个电极电流的正确波形（如文献 4 的电流i B 、i c 的起始波形就是错误的），因而无法作出符合 电子镇流器中半桥逆变电路工作原理的分析 陈传虞 引言 半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路，正确地理解它的工作原理，将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数，正确地安排三极管的驱动电路，以降低它的功耗与热量，提高整灯的可靠性。遗憾地是过去受观测仪器（如示波器）和测试手段的局限，我们无法观测到电路中关键点如三极管各 实际情况的定量分析和判断，以至形成一些错误的概念。最近看到深爱公司叶文浩先生发表 在中国照明电器（刊载于 04 年 11、12 期）的文章，受到不少启发，到欧普照明公司后，利 用比较先进的示波器TDS5000，对电路关键点的电流和电压波形，进行了仔细的测试，感到认识上有所提高，澄清了过去不少胡塗概念，特撰写本文，抛砖引玉，与叶先生商榷，并就教于国内方家。 首先讨论半桥逆变电路的工原理，尽管这个电路是众所周知的，但人们对它的理解却并不十分正确，存在一些错误观念。因此，本文拟对它作较为仔细的探讨。讨论时以图 1所示的基本电路作为讨论的出发点，后面所引用的元件名称及符号，均按图 1 所给出的为准。为支持和验证所提出的观点，文中給出了许多用示波器实际观测到的波形。 图 1、半桥逆变电路的基本形式 一． 三极管如何由导通变为截止（以VT 2为例） 不论是用触发管DB 3还是由基极偏置电阻产生基极电流i B2(后者用在基极回路中带电容的半桥逆变电路中)，两种触发方式中的哪一种，在接通电源后，都会由于i B2的出现而产生VT 2的集电极电流i c2，通过磁环变压器的正反馈，引起电压v BE2上升, i B2进一步增加, i c2也随之增加。出现以下的连锁反应： 触发电流 i ↑ 通过T r N 3与N 2耦 b 2 ↑ 这种再生反馈的结果，产生了雪崩效应，三极管迅速导通并饱和(在半桥逆变电路正常工作期间, 三极管VT 1或VT 2如何由截止变成导通的原因，我们将在后面文章中加以讨论)。导通后的三极管可以看成闭合的开关，三极管的电流i c2不再受基极电流i B2控制，而仅由外电路元件的参数来确定。 在三极管开始导通的一段时间内，i c2增加，通过磁环变压器绕组间的正反馈使磁环绕组N 2上的感应电动势增加，v BE2及 i B2均增加，由图 2 知，i B2同磁环绕组N 2上的电压v N2基本上
济南铁道职业技术学院 教师授课教案 20____/20____学年第____学期课程供热工程 1、掌握水压图的理论基础 2、掌握利用水压图分析热水管路的相关概念 3、掌握水压图的绘制方法 旧知复习：伯努里方程。 重点难点： 重点：１、总水头线、测压管水头线的作用。 ２、室内热水供暖系统的水箱放置位置不同对水压图的影响 难点：几种水压曲线的概念的理解 教学过程：（包括主要教学环节、时间分配） 一、复习（5分钟） 二、新课 １、伯努里方程的表示方法（10分钟） ２、水压图的基本概念（25分钟） ３、水箱不同放置位置时的水压图（20分钟） ４、热水网路压力状况的基本技术要求（15分钟） ５、绘制热水网路水压图的步骤（10分钟） 三、小结及作业（5分钟） 课后作业： 画出重力循环室内热水供暖系统的水压图。 教学后记： 水压图的几个基本概念容易混淆，学生理解情况欠佳。 任课教师教研室主任
济南铁道职业技术学院授课教案附页 第 页 任课教师 郑枫 教研室主任 张风琴 年 月 日 第三节 水压图的基本概念 水力计算只能确定热水管道中各管段的压力损失(压差)值，但不能确定热水管道上各点的压力(压头)值。 根据伯努利能量方程式，能量方程式为 21222221112 2 -?++ +=+ +P g Z P g Z P ρ υρρ υρ Pa 伯努利方程式也可用水头高度的形式表示，即 212 2 22211122-?+++=++H g Z g P g Z g P υρυρ mH 2O 线AB 称为总水头线；线CD 称为测压管水头线。 在热水管路中，将管路各节点的测压管水头高度顺次连接起来的曲线，称为热水管路的水压曲线。 举例：机械循环室内热水供热系统。 设有—机械循环热水供暖系统(图9—4) 线/jA 代表回水干管的水压曲线，线/D /C /B 代表供水干线的水压曲线。系统工作时的水压曲线、称为动水压曲线。 在机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之用，还起着对系统定压的作用；对热水供热(暖)系统其定压作用的设备，称为定压装置。膨胀水箱是最简单的一种定压装置。 第四节 热水网络水压图 水压图是热水网路设计和运行的重要的工具，应掌握绘制水压图的基本要求、步骤和方法，以及会利用水压图分析系统压力状况。 一、热水网路压力状况的基本技术要求 热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力必须满足下列基本技术要求： 图9-4 室内热水供暖系统的水压图 1-膨胀水箱；2-循环水泵；3-锅炉 图9-5 膨胀水箱连接在热水供暖系统 供水干管上的水压图 1-膨胀水箱;2-循环水泵;3-锅炉
自制逆变器电路及工作原理 今天我们来介绍一款逆变器（见图1）主要由MOS场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该变压器的工作原理及制作过程。 电路图（1） 工作原理： 这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。 一、方波的产生 这里采用CD4069构成方波信号发生器。图2中，R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的震荡频率不稳。电路的震荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC。图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2*2.2*103*2.2x10-6=93.9Hz，最小频率为fmin=1/2.2*4.2*103*2.2*10-6=49.2Hz。由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的发相器，输入端接地避免影响其它电路。
图2 二、场效应管驱动电路。 由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。如图3所示。 图3 三、场效应管电源开关电路。 场效应管是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。 MOS场效应管也被称为MOS FET，即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型MOS场效应管，其内部结构见图4。它可分为NPN型和PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型通常称P沟道型。由图可看出，对于N 沟道型的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称场电压）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。
电子镇流器中半桥逆变电路工作原理的分析 陈传虞 引言 半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路，正确地理解它的工作原理，将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数，正确地安排三极管的驱动电路，以降低它的功耗与热量，提高整灯的可靠性。遗憾地是过去受观测仪器（如示波器）和测试手段的局限，我们无法观测到电路中关键点如三极管各个电极电流的正确波形（如文献4的电流i B 、i c 的起始波形就是错误的），因而无法作出符合实际情况的定量分析和判断，以至形成一些错误的概念。最近看到深爱公司叶文浩先生发表在中国照明电器（刊载于04年11、12期）的文章，受到不少启发，到欧普照明公司后，利用比较先进的示波器TDS5000，对电路关键点的电流和电压波形，进行了仔细的测试，感到认识上有所提高，澄清了过去不少胡塗概念，特撰写本文，抛砖引玉，与叶先生商榷，并就教于国内方家。 首先讨论半桥逆变电路的工原理，尽管这个电路是众所周知的，但人们对它的理解却并不十分正确，存在一些错误观念。因此，本文拟对它作较为仔细的探讨。讨论时以图1所示的基本电路作为讨论的出发点，后面所引用的元件名称及符号，均按图1所给出的为准。为支持和验证所提出的观点，文中給出了许多用示波器实际观测到的波形。 图1、半桥逆变电路的基本形式 一． 三极管如何由导通变为截止（以VT 2为例） 不论是用触发管DB 3还是由基极偏置电阻产生基极电流i B2(后者用在基极回路中带电容的半桥逆变电路中)，两种触发方式中的哪一种，在接通电源后，都会由于i B2的出现而产生VT 2的集电极电流i c2，通过磁环变压器的正反馈，引起电压v BE2上升, i B2进一步增加, i c2也随之增加。出现以下的连锁反应： 2b i ↑ 2C i ↑ 2b ↑ 这种再生反馈的结果，产生了雪崩效应，三极管迅速导通并饱和(在半桥逆变电路正常工作期间, 三极管VT 1或VT 2如何由截止变成导通的原因，我们将在后面文章中加以讨论)。导通后的三极管可以看成闭合的开关，三极管的电流i c2不再受基极电流i B2控制，而仅由外电路元件的参数来确定。 在三极管开始导通的一段时间内，i c2增加，通过磁环变压器绕组间的正反馈使磁环绕组N 2上的感应电动势增加，v BE2及 i B2均增加，由图2知，i B2同磁环绕组N 2上的电压v N2触发 电流 通过T r N 3与N 2
多电平逆变器主要控制策略综述 ( 本站提供应用行业：阅读次数：1082) 【字体：大中小】 1 引言 多电平逆变器具有谐波小、共模电压小、电压变化率小、电磁干扰小、开关频率低、系统效率高、适合中高压大容量变频器应用等特点，近十年得到广泛的研究[1]。研究主要集中在拓扑结构、控制策略两方面。图1是多电平逆变器的主要研究内容。 图1 多电平逆变器主要研究内容 由于多电平逆变器拓扑结构的多样性，且涉及到直流电压的均衡、开关频率的合理分配、冗余状态的利用等特殊要求，使得对多电平逆变器的控制具有一定的挑战性。 2 载波调制方法(Carrier-based Modulation) 载波调制是最常用的多电平控制方法之一，其特点是通过载波和调制波(或参考波)间的比较而获得器件的开关状态。载波调制按其采样方法可分为:自然采样和规则采样，自然采样一般用于模拟电路实现，规则采样用于数字实现。规则采样又分对称和不对称采样。在载波调制中，对于m电平逆变器，常定义幅度调制比ma和频率调制比mf分别为: 其中Ac为载波峰峰值，fc为载波频率，Am为调制波峰值，fm为调制波频率。多电平载波调制由于载
波个数的增加，而变得较复杂，但也给控制提供了更多的自由度。 2.1 子谐波脉宽调制SHPWM(SubHarmonic PWM) 由Carrara[2]提出的SHPWM的基本原理是:对m电平逆变器，将m-1个具有相同频率fc和峰峰值Ac的三角载波集连续分布。频率为fm、幅值为Am的正弦调制波置于载波集的中间。将调制波与各载波信号进行比较，得到逆变器的开关状态。在载波间的相位关系方面，Carrara考虑了三种典型配置方案: (1) PD—所有载波具有相同相位; (2) POD—正、负载波间相位相反; (3) APOD—相邻载波间相位相反。 图2是SHPWM采用PD配置的波形图。SHPWM的最大线性幅度调制比ma为1。对SHPWM的研究有如下一些重要结论[3]: ·对于三相系统，频率比mf应为取3的倍数; ·单相逆变器，APOD配置电压谐波最小; ·三相逆变器，PD配置线电压谐波最小。 图2 5电平SHPWM-PD波形(ma=0.9，mf=21) 2.2 开关频率最优脉宽调制SFOPWM(Switching Frequency Optimal PWM) 由Steinke[4]提出的SFOPWM与SHPWM基本原理相同，只是前者在三相正弦调制波中叠加了一定的零序电压(三次谐波电压)。设三相均衡参考电压分别为va，vb，vc，叠加零序电压vn，后三相参考电压分别为varef，vbrdf，vcref，具体叠加方法为:
多电平逆变电路的三种控制方法 多电平变换器PWM控制方法可分为两大类：三角载波PWM技术和直接数字技术（空间电压矢量法SVPWM），它们都是2电平P WM在多电平中的扩展。 1. 三角载波PWM方法 ①消谐波PWM（SHPWM）法 消谐波PWM法的原理是电路的每一相使用一个正弦调制波和几个三角波进行比较，在正弦波与三角波相交的时刻，如果正弦波的幅值大于某个三角波的值，则开通相应的开关器件，否则，则关断该器件。为了使M－1个三角载波所占的区域是连续的，它们在空间上是紧密相连且对称地分布在零参考量的正负两侧。消谐波PWM是2电平三角载波PWM在多电平中的扩展。 ②开关频率最优PWM（SFOPWM）法 开关频率最优法是由2电平三角载波PWM扩展而来。它的载波要求与SHPWM法相同，不同的是它在正弦调制波中注入了零序分量。对于一个三相系统，这个零序分量是三相正弦波瞬态最大值和最小值的平均值，所以SFOPWM的调制波是三相正弦波减去零序分量后所得到的波形。这种方法通过在调制波中注入零序分量而使得电压调制比达到1.15。但是该方法只能用于三相系统。因为在单相系统
中注入的零序分量无法互相抵消，从而在输出波形中存在三次谐波，而在三相系统中就不会有这种问题。实际上，这种零序分量注入的方法在本质上与电压空间矢量法是一致的，它相当于零矢量在半开关周期始末两端均匀分布的空间电压矢量法。所以，SFOPWM法可以看成是2电平空间电压矢量法在多电平变换器控制中的推广。 ③三角波移相PWM（PSPWM）法 三角载波移相PWM法是一种专门用于级联型多电平变换器的P WM方法。这种控制方法与SHPWM方法不同，每个模块的SPWM 信号都是由一个三角载波和一个正弦波比较产生，所有模块的正弦波都相同，但每个模块的三角载波与它相邻模块的三角载波之间有一个相移，这一个相移使得各模块所产生的SPWM脉冲在相位上错开，从而使得各模块最终叠加输出的SPWM波的等效开关率提高到原来的Keff倍，在不提高开关频率的条件下大大减小了输出谐波。 2. 空间电压矢量PWM方法 多电平PWM的空间电压矢量法与其它方法比较是较为优越和应用广泛的一种，其优越性表现在：在大范围的调制比内具有很好的性能，无其它控制方法所需存储的大量角度数据，并且母线利用率高。多电平空间矢量PWM是根据2电平空间矢量控制法推广得到的，可以认为多电平空间矢量控制思想与2电平是一致的。对某一个空间电压矢量，是用该区域相应的电压矢量适时切换合成所得。所不同的是
实验四热网水力工况的测定 一实验目的 使用热网水力工况模型试验装置进行几种水力工况变化的实验，能直接的了解热网水压图的变化情况，巩固热水网路水力工况计算的基本原理，掌握水力工况分析方法、验证热水网路水压图和水力工况的理论。 二实验设备 图的下半部有管道、阀门、流量计、稳压罐、锅炉、水泵组成，用来模拟由五个用户组成的热水网路。上半部有高位水箱和10根玻璃测压管，测压管的顶端连接在一起与大气相通，测压管下端用胶管与网路分支点相接，用来测量热网用户连接点处的供水干管与回水干管的测压管水头。 三实验原理 通过悬浮流量计读取流量，通过读取柱面高度读得测压点的测压管压力。 四实验步骤 1.正常水压图 为系统充水：启动水泵，缓慢打开闸阀1和闸阀3，待系统充满水（若有气体存在须进行排气），打开闸阀2的同时关闭闸阀1，保持水箱水位稳定； 调节个阀门，时系统获得适当的压差，待系统稳定后记录个点的压力和流量，并绘制正常水压图； 2.关小球阀2时的水压图
关小球阀2，重新记录水压图的压力和流量； 3.关闭用户4时的水压图 将球阀2恢复原状，关闭用户四的进水调节阀，记录此时各点的压力和流量； 4.关小供水干管中球阀5时的水压图 重新打开用户4，关小球阀5，记录此时各点的压力和流量； 5.球阀5恢复原状，关闭球阀1，观察此时网路个点压力变化情况，即回水定压； 6.球阀1恢复原状，关闭球阀15，观察网路个点的压力变化情况，即给水定压； 7.实验完毕，关闭闸阀1和2，停止水泵运行。 五 实验数据及处理 六 数据分析 1.水力失调度的计算 = x 水力失调度计算结果表格
2.水压图 图1 网路正常运作时的水压图 图2 关小球阀2时的水压图 图3 关闭用户4时的水压图 图4 关小球阀5时的水压图
对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。 面积等效原理转换 把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。 图1 用面积等效原理转换为SPWM波形 如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。 对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。 SPWM波形的生成 输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。
s 图2 全桥逆变电路的工作状态 输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。 图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。 在ur正半周时，T2与T3保持关断，在ur和uc的交点时刻控制开关晶体管T1与T4开通与关断：当ur＞uc时控制T1与T4导通，R上的电压为Ud，当ur＜uc时控制T1与T4关断，R上的电压为0。在ur负半周时，T1与T4保持关断，当uc＞ur时控制T3与T2导通，R上的电压为-Ud，当uc＜ur时控制T1与T4关断，R上的电压为0。这样在R上产生宽度按正弦波规律变化的SPWM波形，见图2下图，其中红线uof表示输出等效的正弦波交流电电压。 SPWM逆变器输出的正弦波交流电电压uof的峰值uofm小于输入的直流电压ud，把uofm/ud 称为直流电压利用率，对于单相SPWM电路直流电压利用率的理论值最大为1，实际上由于种种原因，直流电压利用率要小于1。对于输出相电压（有效值）为220V单相交流电的逆变电路输入直流电压要高于310V。 SPWM逆变器输出电压与ur/uc成正比，保持载波uc不变，改变调制波ur的大小即可控制输出交流电压的大小。当然，调制波ur峰值要小于载波uc峰值。
典型示功图具体分析 1．泵工作正常时的示功图 和理论示功图的差异不大，均为一近似的平行四边形，除 了由于抽油机设备的轻微振动引起的一些微小波纹外，其它因 素影响在图上显示不明显。 2．气体影响时的示功图 由点到面在下冲程末余隙内还存在一定数量的溶解气和压缩 气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，使吸入 凡尔打开滞后，加载变慢，余隙越大，残存的气量越多，泵进口压 力越低，则吸入凡尔打开滞后的越多。 特点： 下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出凡尔滞后打开，卸载变慢，泵的余隙 越大，进入泵内的气量越多，卸载线越长“示功图”的刀把越明显。 3．气锁现象时的示功图 是指大量气体进入泵内后，引起游动凡尔、固定凡尔均失效，活 塞对气体起压缩和膨胀的作用，泵排不出油。 4．供液不足时的示功图 沉没度小，供油不足，使液体不能充满工作筒。 下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当活塞遇到液面时，才 迅速卸载，所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。 5．油井出砂时的示功图 油井大量出砂，油流携带着砂子冲刺，载荷受砂卡原因呈不规则 毛刺现象；致使工作筒、活塞、凡尔等磨损，导致泵效降低，严重时 固定凡尔或游动凡尔砂卡或砂埋，直接影响泵效。 6．油井结蜡时的示功图 由于活塞上行时，泵内压力下降，在泵的入口处及泵内极易结 蜡，使油流阻力增大，光杆负荷增大，引起凡尔失灵或卡死凡尔、 活塞，堵死油管等现象。
7．抽油杆断脱时的示功图 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重 量，只是由于摩擦力才使载荷线不重合。 8．连抽带喷时的示功图 具有一定自喷能力的抽油井，抽汲实际上只起诱喷和助喷作用。 特点： 在抽汲过程中，游动凡尔和固定凡尔处于同时打开状态，液柱载荷 基本上加不到悬点，示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱 及抽汲流体的粘度。 9．固定凡尔漏失时的示功图 固定凡尔球和凡尔座配合不严，凡尔座锥体装配不紧，凡尔罩内落 入脏物或蜡卡着凡尔球等而造成的漏失，典型表现为加载和减载缓慢， 呈弧形，减载更严重。 10．游动凡尔漏失时的示功图 游动凡尔漏失时，活塞上冲程的有效冲程长度将减少，而下冲程 有效冲程长度将增加，漏失越严重，上冲程的有效冲程长度的减少和 下冲程长度的增加越厉害。 特点： 增载线的倾角比泵工作正常时为小，既左上角圆滑，漏失量越大，其圆滑程度愈厉害，增载线成为一圆弧线，卸载线比增载线陡。 11．双凡尔漏失时的示功图 在上冲程过程中，游动凡尔漏失起主导作用，使图形左上角和 右上角变圆，但负荷线能达到理论上负荷线。 在下冲程过程中，固定凡尔漏失起主导作用，使图形左下角和 右下角变圆，但下负荷线能降到理论下负荷线处，所以，示功图变 成两头尖圆。 12．油管漏失时的示功图 油管的丝扣连接未上紧，油管被磨损、腐蚀而产生破裂和孔洞时进入油管中的液体就会从这些裂缝、孔洞及未上紧处重新漏入油套环行空间。
节能灯产品节能灯产品基本半桥逆变电路分析基本半桥逆变电路分析 一、各元件的作用 FUSE 保险电阻：过电流和短路电流保护元件，抑制浪涌电流； L1，C1，C2：组成π型EMI 滤波器，减轻高频逆变电路产生的电磁干扰； D1，D2，D3，D4：组成桥式整流电路，将输入的交流变为直流； C3 滤波电容：将整流出的电压进行平滑滤波，使其接近直流电压； R1，C5：RC 积分电路，滤波后的电压经过R1对C5进行充电，提供DB3导通电压； DB3双向触发二极管：当 C5上的电压高于DB3的导通电压时，DB3导通， 向Q2的基极注入电流，使T2导通，电路起振后， DB3不再导通； D5：隔离启动电路和振荡电路，使振荡电流不会经过C5到地； R2，C4：C4为续流电容，R2为C4提供放电网络。当Q1和Q2在交替开关 的同时截止阶段，使灯丝有电流流过，C4通常为1000~3300pF ； R2，C4组成的放电网络同时避免两个三极管电流重叠，提供一个 死区时间。、
积分电容在启动时为触发管提供导通电压，电源电压经过R1对其进行充电,充电达到DB3的28V导通电压，下管导通. 移相电容，在上下管轮流导通工作过程当中，存在一个管子截止而另一个管子尚未导通的现象，而流过灯管的电流需要是连续的，利用电容电流可以突变的特性，把这一缺陷弥补上! 移相电容比较好!电容减小时电流滞后电压,三极管关断功耗加大,三极管打开时功耗减小,所谓电路呈感性;电容增加时电流超前电压,三极管关 断功耗减小,三极管打开时功耗增加,所谓电路呈容性.T5灯管管压 略高,启辉电容略小电路本身就接近中性,如果还是将移相电容容量 增加大会超成三极管滞后打开,三极管在因导通时有较高电压而产 生功耗!如T8T9灯管管压略低启辉电容略高,电路容易呈感性,如果 还是将移相电容容量减小会超成三极管超前打开,三极管在因关闭 时有较高电压而产生功耗!可能有朋友要说了,那我后面灯管的管压 和启辉电容选一定参数达到一定呈中性时就不是可以不用这个电 容了吗?那不行!我们这里讲的感容性是基波电流相对于矩形波电压 而言,矩形波内的高次谐波无法通过选频网络,经电感反势迭加到三 极管上,这样三极管有可能瞬态导通和关断时被硬性击穿!有时象 T5灯管不加移相电容时也没事,是因为管压过高时,高次谐波电流经 过高的管压强度大大减弱,三极管反而安全了!所以加一定容量的电 容也吸收了这些谐波,所以一定要加! 补充一点具体操作方法:用示 波器观看三极管的电流波形,调节该电容和磁环的参数就能使三极
多电平逆变器 摘要多电平逆变器及其相关技术的研究与应用,是现代电力电子技术的最新发展之一,它主要面向高压大容量的应用场合近年来,多电平逆变器的研究受到广泛重视,并得到了一定的应用。多电平逆变器输出端可以有更多级的输出电压波形,谐波含量小,波形更接近正弦波,逆变器性能更好,更适用于高压大容量的电力电子变换。总结和比较了多电平逆变器各种基本拓扑结构的特点,它们主要包括了:二极管钳位式、飞跨电容钳位式,电容电压自平衡式和联型式拓扑,并且分析了它们的优缺点。本文介绍了几种多电平逆变器调制方式。 关键字多电平逆变器拓扑结构调制策略 1引言 1.1 多电平逆变器的产生和发展背景 电力电子技术自20世纪50年代诞生以来,经过半个多世纪的飞速发展,至今已被广泛应用于电力系统、电机调速系统及各种电源系统等需要电能变换的领域。在低压小功率的用电领域,电力电子技术的各个方面己渐趋成熟,将来的研究目标则是高功率密度、高效率和高性能;而在高压大功率的工业和输配电领域,各个方面的技术正成为当今电力电子技术的研究重点。。大功率电力电子装置如电力系统中的高压直流输电(HVDC),以静止同步补偿器(STATCOM)和有源电力滤波器(APF)为代表的柔性交流输电技术(FACTS),以及以高压变频为代表的大电机驱动和大功率电源等需要能够处理越来越高的电压等级和容量等级,同时,为了满足输出电压谐波含量的要求,这些大功率电力电子装置还要能够工作在高开关频率下,并且尽量减少电磁干扰(EMI)问题。电力电子器件是电力电子装置的核心。在过去几十年里,以GTO、BJT、MOSFET为代表的自关断器件得到长足的发展,尤其是以IGBT、IGCI,为代表的双极性复合器件的惊人进步,使得电力电子器件向大容量、高频、易驱动、低损耗、智能模块化的方向发展。即便如此,在某些应用场合,传统的两电平电压源变换器拓扑,仍然不能满足人们对高压、大功率的要求。并且,以现有的电力电子器件的工艺水平,其功率处理能力和开关频率之间是矛盾的,往往功率越大,开关频率越低。所以为了实现高频化和低EMI的大功率变换,在功率器件水平没有本质突破的情况下,有效的手段是从电路拓扑和控制方法上找到问题的方案。现有的高压大功率变换电路归结起来可以分为5类。1、普通三相逆变器2、降压一普通变频一升压电路3、变压器祸合的多脉冲逆变器4、交一交变频电路5、多电平变换器。相对于其他的高压大功率变换电路,多电平变换器技术由于优点多，受到了越来越广泛的关注、研究和应用。
逆变电路的基本工作原理 1、S4闭合，S 2、S3断开时，负载电压uo为正S1；S 1、S4断开，S 2、S3闭合时，uo为负，把直流电变成了交流电。改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。图5-1 逆变电路及其波形举例电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io滞后于uo，波形也不同（图5-1b）。t1前：S 1、S4通，uo和io均为正。t1时刻断开S 1、S4，合上S 2、S3，uo变负，但io不能立刻反向。io从电源负极流出，经S 2、负载和S3流回正极，负载电感能量向电源反馈，io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io才反向并增大（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，也称换相。开通：适当的门极驱动信号就可使其开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断，一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。本章换流及换流方式问题最为全面集中，因此在本章讲述
1、器件换流利用全控型器件的自关断能力进行换流（Device Commutation）。 2、电网换流由电网提供换流电压称为电网换流（Line Commutation）。可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路，不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件。 3、负载换流由负载提供换流电压称为负载换流（Load Commutation）。负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流。图5-2 负载换流电路及其工作波形基本的负载换流逆变电路：采用晶闸管，负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入，直流侧串入大电感Ld， id基本没有脉动。工作过程：4个臂的切换仅使电流路径改变，负载电流基本呈矩形波。负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态，对基波阻抗很大，对谐波阻抗很小，uo波形接近正弦。t1前：VT 1、VT4通，VT 2、VT3断，uo、io均为正，VT 2、VT3电压即为uot1时：触发VT 2、VT3使其开通，uo加到VT 4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT 1、VT4换到VT
半桥逆变SNUBBER电路 描述：半桥逆变正负桥臂开关管关断时是硬关断，当负载电流很大时，开关管关断时di/dt 很大，由于线路存在分布电感，所以会引起很大的电压尖峰，如果不加缓冲电路抑制电压尖峰的产生，则开关管的电压规格必须比正常值高出许多，开关损耗也较大，当UPS功率很大时（额定电流很大），开关管的选取将变得异常困难；同时，过高的di/dt将产生严重的EMI。给半桥逆变的开关管增加关断缓冲电路可以降低di/dt、减小关断损耗，并能降低相应频段的EMI。 一、常用SNUBBER电路的种类 1、RC SNUBBER（如图1） 图1 2、RCD SNUBBER（如图2） 图2 3、变形的RCD SNUBBER电路（CLAMPING电路，如图3）
图3 二、SNUBBER电路的工作过程 （以RCD SNUBBER电路为例进行分析，只分析正半周的情况） 1、Q1开通后进入稳态，流过Q1的负载电流为I，此时U CS1=0，U CS2=2*V BUS（如图4， 红色箭头表示电流流向）。 图4 2、当Q1的栅极上加入关断信号，电流I通过Q1的C、E间的寄生电容流过，U CE1 升高，随之D S1开通，一部分电流转移到C S1成为C S1的充电电流，Q1上电流减小， C S2经R S2、R LOAD进行放电（如图5）。
图5 3、Q1完全关断（恢复阻断能力）后，U CE1大于正负BUS之和，D2开始正偏置，在 D2的正偏置电压没有达到其开通阈值电压之前不能及时导通，C S1继续过充电，C S2继续放电（如图6）。 图6 4、C S1仍然过充电，D2开始续流，负载电流I由正桥臂向负桥臂换流，C S2放电（如 图7）。
实验一 热网水力工况实验 一、实验目的 1．了解不同水力工况下热网水压图的变化情况，巩固热水网路水力工况计算的基本原理。 2．能够绘制各种不同工况下的水压图。 3．了解和掌握热网水力工况分析方法，验证热网水压图和水力工况的理论。 二、实验原理 在室外热水网路中，水的流动状态大多处于阻力平方区。流体的压力降与流量、阻抗的关系如下： 流体压降与流量的关系 2SV P =? 2V S H H =? 并联管路流量分配关系 3 2 1 3211: 1: 1::s s s V V V = 水力失调度 正常 变V V X = 正常 变 P P ??= 正常 变H H ??= 式中 P ?——管网计算管段的压力降，Pa ； H ?——管网计算管段的水头损失，mH 2O ； V ——网路计算管段的水流量m 3 /h ； S ——管路计算管段的阻力数，Pa/(m 3/h)2； H S ——管路计算管段的阻力数，mH2O/(m 3/h)2； 变 V — 工况变化后各用户的流量m 3/h ； 正常V — 正常工况下各用户的流量m 3/h ； 变 P ?，变H ?— 工况变化后各用户资用压力； 正常 P ?，正常H ?— 正常工况下各用户的资用压力； 三、实验设备及实验装置
1、测压玻璃管 2、阀门 3、管网（以细水管代替暖气片） 4、锅 炉（模型） 5、循环水泵 6、补给水箱 7、稳压罐 8、膨胀水箱 9、转子 流量计 图1 热网水力工况实验台示意图 四、实验步骤 1．运行初调节 先打开系统中的手动放气阀，然后启动水泵。待系统充满水，膨胀水箱水位到达所需的定压高度后，关闭阀门L，保持水箱水位稳定。调节供水干管和各支管（代表用户）的阀门，使各节点之间有适当的压差，待系统稳定后记录各点的压力和流量，并依此绘制正常工况水压图。 2．节流总阀门 缓慢关小供干管上的总阀门A，待系统稳定后，记录新工况下各点的压力和水流量，绘制新水压图，并与正常水压图进行比较。 3．节流供水干管中途阀门 将总阀A恢复原状，使水压图变回正常工况，不一定强求与原来的正常水压图完全吻合，待系统稳定后，记录下各点的压力和水流量。 将中途阀门C慢慢关小，待系统稳定后，记录新工况下各点的压力和水 流量，绘制 新水压图，并与正常水压图进行比较。 4．调节用户处阀门（可有开大、关小、完全关闭三种情况）将阀门C恢复原状，使水压图变回正常工况，记录本次正常水压图的各点压力与用户流量。
太原电力高等专科学校 《电厂热能动力装置》 专业建设方案 根据教职成【2011】11号《教育部财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》的精神，我们与国电榆次发电有限公司、山西信誉电力检修公司、山西国际电力公司以及山西电力建设四公司等单位进行了沟通，特制订本专业建设方案，通过两年重点建设，遵循电力企业“作风军事化、工作标准化、管理精细化”的要求，坚持“以人为本、立足电力行业”，积极推进校企合作，促进专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接、学历证书与职业资格证书对接、职业教育与终身学习对接，全面提升专业建设水平、条件装备水平和产业服务能力，大力培养高端技能型专门人才。 山西是全国最大的能源和重化工基地之一，是全国煤电基地之一，电力是山西支柱产业之一。 山西省人民政府《关于加快培育和发展战略性新兴产业的意见》中指出，将“新能源、新材料、节能环保、高端装备制造、现代煤化工、生物、煤层气、新一代信息技术、新能源汽车产业”为重点，推动战略性新兴产业快速发展，成为引领和带动转型跨越发展的重要力量。 随着山西区域经济发展方式转变和产业结构优化升级以及山西煤电基地的建设，需要大批“电厂热能动力装置”专业的高端技能型专门人才。 “电厂热能动力装置”专业就是针对以上产业、行业的主要岗位群而设置的专业，是为电力行业提供人才支撑的主要专业之一，这给“电厂热能动力装置”专业的发展带来了前所未有的机遇。太原电力高等专科学校的“电厂热能动力装置”专业是山西省高等专科学校中唯一的能源动力类优势特色专业。所以，重点建设“电厂热能动力装置”专业，努力将“电厂热能动力装置”专业打造成品牌专业，为我省构建现代产业体系和转变经济发展方式培养大批高端技能型专门人才，服务山西转型跨越发展，为山西的煤电基地建设提供有力的人力资源保障，符合电力产业的
摘要：多电凭高压变频器自诞生以来就在节能和环保方面体现出极高的价值，也引起了众多的学者进行研究。本文对多电平高压变频器的两种主要拓扑结构及其原理进行分析。 关键词：三电平；单元串联多电平；应用 About multi-level high-voltage converter topology of the two TANG Xin g Long LIU Hui Kang XIONG Wen SUN Kai（Wuhan University of Science a nd Technology College of Information Science and Engineering,Wuhan Hu bei 430081）Abstract: With high voltage inverter, since its birth in the ene rgy-saving and environmental protection reflects the high value, it also ca used a lot of academics for research. In this paper, the multi-level high-vo ltage converter topology of the two main structure and principles for analy sis.Key words: Level 3; Series multi-level unit; Application 1 前言 对于高压电动机，我们如果采用传统的三相六拍的结构变频器对电动机进行控制，由于电压过高，加上电力电子器件开关速度的提高，这样开关器件输出的值就会很大。由于电动机的绕组的中性点是不接地的，电动机每绕组对地存在分布电容，输出电压的变化相当于电容两端电压的变化，即对电容的频繁充放电，充放电对电动机定子绕组的绝缘将造成冲击，而且越大，冲击也越大。电压输出端的电压谐波很容易引起电动机发热而造成电机的损坏，再加上由于电力电子器件本身制造的原因很难达到我所需要的6KV或10KV的高压所以就必须对变频器的拓扑结构进行研究。 多电平变换器最早引起研究者的兴趣是在1980年的IEEEIAS年会上，日本长冈科技大学的A.Naba。等人提出了中性点钳位型（Neutral Point Clamped-NPC）的三电平电路结构[1]。基本思想是通过一定的主电路拓扑结构获得多级阶梯波形输出来等效正弦波。由于多电平变换器对功率逆变器件和控制电路要求都很高，最初并未受到太多关注。直到90年代，随着GTO, IGBT的成熟应用和IGCT, IEGT等新型全控型器件的先后出现，以及以DSP为核心的高性能数字控制技术的普及，多电平变换器的研究和应用才有了迅猛发展。目前已提出多种多电平电路结构，根据主开关器件的电压钳位方式，可将其分为二极管钳位型（Diode Clamped，又称中性点钳位型NPC）、电容钳位型（Capacitor Clamped）和单元级联型（Cascaded Multicell）三类[2]。 2 三电平变频器及其派生的方案 2.1 三电平变频器的工作原理
第5章逆变电路 主要内容：换流方式，电压型逆变电路，电流型逆变电路，多重逆变电路和多电平逆变电路。 重点：换流方式，电压型逆变电路。 难点：电压型逆变电路，电流型逆变电路。 基本要求：掌握换流方式，掌握电压型逆变电路，理解电流型逆变电路，了解多重逆变电路和多电平逆变电路。 逆变概念： 逆变——直流电变成交流电，与整流相对应。 本章无源逆变逆变电路的应用： 蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要逆变电路。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。 本章仅讲述逆变电路基本内容，第6章PWM控制技术和第8章组合变流电路中，有关逆变电路的内容会进一步展开 1换流方式 （1）逆变电路的基本工作原理 单相桥式逆变电路为例： S1～S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o为正S1；S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o为负，把直流电变成了交流电。改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。 图5-1 逆变电路及其波形举例 电阻负载时，负载电流i o和u o的波形相同，相位也相同。阻感负载时，i o滞后于u o，波形也不同（图5-1b）。
t1前：S1、S4通，u o和i o均为正。 t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，u o变负，但i o不能立刻反向。 i o从电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感能量向电源反馈，i o逐渐减小，t2时刻降为零，之后i o才反向并增大 （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，也称换相。 开通：适当的门极驱动信号就可使其开通。 关断：全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断，一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。 本章换流及换流方式问题最为全面集中，因此在本章讲述 1、器件换流 利用全控型器件的自关断能力进行换流（Device Commutation）。 2、电网换流 由电网提供换流电压称为电网换流（Line Commutation）。可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路，不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件。 3、负载换流 由负载提供换流电压称为负载换流（Load Commutation）。负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流。 图5-2 负载换流电路及其工作波形 基本的负载换流逆变电路： 采用晶闸管，负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入，直流侧串入大电感L d，i d基本没有脉动。 工作过程：
目录 摘要 (1) 第一章系统方案设计及原理 (2) 1.1、系统方案 (2) 1.2、系统工作原理 (2) 1.2.1、逆变电路的基本工作原理 (2) 1.2.2、单相半桥阻感负载逆变电路 (3) 1.2.3、单相半桥纯电阻负载逆变电路 (4) 1.3、IGBT的结构特点和工作原理 (4) 1.3.1、IGBT的结构特点 (4) 1.3.2、IGBT对驱动电路的要求 (6) 第二章硬件电路设计与参数计算 (7) 2.1、系统硬件连接 (7) 2.1.1、单相半桥无源逆变主电路如图下所示 (7) 2.2、整流电路设计方案 (8) 2.2.1、整流变压器的参数运算 (8) 2.2.2、整流变压器元件选择 (9) 2.2.3、整流电路保护元件的选用 (9) 2.3、驱动电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.1、IGBT驱动器的基本驱动性能.............................................. 错误!未定义书签。 2.3.2、驱动电路................................................................................ 错误!未定义书签。 2.4、触发电路设计方案........................................................................... 错误!未定义书签。第三章系统仿真.............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.1、建立仿真模型................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2、仿真结果分析................................................................................... 错误!未定义书签。第四章小结...................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................................................................................ 错误!未定义书签。