電力電子技術(shù)第八節(jié)

電力電子器件的串并聯(lián)使用電力電子器件的串并聯(lián)使用

當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時，可以串聯(lián)。當(dāng)需要承擔(dān)較大的電流，可以采用多個器件并聯(lián) 問題：因特性差異，使器件電壓、電流分配不均勻

電力電子器件的串并聯(lián)使用靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。采用電阻均壓Rp（Rp顯著小于器件正反向阻斷電阻）動態(tài)不均壓：由于器件動態(tài)參數(shù)和特性差異造成的開關(guān)過程的不均壓。選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。用RC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。采用門極強脈沖觸發(fā)，減小器件開通時間差異。RCRCVT1VT2RPRP電力電子器件的串并聯(lián)使用均流措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用均流電抗器。門極強脈沖觸發(fā)。當(dāng)需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。電力電子器件的串并聯(lián)使用MOSFET與IGBT的不適于串聯(lián)使用MOSFET與IGBT的并聯(lián)運行的特點MOSFETRon具有正溫度系數(shù)，具有電流自動均衡的能力，容易并聯(lián)。IGBT在1/2或1/3額定電流以上的區(qū)段，通態(tài)壓降具有正溫度系數(shù)。并聯(lián)使用時也具有電流的自動均衡能力，易于并聯(lián)。第二章整流電路第二章整流電路整流電路的分類：按交流輸入相數(shù)分：單相電路多相電路按組成的器件：不可控電路全控電路半控電路按電路結(jié)構(gòu)分：零式電路橋式電路第二章整流電路

2.1單相可控整流電路

2.2三相可控整流電路

2.3整流電路的有源逆變工作狀態(tài)

單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路參數(shù)約定:u1（i1）、u2（i2）：變壓器原邊、副邊電壓（電流）瞬時值；U1（I1）、U2（I2）：變壓器原邊、副邊電壓（電流）有效值；ud、

Ud、id、

Id：負載電壓、電流的瞬時值及平均值；uVT：晶閘管兩端端電壓的瞬時值；iVT

、IdVT、IVT:流過晶閘管電流的瞬時值、平均值、有效值.第二章整流電路整流電路負載的特性：電阻性負載：如電解、電鍍、電爐，特點是電流和電壓波形相同；電感性負載：如各種電機的勵磁、大型的電抗器，特點是電流不能突變，電流波形平直且易于保持連續(xù)；電容性負載：大型濾波電容，特點是電壓平直，但是導(dǎo)通時產(chǎn)生較大的尖峰充電電流，易損壞器件。反電勢負載：整流裝置的負載是蓄電池或直流電機時，特點是負載的電壓保持恒定。單相半波可控整流電路一、帶電阻負載0~ωt1：u2>0，但ug=0，VT不導(dǎo)通 ud=0，uVT=u2ωt1~p：u2>0，觸發(fā)VT（ug>0），VT導(dǎo)通 ud=u2，uVT=0p~2p：u2<0，VT電流降為零，不導(dǎo)通 ud=0，uVT=u2

阻性負載──負載電流(id)電壓(ud)與成正比，兩者波形相同。單相半波可控整流電路基本概念：控制角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示。移相范圍:

的變化范圍通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。單相半波可控整流電路二、帶阻感負載:0~ωt1，u2>0，ug=0，VT阻斷，ud=0ωt1~p，u2>0，ug>0，VT導(dǎo)通，L儲存能量，ud=u2

p~ωt2

，只要id>0，則VT一直導(dǎo)通，直到L釋放完能量到id=0，當(dāng)ωt=ωt2時，ud=u2

從ωt2到下一個周期的ωt1，ud=0阻感負載——流過電感的電流不發(fā)生突變。－＋－＋＋－＋－＋－—+—+單相半波可控整流電路當(dāng)u2過零變負時，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。為了解決Ud減小的問題,在負載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管VDR單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路一、帶電阻負載0~ωt1，u2>0，ua>ub，u2=uVT1+uVT3；ωt1時刻觸發(fā)VT1、VT4，id流經(jīng)a點、VT1、R、VT4、b點，ud=uab=u2ωt1~

p，u2降低為0，id=0，電路關(guān)斷，ud=0，u2=uVT1+uVT3p~ωt2，u2<0，ub>ua；ωt2時刻觸發(fā)VT2、VT3導(dǎo)通，id流經(jīng)b點、VT3、R、VT4、a點，ud=uba=|u2|1、41、42、3q單相橋式全控整流電路數(shù)量關(guān)系：向負載輸出的電壓平均值為： 向負載輸出的電流平均值為：晶閘管電流的平均值：a

角的移相范圍為180。單相橋式全控整流電路晶閘管導(dǎo)通角：q=p–a流過晶閘管的電流有效值IVT：變壓器二次測電流有效值I2單相橋式全控整流電路一、帶電阻負載0~ωt1，u2>0，ua>ub，u2=uVT1+uVT3；ωt1時刻觸發(fā)VT1、VT4，id流經(jīng)a點、VT1、R、VT4、b點，ud=uab=u2ωt1~

p，u2降低為0，id=0，電路關(guān)斷，ud=0，u2=uVT1+uVT3p~ωt2，u2<0，ub>ua；ωt2時刻觸發(fā)VT2、VT3導(dǎo)通，id流經(jīng)b點、VT3、R、VT4、a點，ud=uba=|u2|1、41、42、3q單相橋式全控整流電路二、帶阻感負載1、42、31、4u2過零變負時，由于L的作用，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。ωt

=π+a

時刻，VT2和VT3兩管觸發(fā)導(dǎo)通，VT1和VT4受反壓（電流下降）關(guān)斷。ωt

=π+a

時刻，電流由正向支路VT1、VT4直接過渡到負向支路VT2和VT3，稱為換流單相橋式全控整流電路二、帶阻感負載1、42、31、4u2過零變負時，由于L的作用，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。ωt

=π+a

時刻，VT2和VT3兩管觸發(fā)導(dǎo)通，VT1和VT4受反壓（電流下降）關(guān)斷。ωt

=π+a

時刻，電流由正向支路VT1、VT4直接過渡到負向支路VT2和VT3，稱為換流單相橋式電路帶阻感負載帶續(xù)流二極管情況1、42、31、4單相橋式全控整流電路數(shù)量關(guān)系：晶閘管導(dǎo)通角q與a無關(guān)，均為180。直流輸出電壓平均值晶閘管電流的平均值和有效值：晶閘管移相范圍為90。導(dǎo)通角q負載電壓平均值移相范圍電流有效值關(guān)系電阻負載p-a180阻感負載p90單相橋式全控整流電路三、帶反電動勢負載在|u2|>E(i>0)時，才有導(dǎo)通的可能；導(dǎo)通之后，ud=u2，OEOOIdE單相橋式全控整流電路a<d時，此時u2<E，晶閘管承受負電壓，不能導(dǎo)通。

若a<d,要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)wt=d時刻在晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。EO與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，δ稱為停止導(dǎo)電角。OOIdE單相橋式全控整流電路負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機的機械特性將很軟。為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器Ld。電流斷續(xù)OOEEOO串聯(lián)平波電抗器后，ud的波形和負載電流id的波形與阻感負載電流連續(xù)時的波形相同：單相橋式全控整流電路為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負載供電。u2過零變負時，

ua

<

ub

，VD2導(dǎo)通，VD4截止，因電感作用,id電流不會降為零，VT1持續(xù)導(dǎo)通。id不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。ud

=0。在u2負半周觸發(fā)角a時刻，觸發(fā)VT3導(dǎo)通，VT1關(guān)斷，

u2經(jīng)VT3和VD2向負載供電。u2過零變正時，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。113單相橋式半控整流電路失控現(xiàn)象:則當(dāng)某一觸