电力电子作业5

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资源描述

1.单相电压型逆变器,阻感性负载,分析其一个工作周期的电压电流波形和各管子工作状态。以单相电压型方波逆变电路为例:①T1、T4开关管导通时uo=E,电流方向为T1---负载---T4(0)。当T1、T4关断,T2、T3尚未给予触发信号(死区时间内),电流不能突然改变方向,故D2、D3续流,电流方向为D3---负载---D2(0),uo=-E,逐渐减小。T2、T3给予触发信号,但尚未减小到零,此时T2、T3仍未导通,D2、D3继续起续流作用。②当减小至零,T2、T3导通,此时=-E,电流换向,方向T2---负载---T3(0)。当T2、T3关断,T1、T4尚未给予触发信号(死区时间内),电流不能突然改变方向,故D1、D4续流,方向D4---负载---D1,=E,逐渐减小。T1、T4给予触发信号,但尚未减小到零,此时T1、T4仍未导通,D1、D4继续起续流作用。当减小至零,T1、T4重新导通。2.单相全桥逆变器,串联负载谐振型负载电路。试分析逆变器的各功率管的工作状态。电路图谐振电压、电流波形同一桥臂的两个开关管的驱动信号是互补的,斜对角的两个开关是同时开通与关断的。3.电压型逆变器与电流型逆变器的区别有哪些?从结构和特性等方面阐述。电压型逆变器:1)直流侧为电压源或并联大电容,相当于电压源,直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。2)由于直流侧电压的钳位作用,交流输出侧波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载情况的不同而不同。3)当交流侧为阻感负载是需要提供无功功率,直流侧电容起到缓冲无功能量的作用。为了给无功能量提供通道,逆变桥各个桥臂都要并联反馈二极管。电流型逆变器:1)直流侧串联大电感相当于电流源。直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。2)电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载的阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位因负载情况的不同而不同。3)当交流侧为阻感负载需要提供无功功率,直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量是直流电流不反向,因此不必像电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。4.图示描述说明全桥移相电压型逆变器的工作原理。工作原理:t1---t2内,T1、T4导通=E,电流逐渐增大。t2时刻,T1、T3栅极信号反向,T1截止,而在负载中电流不能突变,D3导通续流,此时=0。t3时刻,T2、T4栅极信号反向,T4截止,负载中电流未减小到零,D3、D2续流,此时=-E。t4时刻,电流减小到零T2,T3导通,=-E,电流换向并逐渐增大。t5时刻,T1、T3栅极信号反向,T3截止。而在负载中电流不能突变,D1导通续流=0。t6时刻,T2、T4栅极信号反向,T2截止,负载中电流未减小到零,D4、D1续流=E。t7时刻,T1、T4导通。5.SPWM的PWM波生成方法可分为计算法、调制法、跟踪法,说明原理。计算法:通过给出的电路正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数,PWM波形中脉冲的宽度和间隔就可以准确的计算出来。按照这种计算结果控制电路中各个开关管的通断就可以得到所需的PWM波形。调制法:通常将三角波作为载波,把希望得到的正弦波形作为调制波,通过在交点时刻对开关管的控制通断。跟踪法:把希望输出的电流或者电压波形作为指令信号,把实际的电流或者电压作为反馈信号,通过两者的瞬时值比较来决定电路开关管的通断,使实际的输出跟踪指令信号的变化。6.根据倍频式SPWM原理图,描述其工作原理,说明为什么在功率管开关频率不变的情况下能够使输出PWM波的频率提高一倍?倍频式SPWM逆变电路中载波信号有两个、其中=-。正弦调制信号与的交点形成互补的相位脉冲序列、,与的交点形成互补的相位脉冲序列、。在输出电压的正半周,是再现信号、的与逻辑,当、都为高电平时T1、T4导通,当、有低电位时(假设为低,为高)则D3,T4导通=0。在正半周中,,故其与逻辑可视为对的双缘。由于的与逻辑在一个载波周期内共有两次状态转换,故输出电压的电平也有两次变化,但逆变桥中期间却只有开关一次。7.电压型逆变器和电流型逆变器各有什么特点?电压型逆变器:1)直流侧为电压源或并联大电容,相当于电压源,直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。2)由于直流侧电压的钳位作用,交流输出侧波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载情况的不同而不同。3)当交流侧为阻感负载是需要提供无功功率,直流侧电容起到缓冲无功能量的作用。为了给无功能量提供通道,逆变桥各个桥臂都要并联反馈二极管。电流型逆变器:1)直流侧串联大电感相当于电流源。直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。2)电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载的阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位因负载情况的不同而不同。3)当交流侧为阻感负载需要提供无功功率,直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量是直流电流不反向,因此不必像电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。8.说明倍频式PWM技术原理,画出电路和波形图,说明各阶段逆变器工作状态。技术原理:使输出电压等效载波频率是逆变器件开关频率的二倍。输出正半周时:①t0~t1时间内T1、T4工作,电压=E,电流方向为:T1—负载—T4。②t1~t2时间内,为低为高,电流不能换向,D2导通续流,电流方向为:T1—负载—D2,电压=0。③t2~t3时间内,为高,T1、T4工作,电压=E,电流方向为:T1—负载—T4。④t3~t4时间内,为低为高,电流不能换向,D3导通续流,电流方向为:D3—负载—T4,电压=0。⑤t4~t5时间内,为高,T1、T4工作,电压=E,电流方向为:T1—负载—T4。⑥t5~t6时间内,为低为高,电流不能换向,D2导通续流,电流方向为:T1—负载—D2,电压=0。⑦t6~t7时间内,为高,T1、T4工作,电压=E,电流方向为:T1—负载—T4。⑧t7~t8时间内,为低为高,电流不能换向,D3导通续流,电流方向为:D3—负载—T4,电压=0。⑨t8~t9时间内,为高,T1、T4工作,电压=E,电流方向为:T1—负载—T4。负半周输出同理分析如上。9.画出逆变控制中的准固定频率的电流滞环跟踪基本原理图,描述原理。原理:准固定频率的电流滞环跟踪是在电流滞环跟踪控制的基础上的改进,引入了频率反馈环节。频率检测电路检测到频率值然后与频率给定值比较,作为频率调节器(一般为PI调节器)的输入,频率调节器的输出与输出电流和给定电流的差值同时控制滞环比较器的环宽,得到输出经过锁存和驱动环节控制开关管的通断。这样就可以保存电流滞环跟踪的优点,同时有克服了频率不固定的缺点既使开关频率固定在一定范围内,使得输出滤波电路参数设计带来方便。

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