 和 IGBT 都是電壓驅(qū)動(dòng)型器件 由于存在門極電容 其門極電流的波形類似 于通過門極電阻向門極電容的充電過程 其峰值電流為 Ip UGE RG 柵極電阻的大小對(duì)器 件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)開關(guān)特性有很大的影響 RG增加 則開通時(shí)間 關(guān)斷時(shí)間 開通損耗關(guān)斷 損耗增加 CE dU dt 和位移電流減小 觸發(fā)電路振蕩抑止能力強(qiáng) 反之則作用相反 因此在損 耗容許的條件下 RG可選大些以保證器件的安全 具體選擇要根據(jù)實(shí)際電路選 典型的應(yīng) 用參數(shù)為 UGE 15V UGE 5 10 V RG 10 50 歐 全控型器件的緩沖吸收電路的主要作用是什么 試分析RCD緩沖電路中各元件的作用 答 緩沖電路的主要作用是抑止器件在開關(guān)過程中出現(xiàn)的過高的 dU dt dI dt 和過電壓 減小 器件的開關(guān)損耗保證器件工作在安全范圍之內(nèi) RCD 緩沖電路中主要是為了防止器件關(guān)斷過程中的過電壓 器件關(guān)斷時(shí) 負(fù)載電流經(jīng) 二極管 D 向吸收電容 C 充電 使器件兩端的電壓由 0 緩慢上升 減緩 dU dt 一方面可以抑 止過電壓 一方面可以減小關(guān)斷損耗 開通時(shí) 吸收電容的能量經(jīng)電阻 R 向器件放電 為 下次關(guān)斷做好準(zhǔn)備 電阻 R 的作用是限制放電電流的大小 抑止緩沖電路的振蕩 限制功率 MOSFET 應(yīng)用的主要原因是什么 實(shí)際使用時(shí)如何提高 MOSFET 的功率容 量 答 限制功率 MOSFET 應(yīng)用的主要原因是其電壓 電流容量難以做大 因?yàn)?MOSFET 是單 極性器件 所以通態(tài)損耗較大 其通態(tài)電阻為 2 5 DSon U R S 高壓大電流時(shí) 其通態(tài)電阻 對(duì) 應(yīng)損耗 達(dá)到令人難以接受的程度 目前的市場水平最大為 1200V 36A 實(shí)際使用時(shí)由于 MOSFET 具有正的溫度系數(shù) 可以方便地采用多管串并聯(lián)的方法來提高其 功率容量 習(xí)題二 1 具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路 帶阻感性負(fù)載 電阻為 5 電感為 0 2H 電源電壓的有效值為 220V 直流平均電流為 10A 試計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效 值 并指出晶閘管的電壓定額 考慮電壓 2 3 倍裕度 解 本題困難 可不作為習(xí)題要求 a L T VT R u1u2 uVT ud VD id u2 ud id uVT iVT Id Id t1 t t t t t t0 0 0 0 0 0 b c d e f g iVD iVD I1 I0 電路上圖所示 設(shè)觸發(fā)角為 則在 期間晶閘管導(dǎo)通 其直流輸出電壓 Ud如圖 b 所示 在 0 和 2 期間 續(xù)流二極管導(dǎo)通 直流輸出電壓為 0 則直流平 均電壓為 2 2 1cos 2 d U U 2 2 1cos 2 d d UU I RR 帶入已知參數(shù)可得 220 2 10 1cos 2 5 即 2 設(shè)晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)的電流值為 I0 晶閘管關(guān)斷 二極管開始導(dǎo)通時(shí)的電流值為 I1 則 在晶閘管導(dǎo)通期間的回路方程為 2 0 2 1 2sin 1 2 3 t t di LiRUt dt ii ii 由 1 可得方程的通解為 2 22 2 sin Rt L U itAe RL L arctg R 4 帶入式 2 的初值條件 解得 2 2 0 22 2 sin 2 R L U AIe RL 將上式帶入 4 并將已知參數(shù)帶入可得 0 125 25 0 4 6sin 1 5 0 32 t itIe 將式 3 的條件帶入得 100 4 59 0 32 0 880 884 3III 5 當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí) 電流表達(dá)式為 25 11 Rt t L iI eI e 在 t 2 2 處 i I0 可得 I1和 I0之間的關(guān)系 0 375 011 0 69II eI 6 由 5 6 可解得 1 0 10 95 7 55 IA IA 則得電流的完全表達(dá)式如下 0 125 25 25 4 6sin 1 5 7 23 2 10 95 0 22 t t tet i ett 7 按照 7 用解析方法求解晶閘管和二極管的電流有效值非常復(fù)雜 為簡化計(jì)算 用 I1和 I0 之間的直線段來代替實(shí)際的曲線方程 由于 L 較大 這種代替不會(huì)帶來很大誤差 則晶閘管和二極管的電流有效值分別為 2 2 0 1 7 552 17 4 66 2 VT IxdxA 3 2 2 0 1 7 550 72 5 14 2 D IxdxA 從圖 g 可以看出 晶閘管承受的反壓為電源電壓峰值 即 2 2311VUV 考慮 3 倍安 全余量可選耐壓 1000V 的晶閘管 2 單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載 要求輸出電壓在 0 100V 連續(xù)可調(diào) 輸出電壓平 均值為 30 V 時(shí) 負(fù)載電流平均值達(dá)到 20A 系統(tǒng)采用 220V 的交流電壓通過降壓變壓器供 電 且晶閘管的最小控制角 min 30 設(shè)降壓變壓器為理想變壓器 試求 1 變壓器二次側(cè)電流有效值 I2 2 考慮安全裕量 選擇晶閘管電壓 電流定額 3 作出 60 時(shí) ud id和變壓器二次側(cè) i2的波形 解 由題意可知負(fù)載電阻 30 1 5 20 d d U R I 歐 單相全控整流的直流輸出電壓為 2 2 1cos d U U 直流輸出最大為 100V 且此時(shí)的最小控制角為 min 30 帶入上式可求得 2 100 119 2 1 866 UV 1 222 2 2sin1sin2sin2 79 34 22 UtUU Id t RRR min 30 時(shí) 2max sin 63 79 3478 2 2 IA 2 晶閘管的電流有效值和承受電壓峰值分別為 2max 2 78 2 55 3 22 2168 3 VT VT I IA UUV 考慮 3 倍余量 選器件耐壓為 168 3 500V 電流為 55 3 1 57 3 100A 3 t t t0 0 0 i2 ud id 3 3 3 試作出圖 2 7 所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載 在 30 時(shí)的 ud id iVT1 iVD4的波形 并計(jì)算此時(shí)輸出電壓和電流的平均值 解 a T a b R L 0 b u2 i2 ud id VT1 VT2 VD3 VD4 VD u2 0 ud id Id 0 0 0 0 0 i2 Id Id Id Id Id t t t t t t t iVT1 iVD4 iVT2 iVD3 iVD c d e f g 輸出電壓和電流的平均值分別為 d22 1cos 0 90 84 2 UUU d22 d 1cos 0 90 84 2 UUU I RRR 4 單相橋式全控整流電路 U2 100V 負(fù)載中 R 2 L 值極大 反電動(dòng)勢 E 60V 當(dāng) 30 時(shí) 試求 1 作出 ud id和 i2的波形 2 求整流輸出電壓平均值 Ud 電流 Id 以及變壓器二次側(cè)電流有效值 I2 解 整流輸出電壓平均值 Ud 電流 Id 以及變壓器二次側(cè)電流有效值 I2分別為 2 2 3 0 9cos 0 9 100 77 94 2 77 9460 29 9 d dd d UUV IUERA IIA T a b R L a u1u2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id u2 0 t 0 t 0 t ud id i2 t Id Id Id 0 0 E 5 某一大電感負(fù)載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路 負(fù)載電阻 R 4 電源電 壓 U2 220V 3 求 1 輸出直流平均電壓和輸出直流平均電流 2 流過晶閘管 整流二極管 的電流有效值 3 流過續(xù)流二極管的電流有效值 解 1 電路波形圖見第 3 題 2 1cos 0 90 9 220 0 75148 5 2 148 5 37 125 4 d d d UUV U IA R 2 2 3 1 21 4 23 d VTd I IId tA 3 2 3 0 1 21 4 3 d Dd I IId tA 6 三相半波可控整流電路的共陰極接法和共陽極接法 a b 兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn) 嗎 如果不是 它們在相位上差多少度 試作出共陽極接法的三相半波可控的整流電路 在 30 時(shí)的 ud iVT1 uVT1的波形 解 a b 兩相的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn) 它們在相位上差多少 180 度 見下圖 a b c T R L u2 ud id VT1 VT2 VT3 ud ia uaubuc 0 t a b c T R L u2 ud id VT1 VT2 VT3 共陽極換相點(diǎn) 共陰極換相點(diǎn) 共陰極三相半波 共陽極三相半波 共陽極接法的三相半波可控的整流電路在 30 時(shí)的 ud iVT1 uVT1的波形如下圖 ud iVT1 id uca 0 t 0 0 t t 0 t uVT1 uba uaubuc uaubuc 300 7 三相半波可控整流電路帶大電感性負(fù)載 3 R 2 U2 220V 試計(jì)算負(fù)載電流 Id 并按裕量系數(shù) 2 確定晶閘管的額定電流和電壓 解 2 1 17cos1 17 220 0 5128 7 d UUV 128 7 64 35 2 d d U IA R 2 2 3 0 1 0 57737 2 VTdd IId tIA 按裕量系數(shù) 2 確定晶閘管的電流定額為 1 57 247 350 VT IA 電壓定額為 2 6 210761200UV 三相半波共陰極接法的整流電路中 如果 c 相的觸發(fā)脈沖消失 試?yán)L出在電阻性負(fù)載和 大電感性負(fù)載下整流的輸出電壓 Ud 300 解 電阻負(fù)載時(shí)波形如下圖 t 300 u2 uaubuc 0 ud t uaubuc 0 ua ub 大電感負(fù)載時(shí)的波形為 t 300 u2 uaubuc 0 ud t uaubuc 0 ua ub 三相橋式全控整流電路中 如果 c 相上橋臂晶閘管 第 5 號(hào)管 的觸發(fā)脈沖消失 試 繪出在電阻性負(fù)載和大電感性負(fù)載下整流的輸出電壓 Ud 600 解 電阻負(fù)載時(shí)波形如下圖 u2 p 3 ud uabuacubcubaucaucbuabuac t0 t0 uaubuc ucbubcubauca 6112233461 解釋 當(dāng) 3 4 號(hào)晶閘管導(dǎo)通 直流輸出為 Uba 完即將切換到 4 5 號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí) 由于 5 號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失 且由于是電阻負(fù)載 在本該 4 5 導(dǎo)通的區(qū)間內(nèi)由于 Uba 為 負(fù)值 所以 3 號(hào)管被加反壓關(guān)斷 整流輸出為 0 在隨后本該 5 6 管導(dǎo)通區(qū)間 由于 5 號(hào)管丟失脈沖 回路也沒法導(dǎo)通 輸出還是 0 隨著 6 1 的再次導(dǎo)通 進(jìn)入下一個(gè)循環(huán) 電感負(fù)載時(shí)波形如下圖 u2 p 3 ud uabuacubcubaucaucbuabuac t0 t0 uaubuc ucbubcubauca 611223343436613634 解釋 當(dāng) 3 4 號(hào)晶閘管導(dǎo)通 直流輸出為 Uba 完即將切換到 4 5 號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí) 由于 5 號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失 沒法給 3 號(hào)管提供反壓使之關(guān)斷 且由于是電感負(fù)載 所以 3 號(hào)管將會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通 這時(shí)實(shí)際導(dǎo)通的管子還是 3 4 兩個(gè)晶閘管 即整流輸出仍為 Uba 在隨后本該 5 6 管導(dǎo)通區(qū)間 4 號(hào)管被導(dǎo)通的 6 號(hào)管關(guān)斷 直流電流通過 3 6 兩管形 成的短路回路續(xù)流 直流輸出是 0 隨著 6 1 的再次導(dǎo)通 進(jìn)入下一個(gè)循環(huán) 8 三相橋式全控整流電路 U2 100V 帶阻感性負(fù)載 R 5 L 值極大 當(dāng) 60 試 求 1 作出 ud id和 iVT1的波形 2 計(jì)算整流輸出電壓平均值 Ud 電流 Id 以及流過晶閘管電流的平均值 IdVT和有效 值 IVT 3 求電源側(cè)的功率因數(shù) 4 估算晶閘管的電壓電流定額 解 1 u2 p 3 ud uabuacubcubaucaucbuabuac t0 t0 t0 t0 id iVT1 uaubuc ucb 2 2 2 34cos2 34 100 0 5117 d UUV 117 23 4 5 d d U IA R 7 8 3 d dVT I IA 13 5 3 d VT I IA 3 由功率因數(shù)的定義知 1 1 cos0 955cos0 955 0 50 4775 I I 4 按 2 倍余量估算 晶閘管的電壓定額為 2 6 2489 9500UV 晶閘管的電流定額為 1 57 217 220 VT IA 9 三相橋式不控整流電路帶阻感性負(fù)載 R 5 L U2 220V XB 0 3 求 Ud Id IVD I2和 的值 并作出 ud iVD1和 i2的波形 解 三相橋式不控整流電路相當(dāng)于三相橋式全控整流電路在觸發(fā)角為 0 時(shí)的情況 則 22 6 0 3 2 34cos2 34cos 22 5 b ddd dd d mX UUIUI UU I R 解上述 2 個(gè)方程可得 486 9 97 4 d d UV IA 二極管的電流平均值為 97 4 32 5 33 d VD I IA 變壓器二次側(cè)電流有效值為 2 2 79 5 3 d IIA 由 Bd 2 2 coscos 6 X I U 可得 cos0 892 0 26 9 ud iVD1和 i2的波形的波形如下 u2 ud t0 t0 t0 ua 0 ubuc ua bua cub cub auc auc bua bua c iV D 1 t0 i2 10 請(qǐng)說明整流電路工作在有源逆變時(shí)所必須具備的條件 答 1 外部條件 直流側(cè)應(yīng)有能提供逆變能量的直流電動(dòng)勢 極性與晶閘管導(dǎo)通方 向一致 其值大于變流器直流側(cè)的平均電壓 2 內(nèi)部條件 變流器直流側(cè)輸出直流平均電壓必須為負(fù)值 即 2 Ud 0 以上兩條件必須同時(shí)滿足 才能實(shí)現(xiàn)有源逆變 11 什么是逆變失敗 如何防止逆變失敗 答 但當(dāng)變流器工作于逆變工況時(shí) 一旦由于觸發(fā)脈沖丟失 突發(fā)電源缺相或斷相等原 因造成換流失敗 將使輸出電壓 Ud進(jìn)入正半周 與 EM順向連接 由于回路電阻很小 造 成很大的短路電流 這種情況叫逆變失敗或逆變顛覆 為了保證逆變電路的正常工作 必須 1 選用可靠的觸發(fā)器 2 正確選擇晶閘管的參 數(shù) 3 采取必要的措施 減小電路中 du dt 和 di dt 的影響 以免發(fā)生誤導(dǎo)通 4 保證交流 電源的質(zhì)量 5 逆變角 的角度有一最小限制 留出充足的換向余量角 12 三相全控橋變流器 已知 L 足夠大 R 1 2 U2 200V EM 300V 電動(dòng)機(jī)負(fù)載處于 發(fā)電制動(dòng)狀態(tài) 制動(dòng)過程中的負(fù)載電流 66A 此變流器能否實(shí)現(xiàn)有源逆變 求此時(shí)的逆 變角 解 電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)可以提供逆變能量 滿足有源逆變的外部條件 可以實(shí)現(xiàn)有源 逆變 三相全控橋變流器處于有源逆變時(shí)有 2 2 34cos d UU 1 而 dM d UE I R 即 300 66220 8 1 2 d d U UV 解 1 式可得 220 82 34 200 cos 0 61 85 13 三相全控橋變流器 帶反電動(dòng)勢阻感負(fù)載 R 1 L U2 220V LB 1mH 當(dāng) EM 400V 60 時(shí)求 Ud Id和 的值 此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少 解 22 6 2 34cos2 34cos 22 bB ddd mXL UUIUI dM d UE I R 帶入已知參數(shù)解上 2 式 可得 290 3 d UV 109 7 d IA 由換流重疊角公式可得 Bd 2 2 coscos 0 1279 6 X I U 即 00 cos 120 0 62798 9 送回電網(wǎng)的有功功率為 22 400 109 7 109 7 131 85 Mdd PE IIRkW 14 三相橋式全控整流電路 其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波 其中最大的是哪一 次 變壓器二次電流中含有哪些次數(shù)的諧波 其中主要的是哪幾次 對(duì)于 m 相全控整 流電路呢 答 三相橋式全控整流電路 其整流輸出電壓中含有 6k k 1 2 3 次的諧波 其中最 大的是 6 次諧波 變壓器二次電流中含有 6k 1 k 1 2 3 次的諧波 其中主要的 是哪 5 7 次 對(duì)于 m 相全控整流電路 其整流輸出電壓中含有 2mk k 1 2 3 次的諧波 其中 最大的是 2m 次諧波 變壓器二次電流中含有 2mk 1 k 1 2 3 次的諧波 其中 主要的是哪 2mk 1 次 15 試計(jì)算第 4 題中 i2的 3 5 7 次諧波分量的有效值 I23 I25 I27 并計(jì)算此時(shí)該電路的 輸入功率因數(shù) 解 由第 4 題的解答可知 Id 9A 則 23 2 22 2 9 2 7 33 d I IA 25 2 22 2 9 1 62 55 d I IA 27 2 22 2 9 1 16 77 d I IA 基波有效值 21 2 22 2 9 8 1 d I IA 輸入功率因數(shù) 1 1 8 1 coscos0 9 0 8660 779 9 I I 16 試計(jì)算第 8 題中的 i2的 5 7 次諧波分量的有效值 I25 I27 解 由第 8 題的解答可知 Id 23 4A 則 25 66 23 4 3 65 55 d I IA 27 66 23 4 2 61 77 d I IA 17 三相晶閘管整流器接至 10 5kV 交流系統(tǒng) 已知 10kV 母線的短路容量為 150MVA 整流 器直流側(cè)電流 Id 400A 觸發(fā)延遲角 15 不計(jì)重疊角 試求 1 相移功率因數(shù) cos 1 整流器的功率因數(shù) 2 整流測直流電壓 Ud 3 有功功率 無功功率和交流側(cè)基波電流有效值 4 截止到 23 次的各諧波電流的大小 總諧波畸變率 解 1 0 1 coscoscos150 966 1 0 955cos0 92 2 0 2 10 5 2 34cos2 34cos1513 7 3 d UUkV 3 基波電流有效值 21 66 400312 d IIA 總電流有效值 2 2 326 6 3 d IIA 有功功率3 10 5 326 6 0 925464 4PSkW 無功功率 2222 3 10 5 326 6 5464 42327 8QSPkVAR 4 25 66 40062 4 55 d IIA 27 66 40044 6 77 d IIA 211 66 40028 4 1111 d IIA 213 66 40024 1313 d IIA 217 66 40018 4 1717 d IIA 219 66 40016 4 1919 d IIA 223 66 40013 6 2323 d IIA 總諧波畸變率 2 2 2 21 7932 5 28 5 312 N n n i I THD I 18 晶閘管整流電路的功率因數(shù)是怎么定義的 它與那些因素有關(guān) 答 晶閘管整流電路的功率因數(shù)由畸變因子v和位移因子 1 cos 構(gòu)成 表達(dá)式為 1 1 coscos I v I 功率因數(shù)主要由整流觸發(fā)角 和整流電路的電路結(jié)構(gòu)決定 19 綜述抑制相控整流電路網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施 答 抑制網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施主要有 1 選擇合適的輸入電壓 可采用輸入變壓器 在滿足控制和調(diào)節(jié)范圍的情況下盡可能減小 控制角 2 網(wǎng)側(cè)設(shè)置補(bǔ)償電容器和有針對(duì)性的濾波器 3 增加整流相數(shù) 即采用多相整流器 可使網(wǎng)側(cè)電流更加接近正弦波 4 利用多重化技術(shù)進(jìn)行波形疊加 以消除某些低次諧波 5 利用有源濾波技術(shù)進(jìn)行濾波 20 綜述改善相控整流電路網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的措施 答 改善功率因數(shù)的途徑主要有 1 選擇合適的輸入電壓 在滿足控制和調(diào)節(jié)范圍的情況下盡可能減小控制角 2 增加整流相數(shù) 改善交流電流的波形 減少諧波成分 3 設(shè)置補(bǔ)償電容器和有針對(duì)性的濾波器 4 對(duì)于直流電抗濾波的整流器 換相重疊角會(huì)使諧波電流減小 可適當(dāng)增加變壓器的漏感 5 對(duì)于電容濾波的整流器 直流側(cè)加裝平波電感 習(xí)題三 1 一升壓換流器由理想元件構(gòu)成 輸入 Ud在 8 16V 之間變化 通過調(diào)整占空比使輸出 U0 24V 固定不變 最大輸出功率為 5W 開關(guān)頻率 20kHz 輸出端電容足夠大 求使換 流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感 解 由 U0 24V 固定不變 最大輸出功率為 5W 可知 22 0 24 115 2 5 U R P 當(dāng)輸入 Ud為 8V 間時(shí) 08 8 182 1 1243 d UUD D 輸入 Ud為 16V 時(shí) 016 16 1161 1 1243 d UUD D 則實(shí)際工作時(shí)的占空比范圍為 12 33 D 由電流斷續(xù)條件公式可得 2 1 2 LDD RT 即 2 1 2 DDRT L 2 1 DD 在 12 33 D 范圍內(nèi)是單調(diào)下降的 在 1 3 處有最大值 所以 2 2 111 1 115 2 1 3320000 0 43 22 DDRT LmH 2 一臺(tái)運(yùn)行在 20kHz 開關(guān)頻率下的升降壓換流器由理想元件構(gòu)成 其中 L 0 05mH 輸入 電壓 Ud 15V 輸出電壓 U0 10V 可提供 10W 的輸出功率 并且輸出端電容足夠大 試求其占空比 D 解 0 0 0 10 0 4 110 15 d d UD UUD DUU 3 在圖 3 1 所示的降壓斬波電路中 已知 E 100V R 0 5 L 1mH 采用脈寬調(diào)制控制 方式 T 20 s 當(dāng) ton 5 s 時(shí) 試求 1 輸出電壓平均值 UO 輸出電流的平均值 IO 2 輸出電流的最大和最小瞬時(shí)值 由于課本上沒講由于課本上沒講 這一問是否可以取消 這一問是否可以取消 判 斷負(fù)載電流是否斷續(xù) 3 當(dāng) ton 3 s 時(shí) 重新進(jìn)行上述計(jì)算 解 1 0 5 10025 20 UDEV 0 0 25 50 0 5 U IA R 2 0 0 100 M E m E 0 001 0 002 0 5 L R 6 20 10 0 01 0 002 T 0 0025 on t 0 0025 0 01 11 0 2490 11 ee m ee 所以電流連續(xù) 0 0025 m 0 01 11100 I 0 50 2 0 511 ax eEe mA Ree 0 0025 min 0 01 11100 I 0 49 8 0 511 eEe mA Ree 3 同 2 0 0 0 3 10015 20 15 30 0 5 UDEV U IA R 0 0015 on t 0 0015 0 01 11 0 1490 11 ee m ee 所以電流也是連續(xù)的 0 0015 m 0 01 0 0015 min 0 01 11100 I 0 30 13 0 511 11100 I 0 29 9 0 511 ax eEe mA Ree eEe mA Ree 4 在圖 3 35 所示降壓斬波電路中 已知 E 600V R 0 1 L EM 350V 采用脈寬調(diào) 制控制方式 T 1800 s 若輸出電流 IO 100A 試求 1 輸出電壓平均值 UO和所需的 ton值 2 作出 0 u 0 i以及 iG iD的波形 E V M R L VD io EM uo iG iD 圖 3 35 電流型降壓斬波電路 解 1 0 000 100 0 1 350360 M M UE IUI REV R 0 0 3601800 1080 600 on on tU UEtTs TE 2 電路圖見圖 3 35 各點(diǎn)波形見下圖 t t t t IG U0 I0 ID E t o nt o f f 5 升壓斬波電路為什么能使輸出電壓高于電源電壓 答 這是由于升壓斬波器的電路結(jié)構(gòu)使電路中的電感具有電壓泵升作用 當(dāng)高頻開關(guān)閉合時(shí) 輸入電源向電感儲(chǔ)存能量 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí) 電感的儲(chǔ)存能量向負(fù)載放電 開關(guān)的導(dǎo)通比 D 越大則電感儲(chǔ)能越多 輸出電壓越高 輸出電壓有如下關(guān)系 0 1 1 i UU D 6 在圖 3 4 所示的升壓斬波電路中 已知 E 50V L 值和 C 值極大 R 20 采用脈寬調(diào) 制控制方式 當(dāng) T 40 s ton 25 s 時(shí) 計(jì)算輸出電壓平均值 UO和輸出電流的平均值 IO 解 0 111 50133 3 11 0 625 1 on UEEV t D T 0 0 133 3 6 67 20 U IA R 7 說明降壓斬波電路 升壓斬波電路 升降壓斬波電路的輸出電壓范圍 答 降壓斬波電路的輸出電壓范圍 0 0 i UU 升壓斬波電路的輸出電壓范圍 0 i UU 升降壓斬波電路的輸出電壓范圍 0 0 U 8 在圖 3 7 所示升降壓斬波電路中 已知 E 100V R 0 5 L 和 C 極大 試求 1 當(dāng)占空比 0 2 時(shí)的輸出電壓和輸出電流的平均值 2 當(dāng)占空比 0 6 時(shí)的輸出電壓和輸出電流的平均值 并計(jì)算此時(shí)的輸入功率 解 1 0 0 2 10025 11 0 2 UEV 0 0 25 50 0 5 U IA R 2 0 0 6 100150 11 0 6 UEV 0 0 150 300 0 5 U IA R 00 45PU IkW 9 試說明升降壓斬波電路 Boost Cuck Chooper 和 Cuk 斬波電路的異同點(diǎn) 答 兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的 均可方便地實(shí)現(xiàn)升降壓斬波 Cuk 斬波電路較為復(fù)雜 應(yīng)用不是很廣泛 其和升降壓斬波電路相比有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn) 其輸入電源電流和輸出負(fù)載 電流都是連續(xù)的 輸出電壓紋波較小 便于濾波 在特定應(yīng)用場合有應(yīng)用 10 在單相交流調(diào)壓器中 電源電壓 U1 120V 電阻負(fù)載 R 10 觸發(fā)角 900 試計(jì)算 負(fù)載電壓有效值 UO 負(fù)載電流有效值 IO 負(fù)載功率 PO和輸入功率因數(shù) 解 20 o11 11 1 2 2sin dsin2120sin18084 9 2 2 UUttUV 0 0 84 9 8 49 10 U IA R 00 84 9 8 49720 8PU IW 720 8 0 707 120 8 49 P S 11 一電阻性負(fù)載加熱爐有單相交流調(diào)壓電路供電 如 00時(shí)位輸出功率最大值 試求功 率為 80 50 時(shí)的觸發(fā)角 解 22 01 1 sin2 2 UU P RR 2 1 max 0 80 8UPP R 1 sin20 8 sin2 21 256 2 即 0 60 54 max 0 5PP 1 sin20 5 sin2 23 14 2 即 0 90 12 一晶閘管單相交流調(diào)壓器帶阻感性負(fù)載 電源電壓為 220V 的交流電源 負(fù)載 R 10 L 1mH 試求 1 觸發(fā)角 的移相范圍 2 負(fù)載電流的最大有效值 3 最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù) 4 當(dāng) 900時(shí) 晶閘管電流的有效值 晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù) 解 1 負(fù)載阻抗角為 0 314 0 001 arctan arctan 1 8 10 L R 所以觸發(fā)角的移相范圍為 00 1 8 180 2 當(dāng)觸發(fā)角為 0 1 8 時(shí) 輸出電壓最大 負(fù)載電流也達(dá)到最大 即 1 m 2222 220 I21 99 314 0 001 10 ax U A LR 3 2 maxm I4835 ax PRW cos0 9995 4 觸發(fā)角為 900時(shí) 先計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角 由式 3 36 得 tan sin sin 22 t e 解上式可得 也可查圖 3 30 得出估計(jì)值 0 90 該值也可直接估計(jì)出 因?yàn)?0 1 8 所以負(fù)載可認(rèn)為是純電阻負(fù)載 使計(jì)算 簡化 1 01 1 sin2sin 22 155 6 2 U UUV 0 15 5IA 0 1 0 707 U U 13 某單相反并聯(lián)調(diào)功電路 采用過零觸發(fā) 電源電壓 U1 220V 電阻負(fù)載 R 1 控制的 設(shè)定周期 TC內(nèi) 使晶閘管導(dǎo)通 0 3s 斷開 0 2s 使計(jì)算送到電阻負(fù)載上的功率與假定晶閘 管一直導(dǎo)通時(shí)所送出的功率 解 假定晶閘管一直導(dǎo)通時(shí) 所送出的功率為 2 1 max 48 4 U PkW R 晶閘管導(dǎo)通 0 3s 斷開 0 2s 送到電阻負(fù)載上的功率為 max 0 3 48 429 04 0 20 3 N PPkW M 畫出星型接線的三相交流調(diào)壓電路帶三相對(duì)稱的電阻負(fù)載 當(dāng)觸發(fā)角 300時(shí)有中線和 300 900沒有中線時(shí)的負(fù)載電阻上的電壓波形 解 有中線時(shí) 星型接線的三相交流調(diào)壓電路 每一相和單相交流調(diào)壓電路是一樣的 負(fù)載 電阻上的電壓波形如下圖所示 nn 負(fù)載 a b c ua ub uc ia Uan VT1 VT3VT4 VT5VT6 VT2 u2 ud t0 t0 ua 300 ubuc uabuacubcubaucaucbuabuac 1414 3 63 6 5 2 25 沒中線時(shí) 星型接線的三相交流調(diào)壓電路和單相交流調(diào)壓電路是不一樣 每一相的通斷 和其他兩相的狀態(tài)有關(guān) 當(dāng)觸發(fā)角在 00 600之間時(shí) 三只晶閘管導(dǎo)通和兩只晶閘管導(dǎo)通兩 種狀態(tài)交替工作 當(dāng)觸發(fā)角在 600 900之間時(shí) 2 只晶閘管導(dǎo)通和 1 只晶閘管導(dǎo)通兩種狀態(tài) 交替工作 負(fù)載電阻上的電壓波形如下圖所示 nn 負(fù)載 a b c ua ub uc ia Uan VT1 VT3VT4 VT5VT6 VT2 u2 ud t0 t0 ua 300 ubuc 0 5uab 0 5uac 1414 3 63 6 5225 ua 4 3 5 5 5 6 1 6 1 6 1 2 1 2 1 2 3 2 3 2 3 4 3 4 3 4 5 4 5 4 5 6 5 6 5 6 6 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 900 900 300 導(dǎo) 通 管 號(hào) 6 1 1 2 2 3 3 4 14 交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別 二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載 為什么 答 交流調(diào)壓和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同 二者的區(qū)別在于控制方式不同 交流調(diào)壓是在交流電源的每個(gè)周期都對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制 而交流調(diào)功電路是在一定 的周期內(nèi)接通幾個(gè)電源周期 再斷開幾個(gè)周期 通過改變接通和斷開的比來宏觀上調(diào)節(jié)輸出 電壓的有效值 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制以及異步電機(jī)的軟啟動(dòng) 也可用于異步電機(jī)的小范圍 調(diào)速 在一些簡單的場合可以取代變壓器來完成交流電壓的降壓變換 這樣的電路體積小成 本低 交流調(diào)功電路常用于電爐等大時(shí)間常數(shù)的負(fù)載 由于負(fù)載的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于工頻周期 沒有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期都進(jìn)行控制 這樣可以簡化控制 15 用一對(duì)反并聯(lián)的晶閘管和使用一只雙向晶閘管進(jìn)行交流調(diào)壓時(shí) 他們的主要差別是什 么 答 二者主電路結(jié)構(gòu)形式和控制效果相同 差別主要是觸發(fā)脈沖不同 用一對(duì)反并聯(lián)的晶閘 管時(shí) 必須對(duì) 2 個(gè)晶閘管采用分別觸發(fā)控制 2 個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖波形對(duì)稱 互差 180 度 而采用雙向晶閘管 控制脈沖只需一路 脈沖間隔也是 180 度 另外對(duì)于大功率場合由于雙 向晶閘管的容量限制 普遍電路結(jié)構(gòu)都是采用一對(duì)反并聯(lián)晶閘管結(jié)構(gòu) 16 反并聯(lián)的晶閘管和負(fù)載接成內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路 問該電路有何優(yōu)點(diǎn) 答 優(yōu)點(diǎn)有 2 1 負(fù)載接成內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路 每一相都可以當(dāng)作獨(dú)立的單相 交流調(diào)壓電路進(jìn)行控制 只是這時(shí)的每相負(fù)載的電壓為交流輸入的線電壓 三相負(fù)載的控制 不像星型接法那樣互相影響 每相控制具有相對(duì)獨(dú)立性 2 各相負(fù)載電流中的 3 的倍數(shù)次 諧波具有相同的相位 在負(fù)載 3 角形內(nèi)形成環(huán)流 所以輸入的線電流中不含有 3 的倍數(shù)次諧 波 電源側(cè)輸入電流的諧波比星型接法的電路要小 17 什么是 TCR 什么是 TSC 它們的基本原理是什么 各有何特點(diǎn) 答 TCR Thyristor Controlled Reactor 是晶閘管控制電抗器的簡稱 TSC Thyristor Switched Capacitor 是晶閘管投切電容器的簡稱 二者的基本原理如下 TCR 是利用電抗器來向電網(wǎng)中提供感性無功的裝置 通過對(duì)晶閘管的觸發(fā)控制角的控 制 可以調(diào)節(jié)加到電抗器上的交流電壓 也即可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流 從而能夠調(diào) 節(jié)電抗器向電網(wǎng)發(fā)送的感性無功功率的大小 由于 TCR 只能向電網(wǎng)提供感性無功 所以在 實(shí)際使用中往往需要配以固定電容器 FC 這樣就可以在容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)裝 置向系統(tǒng)提供的無功了 TSC 則是利用晶閘管來投入或切除連接到電網(wǎng)的電容器 這樣可以控制電容器向電網(wǎng) 發(fā)送容性無功的大小 減小投切電容器時(shí)的沖擊電流 使電容器可以迅速頻繁投切 TSC 符合大多數(shù)無功補(bǔ)償?shù)囊?但是其補(bǔ)償是有級(jí)調(diào)節(jié)的 不能連續(xù)調(diào)節(jié)無功 但只要設(shè)計(jì)合 理還是可以達(dá)到較理想的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果的 18 交交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足之處是什么 其主要用途是什么 答 交交變頻電路的主要特點(diǎn)是 只用一次變流 效率較高 可方便實(shí)現(xiàn) 4 象限工作 低頻輸出時(shí)特性較好 輸出接近正弦 主要不足是 接線負(fù)載 需要器件多 受電網(wǎng)頻率和電路脈波數(shù)的限制 輸出頻率較低 只能低于輸入頻 率運(yùn)行 輸入功率因數(shù)低 諧波含量較大 頻譜構(gòu)成復(fù)雜 濾波器設(shè)計(jì)困難 主要用途 大功率低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路 如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置 鼓風(fēng)機(jī) 磨球機(jī)等 19 三相交交變頻電路有哪兩種接線方式 它們有什么區(qū)別 答 三相交交變頻電路有公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星型連接方式 兩種方式的主要區(qū)別是 公共交流母線進(jìn)線方式中 因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用 所以三組單相交交變頻電路輸出端必 須隔離 為此 交流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組必須拆開 共引出 6 個(gè)接線端 而輸出星型連接方式中 因?yàn)殡姍C(jī)的中性點(diǎn)不和變頻器相連 電動(dòng)機(jī)只引出三根線即可 但其電源進(jìn)線端必須隔離 因此三組單相交交變頻器要分別用三個(gè)變壓器來供電 習(xí)題四 1 無源逆變電路和有源逆變電路有什么區(qū)別 答 有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng) 即交流側(cè)接有電源 而無源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù) 載相聯(lián)接 2 在逆變電路中器件的換流方式有哪些 各有什么特點(diǎn) 試舉例說明 答 換流方式有 4 種 1 器件換流 利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流 全控型器件都采用此種換流方式 晶閘管半控器件不能采用器件換流 根據(jù)電路的不同可以采用下述 3 種換流方式 2 電網(wǎng)換流 由電網(wǎng)的 3 相電壓提供換向電壓 只要將電網(wǎng)的負(fù)壓加在欲換流的器件 兩端即可 3 負(fù)載換流 由負(fù)載提供換流電壓 當(dāng)負(fù)載為電容型負(fù)載 即負(fù)載電流超前于負(fù)載電 壓時(shí) 可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流 4 強(qiáng)迫換流 設(shè)置附加換流電路 給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓使之換流 稱 為強(qiáng)迫換流 通常是利用附加換流晶閘管 換向電容 電感產(chǎn)生諧振來給欲關(guān)斷的主晶 閘管施加關(guān)斷所需的反壓 為什么負(fù)載換向逆變器的負(fù)載阻抗必須呈容性而由全控器件構(gòu)成的諧振式逆變器無此要 求 答 阻抗呈容性時(shí) 負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓 這樣才能利用負(fù)載的電壓給原先導(dǎo)通的晶閘 管提供反向的關(guān)斷電壓以實(shí)現(xiàn)換流 而由全控器件構(gòu)成的諧振式逆變器采用的是器件換流 對(duì)阻抗的性質(zhì)沒有要求 3 什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路 二者各有什么特點(diǎn) 答 按照直流側(cè)電源的性質(zhì)分類 直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變器 直流側(cè)是電流源的 稱為電流型逆變電路 電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是 1 直流側(cè)接有大容量的電容 相當(dāng)于電壓源 直流側(cè)電壓基本保持恒定 直流側(cè)相對(duì)于 負(fù)載來說呈現(xiàn)低阻抗 2 由于直流電壓源的嵌位作用 交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波 并且與負(fù)載性質(zhì)無關(guān) 而交流側(cè)電流的相位和波形隨負(fù)載性質(zhì)的不同而變化 3 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí) 逆變器需要提供無功功率 直流側(cè)電容可起到無功能量緩沖 的作用 為了給交流側(cè)無功能量返回直流側(cè)提供通路 逆變器橋臂的開關(guān)器件需反并聯(lián)續(xù)流 二極管 電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是 1 直流側(cè)串聯(lián)有大電感 相當(dāng)于電流源 直流側(cè)電流基本無脈動(dòng) 直流回路對(duì)于負(fù)載來 說呈現(xiàn)高阻抗 2 電路中開關(guān)器件的作用僅僅是改變直流電流的流經(jīng)途徑 并不能改變電流的大小 因 此交流側(cè)輸出電流為矩形波 和負(fù)載阻抗無關(guān) 而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗 情況的不同而不同 3 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率 直流電感起緩沖無功能量的作用 因?yàn)榉答?無功能量時(shí)電流并不反向 因此不必象電壓型逆變器那樣在器件兩端反并聯(lián)二極管 但是由 于反饋無功能量時(shí)器件