电力电子技术dhjx

动画教学目录1、电力场效应晶体管工作原理动态图2、三相半波可控整流电路工作原理动态图3、三相桥式可控整流电路工作原理动态图4、六相半波可控整流电路工作原理动态图5、双反星型可控整流电路工作原理动态图6、降压斩波电路工作原理动态图7、升压斩波电路工作原理动态图8、升降压斩波电路工作原理动态图9、Cuk斩波电路工作原理动态图10、Sepic斩波电路工作原理动态图11、Zeta斩波电路工作原理动态图12、电流可逆斩波电路工作原理动态图13、桥式可逆斩波电路工作原理动态图14、3相3重斩波电路工作原理动态图15、斩控式交流调压电路工作原理动态图16、TSC投切原理动态图17、单相交交变频电路工作原理动态图18、电压型单相半桥逆变电路工作原理动态图动画教学目录19、电压型单相全桥逆变电路工作原理动态图——脉宽不可调式20、电压型单相全桥逆变电路工作原理动态图——脉宽可调式21、电压型三相桥式逆变电路工作原理动态图22、电流型单相桥式逆变电路工作原理动态图23、电流型三相桥式逆变电路工作原理动态图24、串联二极管式晶闸管逆变电路换流时工作原理动态图动画教学目录25、多电平逆变电路工作原理动态图26、单相桥式PWM逆变电路工作原理动态图——单极性27、单相桥式PWM逆变电路工作原理动态图——双极性28、三相桥式PWM逆变电路工作原理动态图29、利用电抗器联接的二重PWM逆变电路工作原理动态图30、单相PWM整流电路工作原理动态图31、同步信号为锯齿波的触发电路工作原理动态图动画教学目录D-漏极G-栅极S-源极电力场效应晶体管工作原理动态图1、漏极和源极间加正压，由于漏极和源极间PN结反偏，无电流。3、栅极和源极间加正压，并由零往上升，则相当于栅金属层上积聚的正电荷增多，根据同性相斥、异性相吸原理，靠近栅极的P型半导体空穴下排，电子上移，当电子的浓度空穴的浓度，P型半导体被反型成N型半导体，导电沟道产生，则产生电流。源金属层栅金属层二氧化硅绝缘层2、N型半导体多子是电子。P型半导体的多子是空穴，少子是电子。一次扩散二次扩散将晶闸管变成二极管，则一周期中在wt1~wt2期间，VD1导通，ud=ua在wt2~wt3期间，VD2导通，ud=ub在wt3~wt4期间，VD3导通，ud=ucud1u2ud2wtOuaubuc三相半波可控整流电路工作原理动态图RabcVT1VT2VT3-ud+id自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角a的起点，即a=0。思考：a=0度时，负载上的电压、电流波形，晶闸管上电压、电流波形是什么样的？u2LudidwtOwtOwtOuabuacucaiVT1ud1u2ud2wtOuaubucu2uaubucOwtOwtOwtuGuda=°15RabcVT1VT2VT3-ud+id思考：a=多少度时，负载上的电压、电流波形断续？a=多少度时，负载上的电压为零？a=15度时，负载上电压还是连续的。思考：a=多少度时，负载上的电压、电流波形断续？a=多少度时，负载上的电压为零？u2uaubucOwtOwtOwtuGuda=°30a=30度时，断续。RabcVT1VT2VT3-ud+id思考：a=多少度时，负载上的电压、电流波形断续？a=多少度时，负载上的电压为零？RabcVT1VT2VT3-ud+ida=150度时，负载上电压为零。u2uaubucOwtOwtOwtuGuda=°60思考：为什么晶闸管所受的正向最大电压为？22Uu2uaubucOwtOwtOwtuGuda=°30u2LudwtOuabuacuca262Ua过了30度后，负载上电压断续。则没有晶闸管导通。所以晶闸管上电压为相电压。而22226UUu2uaubucOwtOwtOwtuGuda=°602LudwtOuacuca思考：阻感负载和电阻负载的区别？a=30度后，负载上电压连续。移相范围为0-90度。晶闸管所受的正向电压可到。26UbacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1三相桥是应用最为广泛的整流电路共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）共阴极组和共阳极组采用串联结构导通顺序：VT1－〉VT2－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6（差60°触发一个晶闸管）采用双窄脉冲触发晶闸管VT61VT12VT23VT45VT34VT56三相桥式可控整流电路工作原理动态图udOwtuabucaubcbacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1u61u12u23u45u34u56uabuacubcucaubaucbubaucbuacuVT1OwtuabucaubcubaucbuaciVT1Owti2Owta=0时的波形udOwtuaucubUa’Ub’uc’注意：双反星形电路中需要不接平衡电抗器。只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通角为60o，平均电流为Id/6。六相半波可控整流电路工作原理动态图当α=0o时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些。因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用。分析方法同三相半波整流电路。16d1d2puuu)(212121d2d1pd1pd2duuUuuuu连续acos17.120UUd脉动频率加大一倍，f=300Hz。–+ub’VT6–+ud–+ud2–+1/2upuaVT1–+–+ud1–+1/2upudOwtuaucubUa’Ub’uc’Ub’T1T2T3T4T5T6T6T12T23T34T45T56T61T61upOwt双反星型可控整流电路工作原理动态图连续时:•当t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升•当t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L值较大的电感。tttOOOb)TEuGEtontoffioi1i2I10I20t1uoEV+-MRLVDioEMuoiG降压斩波电路工作原理动态图c)OOOtttTEEuGEtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMEV+-MRLVDioEMuoiG断续时:•负载中L值较小，则在V关断后，到了t2时刻，负载电流已衰减为零，会出现负载电流断续，由波形可见，负载电压uo平均值会抬高，一般不希望出现电流断续的情况。降压斩波电路工作原理动态图uGEI1iott00•当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，保持输出电压uo为恒值，记为Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。•V处于断态时，E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为(Uo-E)I1toff。a)EVRLVDCioi1iGuo+升压斩波电路工作原理动态图b)b)VDotb)ERLa)CVoti1i2uLuoILi1i2tontoffILIL+_L:充电C:放电L:放电C:充电升降压斩波电路工作原理动态图可控开关V处于通态时，电源经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1。同时，电容C维持输出电压恒定并向负载R供电。V关断时，电感L中的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路V处于通态时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分别流过电流。V处于断态时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分别流过电流输出电压的极性与电源电压极性相反。等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。C:放电L1:充电L2:充电C:充电L1:放电L2:放电Rb)CBASEi1L1L2i2uCuAuBuoERVDa)CVL1L2uo+Cuk斩波电路工作原理动态图当V处于通态时，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同时导电，L1和L2贮能。EV处于断态时，E—L1—C1—VD—负载（C2和R）回路及L2—VD—负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电，另L2亦向负载和C1供电。Sepic斩波电路的输入输出关系由下式给出EEtTtEttUaa1ononoffono（3-49）VDa)Vi1L1C1uC1i2L2C2uo++C1:放电L1:充电L2:充电C2:放电C1:充电L1:放电L2:放电C2:充电Sepic斩波电路工作原理动态图在V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。E和C1同时向负载供电,向C2供电。V关断后，L1经VD与C1构成振荡回路，其贮存的能量向C1转移，同时L2通过VD向负载放电，C2向负载放电。EUaa1oZeta斩波电路的输入输出关系为RVDEVi1C1L1uoC2L2++C1:放电L1:充电L2:充电C2:充电C1:充电L1:放电L2:放电C2:放电Zeta斩波电路工作原理动态图tta)OOb)ELV1VD1uoioV2VD2EMuoioiV1iD1iV2iD2MRV1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第1象限V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限若V1和V2同时导通将导致的电源短路+-电流可逆斩波电路工作原理动态图当电路只作降压斩波器运行时，V2和VD2总处于断态当电路只作升压斩波器运行时，则V1和VD1总处于断态一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作tta)OOb)ELV1VD1uoioV2VD2EMuoioiV1iD1iV2iD2MRV1通V1断V2通V2断L储能+-电流可逆斩波电路工作原理动态图ELR+-V1VD1uoV3EMV2VD2ioV4VD3VD4M将两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压，即成为桥式可逆斩波电路V4恒通，V3恒断同电流可逆斩波电路V2通，电机工作在第二象限V1通，电机工作在第一象限V2恒通，V1恒断同电流可逆斩波电路E+—电机反向V3通，电机工作在第三象限V4通，电机工作在第四象限桥式可逆斩波电路工作原理动态图tOtttttttOOOOOOOu1u2u3uoi1i2i3ioiitCLEMV1V2V3i1i2i3VD3VD2L1L2L3iouou1u2u3VD13相1重斩波电路电路电源公用而负载为3个独立负载时1相3重斩波电路3个独立电源，向一个负载供电时3相3重斩波电路工作原理动态图RL图4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3斩控式交流调压电路一般采用全控型器件作为开关器件。在交流电源u1的正半周，用V1进行斩波控制，用V3个负载电流提供续流通道。在u1的负半周，用V2进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。u1uoi1000ωtωtωt+--+斩控式交流调压电路工作原理动态图usiCuCCVT1VT2uVT1ttttusiCuCVT1VT2t1t2uVT2•投切前，电容器的端电压uc充电至电源电压us的正峰值。•投切时刻（t1时刻），取us和uc相等时进行，给VT2触发脉冲使之开通，ic开始流通。•以后每半个周波轮流触发VT1和VT2,电路继续导通。+-TSC投切原理动态图usiCuCCVT1VT2uVT1ttttusiCuCVT1VT2t1t2uVT2+-•需要切除该条电容支路时，如在t2时刻ic已降为零，VT2关掉，这时撤出触发脉冲，VT1就不会导通，uc保持VT2导通结束时的电源电压负峰值，为下一次投入电容器做准备。TSC投切原理动态图•单相交交变频电路由P组(正组)和N组(反组)反并联的晶闸管变流电路构成。变流器P和N都是相控整流电路。VT1VT4VT2VT3～u2VT1VT4VT2VT3～u2+U0_tuo