电力电子技术中各图总结

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1)带电阻负载)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00单相半波可控整流电路2)带阻感负载wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)数量关系(id近似恒为Id)ddVT2IIpapd2dVT2)(21ItdIIpapwppaddVDRIIpap2d22dVD2)(21RItdIIpapwpapp1)带电阻负载2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4单相桥式全控整流电路2)带阻感负载apaaapwwpcos9.0cos22)(dsin21222dUUttUUSCR移相范围为90SCR导通角θ与a无关,均为180T的二次侧电流i2正负各180的矩形波,其相位由a角决定,有效值I2=Id。SCR承受的最大正反向电压均为22U3)带反电动势负载b)idOEudwtIdOwtaqd负载为直流电动机时,如果出现电流断续,则电动机的机械特性将很软。为了克服此缺点,在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。三相半波可控整流电路a=0时的波形1)电阻负载b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt三相半波可控整流电路电阻负载a=30a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac三相半波可控整流电路电阻负载a=60wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT1阻感负载{移相范围为90}a=60L值很大,id波形基本平直。a≤30:整流电压波形与电阻负载时相同udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路电阻负载a=0ⅠⅡⅢⅣⅤⅥuaucubwt1OtOtOtOta=0°iVT1uVT1三相桥式全控整流电路=30°iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1电阻负载a=30•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120=60°ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠⅡⅢⅣⅤⅥubucOtwt1OtOtuVT1电阻负载a=60三相桥式全控整流电路ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1电阻负载a=90•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120三相桥式全控整流电路的触发脉冲wu2ud1ud2ⅡⅣⅤⅥuaucubwt1ta=0°wu2ud1ud2ⅠⅢuaucubwt1ta=0°OOωtoωtoωtoωtoωtoωtouGuGuGuGuGuG13513524624613513524624661351351′3′5′1′3′5′2462462′4′6′2′4′6′宽脉冲双窄脉冲宽脉冲wu2ud1ud2ⅡⅣⅤⅥuaucubwt1ta=0°wu2ud1ud2ⅠⅢuaucubwt1tOOωtoωtoωtoωtoωtoωtouG1uG2uG3uG4uG5uG61133554466622wu2ud1ud2ⅡⅣⅤⅥuaucubwt1ta=0°wu2ud1ud2ⅠⅢuaucubwt1tOOωtoωtoωtoωtoωtoωtouG1uG2uG3uG4uG5uG6111′1′222′2′333′3′444′4′555′5′666′6′双窄脉冲三相桥式可控整流电路6个晶闸管门极触发信号三相桥式全控电阻负载a=90(负载电流断续)ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaud1ud2uaubucuaubwtwtwtuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaωtoωtouGuG1351324624465宽脉冲ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaud1ud2uaubucuaubwtwtwtuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaωtoωtouGuG1351351′3′5′1′3′5′2462462′4′6′2′4′6′双窄脉冲阻感负载a=0ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOuaa=0°ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥiVT1三相桥式全控整流电路ud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc阻感负载a=30a=90°ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabⅠⅡⅢⅣⅤⅥuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT1三相桥式全控整流电路阻感负载a=9014/47引言■逆变的概念◆与整流相对应,直流电变成交流电。◆交流侧接电网,为有源逆变。◆交流侧接负载,为无源逆变,本章主要讲述无源逆变。■逆变与变频◆变频电路:分为交交变频和交直交变频两种。◆交直交变频由交直变换(整流)和直交变换两部分组成,后一部分就是逆变。■逆变电路的主要应用◆各种直流电源,如蓄电池、干电池、太阳能电池等。◆交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。15/474.1.1逆变电路的基本工作原理■以单相桥式逆变电路负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2◆当开关S1、S4闭合,S2、S3断开时,负载电压uo为正;当开关S1、S4断开,S2、S3闭合时,uo为负。◆改变两组开关的切换频率,即可改变输出交流电的频率。◆电阻负载时,负载电流io和uo的波形相同,相位也相同。◆阻感负载时,io相位滞后于uo,波形也不同。图4-1逆变电路及其波形举例16/474.1.2换流方式分类■换流◆电流从一个支路向另一个支路转移的过程,也称为换相。◆研究换流方式主要是研究如何使器件关断。■换流方式分为以下4种◆器件换流(DeviceCommutation)☞利用全控型器件的自关断能力进行换流。☞在采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。◆电网换流(LineCommutation)☞电网提供换流电压的换流方式。☞将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力,但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。17/474.1.2换流方式分类a)uωtωtωtωtOOOOiit1b)ouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4图4-2负载换流电路及其工作波形◆负载换流(LoadCommutation)☞由负载提供换流电压的换流方式。☞负载电流的相位超前于负载电压的场合,都可实现负载换流,如电容性负载和同步电动机。☞图4-2a是基本的负载换流逆变电路,整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性,直流侧串大电感,工作过程可认为id基本没有脉动。√负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小,所以uo接近正弦波。√触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。18/474.1.2换流方式分类◆强迫换流(ForcedCommutation)☞设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。☞通常利用附加电容上所储存的能量来实现,因此也称为电容换流。☞直接耦合式强迫换流√如图4-3,当晶闸管VT处于通态时,预先给电容充电。当S合上,就可使VT被施加反压而关断。√也叫电压换流。图4-3直接耦合式强迫换流原理图19/474.1.2换流方式分类☞电感耦合式强迫换流√图4-4a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断,图4-4b中晶闸管在LC振荡第二个半周期内关断,注意两图中电容所充的电压极性不同。√在这两种情况下,晶闸管都是在正向电流减至零且二极管开始流过电流时关断,二极管上的管压降就是加在晶闸管上的反向电压。√也叫电流换流。图4-4电感耦合式强迫换流原理图20/474.1.2换流方式分类■换流方式总结◆器件换流只适用于全控型器件,其余三种方式主要是针对晶闸管而言的。◆器件换流和强迫换流属于自换流,电网换流和负载换流属于外部换流。◆当电流不是从一个支路向另一个支路转移,而是在支路内部终止流通而变为零,则称为熄灭。21/474.2电压型逆变电路4.2.1单相电压型逆变电路4.2.2三相电压型逆变电路22/474.2电压型逆变电路·引言■根据直流侧电源性质的不同,可以分为两类◆电压型逆变电路:直流侧是电压源。◆电流型逆变电路:直流侧是电流源。■电压型逆变电路的特点◆直流侧为电压源或并联大电容。◆输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同。◆阻感负载时需提供无功功率,为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。图4-5电压型逆变电路举例(全桥逆变电路)23/474.2.1单相电压型逆变电路a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2图4-6单相半桥电压型逆变电路及其工作波形■半桥逆变电路◆工作原理☞设开关器件V1和V2的栅极信号互补。☞输出电压uo为矩形波,其幅值为Um=Ud/2。☞电路带阻感负载,t2时刻给V1关断信号,给V2开通信号,则V1关断,但感性负载中的电流io不能立即改变方向,于是VD2导通续流,当t3时刻io降零时,VD2截止,V2开通,io开始反向。24/474.2.1单相电压型逆变电路a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2图4-6单相半桥电压型逆变电路及其工作波形☞V1或V2通时,io和uo同方向,直流侧向负载提供能量;VD1或VD2通时,io和uo反向,电感中贮能向直流侧反馈。☞VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用,又称续流二极管。25/474.2.1单相电压型逆变电路■全桥逆变电路◆共四个桥臂,可看成两个半桥电路组合而成。◆两对桥臂交替导通180°。◆输出电压和电流波形与半桥电路形状相同,但幅值高出一倍,Um=Ud。◆在这种情况下,要改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。图4-5全桥逆变电路26/474.2.1单相电压型逆变电路◆Ud的矩形波uo展开成傅里叶级数得tttUupdd1o9.022UUUp图4-5全桥逆变电路(4-1)27/474.2.1单相电压型逆变电路a)b)图4-7单相全桥逆变电路的移相调压方式◆移相调压方式☞V3的栅极信号比V1落后q(0<q<180°)。☞V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180°-q。输出电压是正负各为q的脉冲。28/474.2.1单相电压型逆变电路a)b)图4-7单相全桥逆变电路的移相调压方式☞工作过程√t1时刻前V1和V4导通

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