電力電子技術(shù)的核心

單相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載的工作狀況

直流輸出電壓平均值

〃11K…、…cr1+COS。

Ud=——V2asincold(cot)=-----(1+cosa)=0.45t/2-------

2兀M「2〃2

流過晶閘管的電流平均值IdT和有效值IT分別為

續(xù)流二極管的電流平均值IdDR和有效值IDR分別為

其移相范圍為180,其承受的最大正反向電壓均為U2時(shí)

峰值即、歷4

單相半波可控整流電路的特點(diǎn)是簡樸，但輸出脈動(dòng)大，變壓

器二次側(cè)電流中含直流分量，導(dǎo)致變壓器鐵芯直流磁化。為

使變壓器鐵芯不飽和，需增大鐵芯截面積，增大了設(shè)備的容

量。

單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載的工作狀況

全波整流

在交流電源時(shí)正負(fù)半周均有整流輸出電流流過負(fù)載，因此該

電路為全波整流。

直流輸出電壓平均值

4=，「行上sin…t)=2周2'+"=0.96

713a7122

負(fù)載直流電流平均值

2^2。21+COS6Z八八。21+COS。

------------------------=0.9------------，

7iR2R22=/d

晶閘管參數(shù)計(jì)算

①承受最大正向電壓：*2)

②承受最大反向電壓：M

③觸發(fā)角時(shí)移相范圍：。=。時(shí)，%=。92；a=l8。。時(shí)，丸=。。

因此移相范圍為18?！?。

，dVT二。吟子

④晶閘管電流平均值:

(5)流過晶閘管的電流有效值為：IVT=ld/收

(6)晶閘管時(shí)額定電壓=(2~3)X最大反向電壓

(7)晶閘管的J額定電流=(L5~2)X電流的有效值/L57

單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載

直流輸出電壓平均值

］廣乃+ar—2行U2八w

t/=—V2(/sincotd{cot)=---------cosa=0.9t/c°sa

d4Ja2712

觸發(fā)角的移相范圍

。=。時(shí)，%=。笫2；”90。時(shí)，%=0。因此移相范圍為9。。。

晶閘管承受電壓：正向：外反向：回

單相橋式半控整流電路，帶電阻負(fù)載與全控電路在電阻負(fù)載

時(shí)的工作狀況相似。

單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢負(fù)載

Ud=0.9U2cosaId=(Ud-E)/RI2=ld

晶閘管承受的最大反向電壓為：叵U2

流過每個(gè)晶閘管的電流時(shí)有效值為：IVT=ld/拒

三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載

①屋30。時(shí)，整流電壓平均值(負(fù)載電流持續(xù)):

1,一江+ar~3n

4——'sin(md(a)t)=-----1/2cosa=1.17t/2cosa

-712兀

3

當(dāng)好0。時(shí)，4最大，4“河2。

②"30。時(shí)，整流電壓平均值(負(fù)載電流斷續(xù)):

Lsin(otd(cot)=U[^cost—+a)]=0.675U[^cos(—+a)]

'—+a~2%2~626

—716

3

當(dāng)。=150。時(shí)，力最小，4=。

空+a

cr<60°：4=一P"°瓜J2疝cotd(cot)=2.34^/2COSOf

冗J至+a

.I3

60°<6Z<120°：Ud=,176(72sin(otd((9t)=2.34(72[1+cos(-+a)]

nJ—+。3

—3

3

③輸出電流平均值計(jì)算公式：

三相橋式全控整流電路帶電阻電感負(fù)載

Ud=2.34U2cosld=Ud/RIDVT=ld/3IVT

=ld/百

第二章電力電子器件

2.使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？

答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電

流(脈沖)?；颍篣AK>0且UGK>0。

3.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)通的條件是使晶閘管的電流不小于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小

電流，即維持電流。

要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可運(yùn)用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管

的電流降到靠近于零的某一數(shù)值如下，即降到維持電流如下，便可使導(dǎo)通的晶

閘管關(guān)斷。

4.圖2-27中陰影部分為晶閘管處在通態(tài)區(qū)間的電流波

形，各波形的電流最大值均為/m，試計(jì)算各波形的電流平均

值/dl、/d2＞，d3與電流有效值，1、）2、13。

圖2?27晶閘管導(dǎo)電波形

/dl=^-sin=4(

解:a)四+1)=0.2717/m

2n2n2

/1=舊/sin.『"(a)=’忘24767加

/dz=-f：0sin］

b)漏(.)=L(乎+卜0.5434/m

H41T2

%二廊岸嬴嬴彗mI96741。

c)垢=￡1〕，/（?）二：治

，3=Ji-f，w?fW)=2/m

5.上題中假如不考慮安全裕量，問100A的晶閘管能送出

的平均電流紅、品、品各為多少？這時(shí)，對應(yīng)的電流最大值

/ml、/m2、各為多少?

解：額定電流/T(AV)=100A的晶閘管，容許的電流有效值/

=157A,由上題計(jì)算成果知

a)/mi*——-——乏329?35,/ai?0.2717

'0.4767

/mi=89.48

b)/?_Z_?232.90,/?0.5434

'm20.6741d2

/m24126.56

c)/=2/=314/d3=1/m=78.5

m3f43

第三章整流電路

3.單相橋式全控整流電路，L/2=100V,負(fù)載中R=2Q,

L值極大，當(dāng)。=30°時(shí)，規(guī)定：①作出Ud、id、和，2的波形;

②求整流輸出平均電壓為、電流況變壓器二次電流

有效值/2；

③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電

流。

解：①Ud、/d、和，2的波形如下圖:

②輸出平均電壓“、電流/d，變壓器二次電流有效值12

分別為

t/d=0.9t/2COSa=0.9X100XCOS30°=77.97(V)

ld=Ud//?=77.97/2=38.99(A)

/z=/d=38.99(A)

③晶閘管承受的最大反向電壓為：

V2l/2=10072=141.4(V)

考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：

UN=(2~3)X141.4=283-424(V)

詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選用。

流過晶閘管的電流有效值為:

/vT=/d/V2=27.57(A)

晶閘管的額定電流為：

/N=(L5~2)X27.57/1.57=26^35(A)

詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選用。

4.單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二

極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。

解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二

極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通

的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。

整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：

5.單相橋式全控整流電路，U2=100V,負(fù)載中R=20,

心值極大，反電勢E=60V,當(dāng)0=30。時(shí)，規(guī)定:

①作出Ud、，d和，2的波形；

②求整流輸出平均電壓Ud、電流品變壓器二次側(cè)電流

有效值/2；

③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。

解：①“、，d和，2的波形如下圖：

②整流輸出平均電壓3、電流出變壓器二次側(cè)電流有

效值/2分別為

Ud=0.9U2cosa=0.9X100Xcos30°=77.97(A)

/d=(L/d-F)//?=(77.97-60)/2=9(A)

，2=/d=9(A)

③晶閘管承受的最大反向電壓為：

V2L/2=100V2=141.4(V)

流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：

/vT=/d/V2=6.36(A)

故晶閘管的額定電壓為：

UN=(2~3)X141.4=283~424(V)

晶閘管的額定電流為：

/N=(1.5-2)X6.36/1.57=6-8(A)

晶閘管額定電壓和電流的詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參

數(shù)選用。

11.三相半波可控整流電路，U2=100V,帶電阻電感負(fù)載,

/?=5Q,L值極大，當(dāng)0=60。時(shí)，規(guī)定：

①畫出Ud、，d和/VTI的波形；

②計(jì)算3、屈，dT和/VT。

解：①Ud、和A/T1的波形如下圖:

②Ud、/d、加和/vT分別如下

Ud=1.17L/2cosa=1.17X100Xcos60°=58.5(V)

/d=Ud/R=58.5/5=11.7(A)

/dVT=/d/3=11.7/3=3.9(A)

/vT=/d/V3=6.755(A)

13.三相橋式全控整流電路，U2=100V,帶電阻電感負(fù)載,

R=5Q,L值極大，當(dāng)860。時(shí)，規(guī)定：

①畫出現(xiàn)、1和A/ri的波形；

②計(jì)算Ud、/d>/dT和/vTo

解：①"d、/d和/VTl的J波形如下：

Ud=2.34L/2cosa=2.34X100Xcos60°=117(V)

/d=Ud/R=117/5=23.4(A)

/ovT=/d/3=23.4/3=7.8(A)

/vT=/d/V3=23.4/V3=13.51(A)

15.三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，

U2=100V,R=1Q,￡=oo,求當(dāng)0=30。時(shí)、E=50V時(shí)

5、/d>/的I值并作出Ud與和im的波形。

解：考慮LB時(shí)，有:

Ud=l.17U2Cosa—AUd

△Ud=3XB/d/2"

/d=(Ud-F)/R

解方程組得：

Ud=(7TR1.171/2COSa+3XBF)/(2TT/?+3XB)=94.63(V)

△Ud=6.7(V)

/d=44.63(A)

又丁

=

COSO—cos(a+/)2/dXB/4GU2

即得出

cos(30°+/)=0.752

換流重疊角

/=41.28°-30°=11.28°

Ud、/VTl和/VT2的J波形如下：

17.三相全控橋，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，F(xiàn)=200V,R=1Q,

￡8,L/2=220V,o=60。，當(dāng)①3=0和②LB=lmH狀況下分別

求3、船時(shí)值，后者還應(yīng)求了并分別作出i/d與人的波形。

解：①當(dāng)LB=0時(shí)：

Ud=2.34U2COSa=2.34X220Xcos60°=257.4(V)

/d=(Ud—f)/R=(257.4—200)/1=57.4(A)

②當(dāng)時(shí)

Ud=2.34U2cosa—△Ud

△Ud=3XB，d/冗

/d=(Ud-￡)/R

解方程組得：

Ud=(2.34^U2/?cosa+3XB￡)/(7T/?+3XB)=244.15(V)

/d=44.15(A)

△Ud=13.25(V)

又「cosa-cos(cz+/)=2XB/d/76U2

cos(60°+/)=0.4485

^=63.35°-60°=3.35°

Ud、Am和/VT2的J波形如下：

第1章緒論

1電力電子技術(shù)定義：是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的

技術(shù)，是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，重要用于電力變換。

2電力變換的種類

(1)交流變直流AC-DC：整流

(2)直流變交流DC-AC：逆變

(3)直流變直流DC-DC：一般通過直流斬波電路實(shí)現(xiàn)

(4)交流變交流AC-AC：一般稱作交流電力控制

3電力電子技術(shù)分類：分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)。

第2章電力電子器件

1電力電子器件與主電路的關(guān)系

(1)主電路：指可以直接承擔(dān)電能變換或控制任務(wù)的電路。

(2)電力電子器件：指應(yīng)用于主電路中，可以實(shí)現(xiàn)電能變換或控制

的電子器件。

2電力電子器件一般都工作于開關(guān)狀態(tài)，以減小自身損耗。

3電力電子系統(tǒng)基本構(gòu)成與工作原理

(1)一般由主電路、控制電路、檢測電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等

構(gòu)成。

(2)檢測主電路中的信號并送入控制電路，根據(jù)這些信號并按照系

統(tǒng)工作規(guī)定形成電力電子器件口勺工作信號。

(3)控制信號通過驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或

關(guān)斷。

(4)同步，在主電路和控制電路中附加某些保護(hù)電路，以保證系統(tǒng)

正?？煽窟\(yùn)行。

4電力電子器件的分類

根據(jù)控制信號所控制的程度分類

(1)半控型器件：通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷

的電力電子器件。如SCR晶閘管。

(2)全控型器件：通過控制信號既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其

關(guān)斷的電力電子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。

(3)不可控器件：不能用控制信號來控制其通斷的電力電子器件。

如電力二極管。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號的性質(zhì)分類

(1)電流驅(qū)動(dòng)型器件：通過從控制端注入或抽出電流的方式來實(shí)現(xiàn)

導(dǎo)通或關(guān)斷的電力電子器件。如SCR、GTO、GTRo

(2)電壓驅(qū)動(dòng)型器件：通過在控制端和公共端之間施加一定電壓信

號W、J方式來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷H勺電力電子器件。如MOSFET、IGBT。

根據(jù)器件內(nèi)部載流子參與導(dǎo)電的狀況分類

(1)單極型器件：內(nèi)部由一種載流子參與導(dǎo)電口勺器件。如MOSFET。

(2)雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參數(shù)導(dǎo)電口勺器件。如SCR、

GTO、GTRo

(3)復(fù)合型器件：有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。

如IGBTo

5半控型器件一晶閘管SCR

將器件Nl、P2半導(dǎo)體取傾斜截面，則晶閘管變成V1-PNP和V2-NPN

兩個(gè)晶體管。

電力二極管的重要參數(shù)

■正向平均電流IF(AV)

?指電力二極管長期運(yùn)行時(shí)，在指定內(nèi)管殼溫度(簡稱殼溫，用

TC表達(dá))和散熱條件下，其容許流過的最大工頻正弦半波電流的平

均值。

?IF(AV)是按照電流日勺發(fā)熱效應(yīng)來定義日勺，使用時(shí)應(yīng)按有效值

相等日勺原則來選用電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。

■正向壓降UF

?指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)

對應(yīng)H勺正向壓降。

■反向反復(fù)峰值電壓URRM

?指對電力二極管所能反復(fù)施加快I反向最高峰值電壓。

?使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有兩倍的裕量。

■最高工作結(jié)溫TJM

?結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表達(dá)。

?最高工作結(jié)溫是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受日勺最高

平均溫度。

?TJM一般在125?175C范圍之內(nèi)。

■反向恢復(fù)時(shí)間trr

■浪涌電流TFSM

指電力二極管所能承受最大W、J持續(xù)一種或幾種工頻周期W、J過電

流。

電力二極管的重要類型

一般二極管又稱整流二極管，快恢復(fù)二極管，快恢復(fù)外延二極管，肖

特基二極管

肖特基二極管優(yōu)缺陷

?長處：反向恢復(fù)時(shí)間很短（10~40ns）,正向恢復(fù)過程中不會(huì)有明顯

的電壓過沖；在反向耐壓較低的狀況下其正向壓降也很小，明顯低于

快恢復(fù)二極管；因此，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比迅速二極管還

要小，效率高。

射弱點(diǎn)：當(dāng)所能承受的反向耐壓提高時(shí)其正向壓降也會(huì)高得不能

滿足規(guī)定，因此多用于200V如下的低壓場所；反向漏電流較大且對

溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽視，并且必須更嚴(yán)格地限制其工

作溫度。

晶閘管的導(dǎo)通工作原理

(1)當(dāng)AK間加正向電壓以，晶閘管不能導(dǎo)通，重要是中間存在反向

PN結(jié)。

(2)當(dāng)GK間加正向電壓%,NPN晶體管基極存在驅(qū)動(dòng)電流上，NPN

晶體管導(dǎo)通，產(chǎn)生集電極電流〃2。

(3)集電極電流匕構(gòu)成PNP的基極驅(qū)動(dòng)電流，PNP導(dǎo)通，深入放大

產(chǎn)生PNP集電極電流必。

(4)以與匕構(gòu)成NPNH勺驅(qū)動(dòng)電流，繼續(xù)上述過程，形成強(qiáng)烈的負(fù)反

饋，這樣NPN和PNP兩個(gè)晶體管完全飽和，晶閘管導(dǎo)通。

2.3.1.4.3晶閘管是半控型器件的原因

(1)晶閘管導(dǎo)通后撤掉外部門極電流/G，不過NPN基極仍然存在電

流，由PNP集電極電流J供應(yīng)，電流已經(jīng)形成強(qiáng)烈正反饋，因此晶閘

管繼續(xù)維持導(dǎo)通。

(2)因此，晶閘管的門極電流只能觸發(fā)挖制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)

斷。

2.3.1.4.4晶閘管的關(guān)斷工作原理

滿足下面條件，晶閘管才能關(guān)斷：

(1)去掉AK間正向電壓；

(2)AK間加反向電壓；

(3)設(shè)法使流過晶閘管H勺電流減少到靠近于零口勺某一數(shù)值如下。

2.3.2.1.1晶閘管正常工作時(shí)的靜態(tài)特性

(1)當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不管門極與否有觸發(fā)電流，晶閘管

都不會(huì)導(dǎo)通。

(2)當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘

管才能導(dǎo)通。

(3)晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不管門極觸發(fā)電流與

否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。

(4)若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能運(yùn)用外加電壓和外電路向作

用使流過晶閘管日勺電流降到靠近于零的某一數(shù)值如下。

2.4.1.1GTO的構(gòu)造

(1)GTO與一般晶閘管的相似點(diǎn)：是PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)造，外部引

出陽極、陰極和門極。

(2)GT0與一般晶間管的不一樣點(diǎn)：GTO是一種多元日勺功率集成器件,

其內(nèi)部包括數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)供陽極日勺小GTO元，這些GTO元的陰極

和門極在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起，正是這種特殊構(gòu)造才能實(shí)現(xiàn)門極關(guān)斷

作用。

2.4.1.2GTO的靜態(tài)特性

(1)當(dāng)GTO承受反向電壓時(shí)，不管門極與否有觸發(fā)電流，晶閘管都

不會(huì)導(dǎo)通。

(2)當(dāng)GTO承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘管

才能導(dǎo)通。

(3)GTO導(dǎo)通后，若門極施加反向驅(qū)動(dòng)電流，則GTO關(guān)斷，也即可

以通過門極電流控制GTO導(dǎo)通和關(guān)斷。

(4)通過AK間施加反向電壓同樣可以保證GTO關(guān)斷。

2.4.3電力場效應(yīng)晶體管MOSFET

(1)電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的J,因此它是電壓型

器件。

(3)當(dāng)UGS不小于某一電壓值四時(shí)，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將

超過空穴濃度，從而使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體，形成反型層。

2.4.4絕緣柵雙極晶體管IGBT

(1)GTR和GTO是雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，其長處是通流能力強(qiáng)，耐

壓及耐電流等級高，但局限性是開關(guān)速度低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)

電路復(fù)雜。

(2)電力MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，其長處是開關(guān)速度快、所

需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡樸。

(3)復(fù)合型器件：將上述兩者器件互相取長補(bǔ)短結(jié)合而成，綜合兩

者長處。

(4)絕緣柵雙極晶體管IGBT是一種復(fù)合型器件，由GTR和MOSFET

兩個(gè)器件復(fù)合而成，具有GTR和MOSFET兩者［I勺長處，具有良好的特

性。

（1）IGBT是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。

（2）IGBT由MOSFET和GTR組合而成。

3.7.1.3逆變產(chǎn)生的條件

（1）單相全波電路（相稱于發(fā)電機(jī)）-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

（2）單相全波電路（整流狀態(tài)）-電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)狀態(tài)）系統(tǒng)

①電動(dòng)機(jī)處在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),全波電路處在整流工作狀態(tài)（0＜a＜￡），

2

直流輸出電壓Ud＞。，并且為＞而，才能輸出電樞電流/d=小皿。

RE

②能量流向：交流電網(wǎng)輸出電功率，電動(dòng)機(jī)輸入電功率。

（3）單相全波電路（有源逆變狀態(tài)）-電動(dòng)機(jī)（發(fā)電回饋制動(dòng)）系

統(tǒng)

①電動(dòng)機(jī)處在發(fā)電回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，由于晶閘管單向?qū)щ娦?，?/p>

路內(nèi)人的方向仍然不變。

②這樣，要保證電動(dòng)機(jī)有電動(dòng)運(yùn)行變成發(fā)電回饋制動(dòng)運(yùn)行，必須變

化EM的極性，同步直流輸出電壓人也變化極性（為＜。，

③此時(shí)，必須保證同|＞%］，小為尹，才能把電能從直流側(cè)送到

交流側(cè)，實(shí)現(xiàn)逆變。

④能量流向：電動(dòng)機(jī)輸出電功率，交流電網(wǎng)吸取電功率。

⑤全波電路有源逆變工作狀態(tài)下，為何晶閘管觸發(fā)角處在丑＜°＜乃，

2

仍能導(dǎo)通運(yùn)行？

答：重要由于全波電路有外接直流電動(dòng)勢為的存在且|以|＞也|，這是

電動(dòng)機(jī)處在發(fā)電回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)得到的，這樣可以保證系統(tǒng)得到很大

的續(xù)流，雖然晶閘管的陽極電位大部分處在交流電壓為負(fù)的半周期，

不過仍能承受正向電壓而導(dǎo)通。

（4）有源逆變產(chǎn)生的條件

①變流電路外側(cè)要有直流電動(dòng)勢，其極性必須和晶閘管W、J導(dǎo)通方向

一致，其值應(yīng)不小于變流電路直流側(cè)的平均電壓。

②規(guī)定晶閘管的控制觸發(fā)角a〉］,使4為負(fù)值。

第4章逆變電路

（1）逆變定義：將直流電能變成交流電能。

（2）有源逆變：逆變電路口勺交流輸出側(cè)接在電網(wǎng)上。

（3）無源逆變：逆變電路H勺交流輸出側(cè)直接和負(fù)載相連。

換流方式

?分為外部換流和自換流兩大類，外部換流包括電網(wǎng)換流和負(fù)載

換流兩種，自換流包括器件換流和強(qiáng)迫換流兩種。

?換流概念在晶閘管時(shí)代十分重要，全控型器件時(shí)代其重要性有

所下降。

酎分類

J直接耦合式強(qiáng)迫換流（也叫電壓換流）：由換流電路內(nèi)電容直

接提供換流電壓。

J電感耦合式強(qiáng)迫換流（也叫電流換流）：通過換流電路內(nèi)向電

容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流。

熄滅：當(dāng)電流不是從一種支路向另一種支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終

止流通而變?yōu)榱?，則稱為熄滅。

4.2電壓型逆變電路

(1)逆變電路分類：根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)可以分為電壓(源)型逆

變電路和電流(源)型逆變電路。

(2)電壓(源)型逆變電路VSI：直流側(cè)為電壓源。

(3)電流(源)型逆變電路CST：直流側(cè)為電流源。

(4)電壓型逆變電路舉例：

①直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容。直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直

流回路呈低阻抗。

②由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并

且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗?fàn)顩r

的I不一樣而不一樣。

③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)，需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖

無功能量的作用。

④圖中逆變橋各臂都并聯(lián)反饋二極管，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋

時(shí)無功能量提供通道。

電壓型逆變電路的特點(diǎn)

?直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)。

?由于直流電壓源內(nèi)鉗位作用，輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載

阻抗不一樣而不一樣。

?阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能

量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。

■半橋逆變電路：在直流側(cè)接有兩個(gè)互相串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)

電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)便成為直流電源口勺中點(diǎn)，負(fù)載聯(lián)接在直流電源中點(diǎn)和兩

個(gè)橋臂聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。

■全橋逆變電路

?共四個(gè)橋臂，可當(dāng)作兩個(gè)半橋電路組合而成。

?兩對橋臂交替導(dǎo)通180°。

?輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相似，但幅值高出一倍。

?在這種狀況下，要變化輸出交流電壓的有效值只能通過變化直流電

壓Ud來實(shí)現(xiàn)。

■三個(gè)單相逆變電路可組合成一種三相逆變電路。

4.3電流型逆變電路

■直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。

■電流型逆變電路重要特點(diǎn)：

?直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動(dòng)，相稱于電流源。

?交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)，輸出電壓波形和相

位因負(fù)載不一樣而不一樣。

?直流側(cè)電感起緩沖無功能量日勺作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極

管。

■自勵(lì)方式：實(shí)際工作過程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工

作頻率適應(yīng)負(fù)載H勺變化而自動(dòng)調(diào)整，這種控制方式稱為自勵(lì)方式。

■他勵(lì)方式：固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式。

第7章

■PWM(PulseWidthModulation)控制就是對脈沖出J寬度進(jìn)行調(diào)制

叢J技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要

波形(含形狀和幅值)。

PWM逆變電路控制波常用措施

計(jì)算法

?根據(jù)逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖

數(shù)，將PWM波形中各脈沖的寬度和間隔精確計(jì)算出來，按照計(jì)算成果

控制逆變電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形,

這種措施稱之為計(jì)算法。

調(diào)制法

?把但愿輸出的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載

波，通過信號波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。

?一般采用等腰三角波或鋸齒波作為載波,其中等腰三角波應(yīng)用

最多。

■載波比：載波頻率fc與調(diào)制信號頻率fr之比N=fc/fr

PWM調(diào)制方式可分為異步調(diào)制和同步調(diào)制兩種。

異步調(diào)制：載波信號和調(diào)制信號不保持同步的I調(diào)制方式稱為異步調(diào)

制。

同步調(diào)制：載波比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號波保持同步

的方式稱為同步調(diào)制。

自然采樣法:在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開關(guān)器件的

通斷，這種生成SPWM波形的措施稱為自然采樣法。

規(guī)則采樣法：是一種應(yīng)用較廣的工程實(shí)用措施，其效果靠近自然采

樣法，但計(jì)算量卻比自然采樣法小得多。

第九章

L驅(qū)動(dòng)電路

——主電路與控制電路之間的偽接口

*驅(qū)動(dòng)電路作用：