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电力电子技术第四章

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电力电子技术第4章 交流-交流变换电路习题和答案K

电力电子技术第4章 交流-交流变换电路习题和答案K

一、选择题4-1、（ C ）变流电路是把一种形式的交流变换成另一种形式交流电的电路。

A、交流-直流B、直流-交流C、交流-交流D、直流-直流4-2、只改变电压、电流大小或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为( A)电路。

A、交流电力控制B、变频C、交流调压电路D、交流调功电路4-3、在单相交-交变频电路中，要改变输出频率，必须改变两组变流器的( A)；要改变输出电压的幅值，就要改变变流电路工作时的( D )。

A、切换频率B、幅值C、电压D、控制角4-4、交-交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成(C)频率的交流电的变流电路。

属于(A)变频电路。

A、直接B、间接C、可调D、不可调4-5、电网频率为50Hz时，对6脉波三相桥式电路而言，交-交变频电路的输出上限频率约为( B )。

A、10HzB、20HzC、50HzD、100Hz二、填空题4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路等形式。

交-交；交-直-交4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。

对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。

相同；不同4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。

无环流4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。

输出星形三、问答题4-1、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。

而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。

电力电子技术-第4章逆变电路讲解

电力电子技术-第4章逆变电路讲解
（4）直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。
4.3.1 单相电流型逆变电路
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并抗电个采 电限应C谐联，压桥和用 压制称振谐谐波臂L负 （晶之式振波形、，载 呈闸为逆回在接R每换 容管容变构路负近桥相性开性电成对载正臂方）通小路并基上弦晶式。时失（联波产波闸，的谐但谐呈生。管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
4.2.1 单相电压型逆变电路
1、 半桥逆变电路 •（1）电路图
+
Ud 2
Ud
Ud 2
-
V1 io R L
u o V 2
a)
VD 1
VD 2
*导电方式：
V1，V2信号互补，
各导通180゜。
•半桥逆变电路有两个桥臂， 每个桥臂有一个可控器件和一 个反并联二极管组成。 •在直流侧接有两个相互串联 的足够大的电容，两个电容的 联结点是直流电源的中点。 •负载联结在直流电源中点和 两个桥臂联结点之间。
能否不改变直 流电压，直接进行 调制呢？为此提出 了导电方式二：
移相导电方式。
*导电方式二：移相调压 调节输出电压脉冲的宽度
采用移相方式调节逆变电路的输出电压
• 各IGBT栅极信号为180°正偏， 180°反偏，且V1和V2栅极信号互补， V3和V4栅极信号互补； • V3的基极信号不是比V1落后180°，
而是只落后q ( 0< q <180°)；
• 也就是：V3、V4的栅极信号分别比
V2、V1的前移180°-q 。
工作过程
•t1时刻以前V1，V4通，u0=ud, io 从 0 增加； •t1时刻V4断，V1，VD3续流，u0=0，io 下降； • t2时刻V1也关断，io 还未下降到0，于是VD2，VD3续流，u0=-ud。 •直到io过0变负，V2，V3通，u0=-ud, io从0负增加； •t3时刻V3断，V2，VD4续流，u0=0，io 负减小； • t4时刻V2也关断，io 还未减小到0，于是VD1，VD4续流，u0=ud。

电力电子技术第4章PPT课件

电力电子技术第4章PPT课件

如上图所示，输出电压的平均值Uo为
U o T 1 s0 toU nd d ttT o s0 n d ttT o sU nd D U d
(4-1)
式中 Ts—开关周期 D—开关占空比， D t on
Ts
9
Uo DUd
D ton Ts
改变负载端输出电压有3种调制方法：
1．开关周期Ts保持不变，改变开关管导通时
15
4.3 降压变换器
16
降压变换器也称为Buck变换器，正如名字 所定义的，降压变换器的输出电压Uo低于 输入电压Ud。
在实际应用中，有如下问题：
1．实际的负载应该是感性的。即使是阻性负载，也总有 线路电感，电感电流不能突变，因此，图4-1的电路可 能由于电感上的感应电压毁坏开关管。采用图4-3的电 路，则电感中储存的电能可以通过二极管续流释放给 负载；
11
12
图4-2(a)是脉宽调制方式的控制原理图。给定电压与实 际输出电压经误差放大器得到误差控制信号uco，该信 号与锯齿波信号比较得到开关控制信号，控制开关管 的导通和关断，得到期望的输出电压。
图4-2(b)给出了脉宽调制的波形。锯齿波的频率决定 了变换器的开关频率。一般选择开关频率在几千赫兹
第4章 直流-直流变换器
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
主要内容：
降压变换器、升压变换器、降压-升压变换器的 拓扑结构、工作原理、在电流连续和断续模式 下的各物理量之间的函数关系；
21
❖ 降压变换器的可能运行情况：
电感电流连续模式

电力电子技术第四章

电力电子技术第四章

电压型全桥逆变电路
电流型三相桥式逆变电路
逆变电路的分类 2 —— 根据电路的结构
电压型单相半桥逆变电路
电压型全桥逆变电路
带中心抽头变压器的逆变电路 三相电压型桥式逆变电路
3. 换流方式 换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称
为换流。
▪ 开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 ▪ 关断：
负载中点和电源中点间电压
u N N 1 3 ('u U N u V ' N u W ' ) N 1 3 (u 'U N u V N u W )N 负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是
uNN '1 3(uUN'uVN'uWN ) '
uUN uUN' uNN'
1
u UN'
uNN '3(uUN'uVN'uWN ) '
1 3U d
2U 3
d
1 3
U
d
三相电压型逆变电路负载等值电路
状态 电角度
1 0～60
2 60～120
3
4
5
6
120～180 180～240 240～300 300～360
导通 V5、V6、V1 V6、V1、V2 开关
负载 等值 电路
V1、V2、V3
V2、V3、V4 V3、V4、V5 V4、V5、V6
第四章 直流－交流变换器
直流－交流功率变换称为逆变。
逆变的概念
逆变——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。
本章讲述无源逆变。

电力电子技术第4章-习题答案

电力电子技术第4章-习题答案

第4章直流-交流变换器习题及答案第1部分:填空题1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。

2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。

适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。

3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。

4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。

5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。

为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。

6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。

7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。

8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有___3_____个桥臂导通。

电力电子技术-第4章逆变电路

电力电子技术-第4章逆变电路

ON
VD
14
VD
VD b)
VD
固定180°移相方波控制方式
思考2：在导电方式一下工作，如果要改变输出电 压的有效值（即幅值），应该采取什么样的方式？ ★只能靠改变输入直 流电压的大小来改变 输出电压的有效值。 能否不改变直流电 压，直接进行调制 呢？为此提出了导 电方式二：
移相导电方式。
课程回顾
uo S 4
图5-1 i 从电源负极流出，经 S S3流回正极，负载电 2、负载和 o t1时刻断开 St 、 S ，合上 S 、 S ， u 变负，但 u 1 1前： 4 S1、S4通， 2 3 o 和i o o 均为正 io不能立刻 电流从一条支路转移到另一条支路称为换流。 感能量向电源反馈， io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io 反向
负载提供能量。
VD V
2 2
• VD 1 或 VD 2 通时， i o 和 u o 反
a) uo Um O -Um io O t3 t4 t1 t 2 t5 t6 V1 V2 V1 V2 VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 b)
向，负载电感中贮藏的能量
向直流侧反馈。
t
• 输出电压 uo 为矩形波，幅
• 全桥逆变电路
*导电方式一： V1,V4同时通断；
uo Um O
V2,V3同时通断；
V1,V4与V2,V3信号 互补，各导电180 ゜。
-Um
io O t3 t1 t 2 V 14 VD
14
t
t4 t5 t6 V 23
23
t
V2
23
ON
V 14
14
VD
VD b)
VD
思考：在导电方式一下工作，如果要改变输出电压

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.4 电流型逆变电路

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.4 电流型逆变电路
电力电子技术(第5版) 第4章 无源逆变电路
4.4 电流型逆变电路
4.4.1 电流型单相桥式逆变电路
1、工作原理：
I0=当Id ；T1反、之T4，导I通0=，-IdT。2、T3关断时， T如4图和当T以42、.频4.T1率3（时fb交，）替则所切在示换负的开载电关上流管获波得形T1、。
输出电流波形为矩形波，与 电路负载性质无关，而输出电压 波形由负载性质决定。
③ 直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不 能反向，故可控器件不必反并联二极管。
④ 当用于交-直-交变频器且负载为电动机时，若交 -直变换为相控整流，则可很方便地实现再生制动。
导 通 顺 序 T1→T2→T3→T4→T5→T6， 依 次间隔60°，每个桥臂导通120°，每个 时刻上桥臂组和下桥臂组中都各有一个臂 导通。
输出电流波形与负载性质无关。
输出电压波形由负载的性质决定。
输出电流的基波有效值I01和直流电流Id 的关系式为：
图4.4.2 电流型三相桥式逆变 电路原理图
主电路开关管采用自关断器 件时，如果其反向不能承受高电 压，则需在各开关器件支路串入 二极管。
图4.4.1 电流型单相桥式逆变 电路及电流波形
4.4.1 电流型单相桥式逆变电路
2、参数计算：
将图4.4.1（b）所示的电流波形i0展开成傅氏级数,有
io
4Id
(sint
1 sin3t 3
1 sin5t 5
6 I01 Id 0.78Id
(4.4.4)
图4.4.3 电流型三相桥式逆变电路 的输出电流波形
4.4.3 电流型逆变电路的特点
① 直流侧接大电感，相当于电流源，直流电流基 本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

电力电子技术第4版第4章 无源逆变电路

电力电子技术第4版第4章 无源逆变电路
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要接LC 滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输出电压中的高次 谐波。 4、应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
电路工作原理：
全控型开关器件
TTTTT动T和之121214(和和和和有亦信TT3)驱TTTT无然号44343与构 构同 同驱动，互成成时时动信T两补2(一一通通信对号，T3对对、、号桥时即) 的桥桥断断臂，，T1臂臂各。反；驱和T2，, 交替导通180°。
①半桥式逆变电路； ②全桥式逆变电路； ③推换式逆变电路； ④其他形式：如单管晶体管逆变电路。
4.1.2 逆变电路的分类
（3）根据换流方式分类 ① 负载换流型逆变电路； ② 脉冲换流型逆变电路； ③ 自换流型逆变电路。
（4）根据负载特点分类
① 非谐振式逆变电路 ② 谐振式逆变电路
4.1.2 逆变电路的分类
输出电流波形为矩形波，与 电路负载性质无关，而输出电压 波形由负载性质决定。
主电路开关管采用自关断器 件时，如果其反向不能承受高电 压，则需在各开关器件支路串入 二极管。
图4.4.1 电流型单相桥式逆变 电路及电流波形
4.4.1 电流型单相桥式逆变电路
2、参数计算：
将图4.4.1（b）所示的电流波形i0展开成傅氏级数,有
图4.3.1 电压型半桥逆变电路 及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
2、工作原理：
在一个周期内，电力晶体 管 周正T1和偏T，2的半基周极反信偏号，各且有互半补。
若负载为纯电阻，在[0,π] 期 T2通π2截间 ，]期止，T间1，T截1，则有止T驱，u20有动则=U驱信ud0动。号=-信在导Ud号[通π。导，, 动 信信 号若号 ，负截 由载止于为，感纯尽性电管负感载T，1有中T驱的2无动电驱 流i。不能立即改变方向，于 是 D1导通续流，u0=－Ud /2 。

电力电子技术学习重点提示(第四章)

电力电子技术学习重点提示(第四章)

一、DC-DC 变换的控制方式
1.时间比控制 DC-DC 变换中采用最多的控制方式，它是通过改变斩波器的通、断时间而连续控制输 出电压的大小。即
（4-1）
式中
为斩波周期 ；
为斩波频率；
为导通比。可以看出，改
变导通比 即可改变输出电压平均值 U0，而 比控制又有以下几种实现方式：
的变化又是通过对 T、ton 控制实现的。时间
图 4-8 Boost 变换器
电流连续时，Boost 变换器的输入、输出电压关系为
（4-17）
因为
，故为升压变换关系。
若忽略电路变换损耗，输入、输出功率相等
式中 I 为输入电流 平均值，I0 为输出电流 平均值，则可求得变换器的输入、输出电流关 系为
（4-18） 因此电流连续时 Boost 变换器相当一个升压的“直流”变压器。
电流断续时，设电流在 δ1T 时刻断续，则输入输出可表示为：
（4-25）
（4-26）
3.Boost-Buck（升降压型）变换器
Boost -Buck 变换电路如图 4-11 所示，其特点是： （1）输出电压 U0 可以小于（降压） 、 也可以大于（升压）输入电压 E； （2）输出电压与输入电压反极性。
图 4-4 Buck 变换器
电流连续时，Buck 变换器的输入、输出电压关系为：
（4-2）
因
，
故为降压变换关系。
若忽略电路变换损耗，输入、输出功率相等，有
式中 I 为输入电流 i 系为
（4-3） 因此电流连续时 Buck 变换器完全相当于一个“直流”变压器。
输入输出电压与占空比公式：
单极性调制与双极性调制方式的比较： 1）双极性调制控制简单，只要改变 位置就能将输出电压从+E 变到-E；而在单极性调制方 式中需要改变晶体管触发信号的安排。 2）当 H 桥输出电压很小时，双极性调制每个晶体管驱动信号脉宽都比较宽，能保证晶体管 可靠触发导通。 单极性调制时则要求晶体管驱动信号脉宽十分狭窄， 但过窄脉冲不能保证晶 体管可靠导通。 3）双极性调制时四个晶体管均处于开关状态，开关损耗大；而单极性调制时只有两个晶体 管工作，开关损耗相应小

(完整)《电力电子技术》第四章习题解答

(完整)《电力电子技术》第四章习题解答

4—1.根据图4.3(a)所示电路，U s = 120V ，频率60Hz,L = 10mH ，R= 5Ω.计算并绘出随u s 变化电流i 。

解：由图可列微分方程：（1）cos()m u diLRi U wt dtφ+=+……………。

式中u φ为初相角,m U =2s U 其通解为：'''i i i =+ 其中:''ti Aeτ-= LRτ='i 为方程''cos()m u di LRi U wt dtφ+=+的特解。

故设 'm cos()i I wt θ=+， 其中m 2s I I = 代入（1）式有：m m cos()sin()cos()m u I R wt wLI wt U wt θθφ+-+=+…………。

(2）引入tan wLRϕ=,有： 22sin ()wL R wL ϕ=+ 22cos ()R R wL ϕ=+再令22()Z R wL =+，则（2）式可改写为：[]m m cos()sin()cos()sin()R wL I R wt wL wt I Z wt wt Z Z θθθθ⎡⎤+-+=+-+⎢⎥⎣⎦m cos()I Z wt θϕ=++于是得：m cos()I Z wt θϕ++=cos()m u U wt φ+ 因此有：m 22()m mU U I Z R wL ==+ u θφϕ=- 所以,特解'i 为：'cos()mu U i wt Zφϕ=+- 方程的通解为：cos()t mu U i wt Ae Zτφϕ-=+-+代入初始条件,由于(0)(0)0i i +-== 有:0cos()mu U A Zφϕ=-+ 于是：cos()mu U A Zφϕ=-- 故有:cos()cos()t m mu u U U i wt e Z Zτφϕφϕ-=+---波形图如下:4—2。

根据图4。

4（a ）所示电路，U s = 120V,频率60Hz ，L = 10mH ，U d = 150V 。

电力电子技术第4章

电力电子技术第4章
交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源 等电力电子装置其电路的核心部分都是逆变电路。
2
第4章 无源逆变电路
4.1 概述 4.2 电压型逆变电路 4.3 电流型逆变电路
4.4 谐振型逆变电路
3
4.1 概述
4.1.1 逆变器的分类 4.1.2 换流方式
4
4.1.1 逆变器的分类：
➢ 按相数：单相、三相 ➢ 按输入侧直流电源：电压型、电流型 ➢ 按接线方式：半桥式、全桥式、推挽式 ➢ 按换流方式：全控型开关器件换流逆变器、负载谐振式
u
o
U
m
O
t
-U m
i
o
tt
3
4
O
tt
tt
t
1
2
5
6
ON
V
V
1
2
V
V
1
2
VD VD
VD
VD
1
2
1
2
输出电流io波形和半桥电路 的io形状相同，幅值增加一倍
VD1 、V1、VD2、V2相继导 通的区间，分别对应VD1和VD4、 V1和V4、VD2和VD3、V2和V3 相继导通的区间
单相半桥电压型逆变电路工作波形
2
VD VD
VD
VD
1
2
1
2
• t3时刻io降为零时，VD2截止，V2开通，io开始反向并逐渐增大。
• t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，V2关断，VD1先导通续流，
t5时刻V1才开通。
25
u
o
U
m
O
t
-U m
i
o
tt
O
3

电力电子技术 第4章有源逆变电路

电力电子技术 第4章有源逆变电路

2018年9月25日
4.3
逆变电路的应用
分析可得整流后电机转子直流回路电压平衡方程式: Ud=Ui＋IdR (4-6)
设异步电机带动恒转矩负载在某一转速下稳定运行。现在要改变其 转速，可以通过控制逆变电路的逆变角β来实现。当β角增大时，逆 变电压Ui相应减小，但受机械惯性作用，电机转速不会立即变化， 所以Ud仍维持原值。这样，根据式(4-6)，转子整流回路电流Id就要 增大，转子电流和电磁转矩都会相应增大，而负载转矩未变，电机 做加速运动。在加速过程中，转子整流电压Ud随之减小，又使电流 Id减小，直到Ud、Ui与Id间依式(4-6)取得新的平衡为止。最后，电 机进人新的稳定运行状态，并以比原转速更高的转速运行。同理可 知，减小β角时，电机将降低转速运行。这就是以电力电子器件组成 的绕线转子异步电机电气串级调速系统的工作原理。
4.1
4.1.1
有源逆变电路
认识整流与逆变的关系
整流时能量是交流电网发出经过电路转换成 能量 直流电供给负载，如图4.1(a)所示。而逆变时 传递： 能量是直流电源（此电源或为电机或为直流 电池）经过电路转换成交流电返回给电网或 者给负载，如图4.1(b)所示。
2018年9月25日
4.1
有源逆变电路
4.1.2 有源逆变电路的工作过程 以卷扬机械为例，由单相全波整流电路供电给直流电 动机为动力，分析提升和下放重物两种工作情况。 1.提升重物时，变流器工作于整流状态 (0°≤α ≤ 90° )
L V1 a ud b V3 V4 + E 重物 M _ V2 + id T + u2 i2 R+ u1 -源自4.1有源逆变电路
4.1.2 有源逆变电路的工作过程 2.下放重物时，变流器工作于逆变状态(0°≤α ≤ 90°)

《电力电子技术》讲义第04章

《电力电子技术》讲义第04章

课题四单结晶体管触发电路前面已知要使晶闸管导通，除了加上正向阳极电压外，还必须在门极和阴极之间加上适当的正向触发电压与电流。

为门极提供触发电压与电流的电路称为触发电路。

对晶闸管触发电路来说，首先触发信号应该具有足够的触发功率（触发电压和触发电流），以保证晶闸管可靠导通；其次触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿要陡峭；最后触发脉冲必须与主电路晶闸管的阳极电压同步并能根据电路要求在一定的移相范围内移相。

图1—29所示为单相半波可控整流调光灯电路的触发电路，其方式采用单结晶体管同步触发电路，其中单结晶体管的型号为BT33。

单结晶体管图1-29 单结晶体管触发电路一．单结晶体管1．单结晶体管的结构单结晶体管的原理结构如图1－30（a）所示，图中e为发射极，b1为第一基极，b2为第二基极。

由图可见，在一块高电阻率的N型硅片上引出两个基极b1和b2，两个基极之间的电阻就是硅片本身的电阻，一般为2～12kΩ。

在两个基极之间靠近b1的地方合金法或扩散法掺入P型杂质并引出电极，成为发射极e。

它是一种特殊的半导体器件，有三个电极，只有一个PN结，因此称为“单结晶体管”，又因为管子有两个基极，所以又称为“双极二极管”。

(a)结构（b）等效电路（c）图形符号（d）外形管脚排列1－30 单结晶体管单结晶体管的等效电路如图1－30（b）所示，两个基极之间的电阻r bb=r b1+r b2，在正常工作时，r b1是随发射极电流大小而变化，相当于一个可变电阻。

PN结可等效为二极管VD，它的正向导通压降常为0.7V。

单结晶体管的图形符号如图1－30(c)所示。

触发电路常用的国产单结晶体管的型号主要有BT31、BT33、BT35，其外形与管脚排列如图1－30（d）所示。

其实物图、管脚如图1-31所示。

图1-31 单结晶体管实物及管脚2．单结晶体管的伏安特性及主要参数(1) 单结晶体管的伏安特性单结晶体管的伏安特性：当两基极b1和b2间加某一固定直流电压Ubb 时，发射极电流I e 与发射极正向电压U e 之间的关系曲线称为单结晶体管的伏安特性I e ＝f （U e ），试验电路图及特性如图1－32所示。

《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第4章习题答案

《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第4章习题答案

第4章思考题与习题4.1 什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

电压型逆变电路的主要特点是：（1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

（2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，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阻抗情况的不同而不同，其波形接近于三角波或正弦波。

（3）当交流侧为阻感性负载时，需提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了二极管。

（4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故功率的脉动是由交流电压来提供。

（5）当用于交—直—交变频器中，负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态，就必须向交流电源反馈能量。

因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给交—直整流桥再反并联一套逆变桥。

电流型逆变电路的主要特点是：（1）直流侧串联有大电感，相当于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

（2）因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。

（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二极管。

（4）当用于交—直—交变频器且负载为电动机时，若交—直变换为可控整流，则很方便地实现再生制动。

4.2 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。

电力电子技术_王兆安第五版_第4章

电力电子技术_王兆安第五版_第4章
➢ 输出相电流波形和负载性质无关，为正负各120° 的矩形波，线电流为阶梯波。
➢ 输出线电压波形和负载性质有关，若有电感，因 电感的作用，每次换相时会产生电压冲击。
（2）串联二极管式晶闸管逆变电路
（串联二极管式晶 闸管逆变电路）
①主要用于中大功率交 流电动机调速系统。 ②电流型三相桥式逆 变电路，输出波形与 全控型器件时一样。
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并电抗个采电限C应谐联压，桥和用压制称振谐波谐臂L负（晶之式振形波、，载呈闸为逆回接在R每换容管容变构路近负桥相性开性电成对正载臂方）通小路并基弦上晶式。时失（联波波产闸，的谐但谐呈。生管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
③各桥臂的晶闸管和 二极管串联使用。
④ 120°导电工作方式
⑤强迫换流方式，电 容C1~C6为换流电容。
重点分析：换流过程（因电容C，强迫换流）
➢电容器充电规律：对共阳极 晶闸管，它与导通晶闸管相 连一端极性为正，另一端为 负，不与导通晶闸管相连的 电容器电压为零
➢等效换流电容概念：分析从 VT1向VT3换流时，C13就是 C3与C5串联后再与C1并联的 等效电容.
※两个重要参数：
触发引前时间 :
t=t+ tb io超前于uo的 时间 :
t = t / 2 + tb
即为功率因数角。
4.3.2 三相电流型逆变电路（桥式）
（1）采用全控型器件GTO
基本工作方式是1200导电方式：每个臂一周期内 导电1200，每时刻上下桥臂组各有一个臂导通， 为横向换流。
三相电流型逆变输出特性（全控型器件）：

电力电子技术 第3版课件第4章

电力电子技术 第3版课件第4章

（2）交流调功电路或无触点开关电路对交流电源实现 通断控制，电路结构与相控交流调压类似。区别在于 调功电路仅在交流电过零时刻开关。在接通期间，负 载上承受的电压与流过的电流均是正弦波，仅仅表现 为负载通断。
交流调压和交流调功技术统称为交流开关控制技术 或交流电力控制技术。 （3）交-交变频电路也称直接变频电路（或周波变流 器），它不通过中间直流环节把电网频率的交流电直 接变换成不同频率的交流电的变换电路，包括相控式 交-交变频和矩阵式交-交变频。
4.2、交流调压电路
交流调压就是把固定幅值、频率的交流电变成幅值 可调的交流电。 （1）自耦变压器调压：输入输出电压波形如图4-1(a) 所示。 （2）相控式交流调压：用两只反并联晶闸管实现可 控双向开关，通过改变触发脉冲相位来调节输出电压， 如图4-1(b) 。 （3）斩控式交流调压：用全控型器件实现可控双向 开关，在图中阴影部分的时间内关断开关，在其他时 间内接通开关，如图4-1(c) 。
u
uu
uv
uw
(a) 0
t1 t 2 π
2π
t
ug (b)
61 2345
0
VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
(d)
VT1 VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
（e）uRU
t
uu
0
u RU
t
u
uu
uv
(a) 0 图43 /-π9 π
uw 2π
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
0
VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u
uu
uv
uw

电力电子技术——第四章

电力电子技术——第四章
第4章 无源逆变电路
逆变 有源逆变 无源逆变 逆变电路
把直流电变成交流电 交流侧接电网 交流侧直接和负载连接 一般指无源逆变电路
第4章 无源逆变电路
• 无源逆变电路：将直流电转换为频率、幅值固定 或可变的交流电并直接供给负载的逆变电路。
• 逆变电路应用广泛，在各种直流电池向交流负载 供时，就需要逆变电路。
4.2.1 单相半桥型逆变电路
• 每个桥臂有一个可控
器件和一个反并联二
极管组成。
+
• 在直流侧接有两个相
Ud 2
V1 VD1
互串联的足够大的电
io R L Ud
容，两个电容的联结
Ud
uo
2
VD2
点是直流电源的中点。 -
V2
• 负载联结在直流电源
中点和两个桥臂联结
点之间。
4.2.1 单相半桥型逆变电路
矩形波
4.2.3 三相电压型逆变电路
+
V1
V3
V5
Ud
VD
VD
VD
2
1
3
5
N'
A B
N
C
Ud
VD
VD
VD
2
4
6
2
V
V
V
-
4
6
2
• 180°导电方式：每桥臂导电角度180°,任一时刻有三个管子导通 • 纵向换流：同一相上下两臂交替导电，相互换流
+
V1
V3
V5
Ud 2
N'
A B
C
Ud
2
V
V
V
-
4
6
2
t3 t4
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路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。
4.2 电压型逆变电路
电压型逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或并联大电 容，直流侧电压基本无脉动。
(2)输出电压为矩形波，输出电 流因负载阻抗不同而不同。
(3)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。
❖ 逆变电路最基本的工作原理 ——改变两组开关切换频率， 可改变输出交流电频率。
❖ 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。
S1 io 负载 S3
Ud
S 2
uo
S 4
uo
a)
io
t1 t2
t
b) 逆变电路及其波形举例
2. 逆变电路的分类 逆变电路的分类 1 —— 根据直流侧电源性质的不同
电力电子技术 Power Electronics
苏鹭梅 sulumei@ 教3#，202室
第四章 直流－交流变换器
直流－交流功率变换称为逆变。
❖ 逆变的概念
逆变——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。
本章讲述无源逆变。
a)
b) 单相全桥逆变电路 的移相调压方式
3. 带中心抽头变压器的逆变电路 ▪ 交替驱动两个IGBT，经变压器 耦合，给负载加上矩形波交流电压。 ▪ 两个二极管的作用也是提供无 功能量的反馈通道。 ▪ Ud 和负载参数相同，变压器匝比 为1：1：1 时，uo和io波形及幅值 与全桥逆变电路完全相同。 ▪ 与全桥电路的比较： ✓比全桥电路少用一半开关器件。 ✓器件承受的电压为2Ud，比全桥 电路高一倍。必须有一个变压器 。
❖ 主要应用
▪ 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。
❖ 本章主要内容：
▪ 逆变电路的结构和工作原理（单相桥式、三相桥式逆 变电路）
4.1 逆变电路概述
1.逆变电路的基本工作原理
❖ 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
▪ 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。
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。
❖ 换流方式总结：
▪ 器件换流——适用于全控型器件。 ▪ 其余三种方式——针对晶闸管。 ▪ 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
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
V1 V 2
V1 V2
VD 1 VD 2
VD b)
1
VD 2
电流连续的作用，又称续流二极管。单相半桥电压型逆变电路 及其工作波形
1.半桥逆变电路
❖ 优点：电路简单，使用器件少。
❖ 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2， 且直流侧需两电容器串联，要控制
u o
S1 io 负载 S3
Ud
S 2
uo
S 4
io
t1 t2
t
a)
b)
逆变电路及其波形举例
▪ S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 ▪ S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
直流电 S1、S4闭合，S2、S3断开时电路和波形图 交流电
S2、S3闭合，S1、S4断开时电路和波形图
逆变电路的分类 2 —— 根据电路的结构
电压型单相半桥逆变电路
电压型全桥逆变电路
带中心抽头变压器的逆变电路 三相电压型桥式逆变电路
3. 换流方式 ❖ 换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称
为换流。
▪ 开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 ▪ 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
电压型全桥逆变电路
4.2.1 单相电压型逆变电路
1. 半桥逆变电路 2. 全桥逆变电路 3. 带中心抽头变压器的逆变电路
1.半桥逆变电路
❖ 工作原理
▪ V1和V2栅极信号在一周期内
各半周正偏、半周反偏，两者互
补，输出电压uo为矩形波，幅值 为Um=Ud/2。 ▪ 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
2. 电网换流（Line Commutation）
▪ 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。
3. 负载换流（Load Commutation）
由负载提供换流电压的换流方式。
4. 强迫换流（Forced Commutation）
两者电压均衡。
❖ 应用： ▪ 用于几kW以下的小功率逆变 电源。 ▪ 单相全桥、三相桥式都可看成 若干个半桥逆变电路的组合。
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t 2
t4
t5 t6
t
ON
V1 V 2
V1 V2
VD 1 VD 2
VD b)
1
VD 2
单相半桥电压型逆变电路 及其工作波形
2.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，幅值高出一倍。 ❖ 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。
直流侧是电压源 电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路 (并联电容） Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源 电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电 （串连电感） 路Current Source Type Inverter-VSTI
电压型全桥逆变电路
电流型三相桥式逆变电路
V1 V4
V2 V3
V1 V4
单相全桥逆变电路的输出电压
❖ 阻感负载时，还可采用移相得方 式来调节输出电压－移相调压。
▪ V3的基极信号比V1落后 θ （0＜ θ＜180 °）。V3、V4 的栅极信号分别比V2、V1的 前移180°－θ。输出电压是正 负各为θ的脉冲。 ▪ 改变θ就可调节输出电压。
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,因此安排在本章集 中讲述。
❖ 换流方式：
1. 器件换流（Device Commutation）
▪ 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。