第五章交流调压电路
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第五章直流一交流(DC—AC变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明,其中晶闸管元件VT1、VT4,VT2、VT3成对导通。
当VT、VT4导通时,直流电源E通过VT1、VE向负载送出电流,形成输出电压%左(+)、右(-),如图5-1 (a)所示。
当VT2、VT3导通时,设法将VT1、VT4关断,实现负载电流从VT1、VT4向VT a、VT3的转移,即换流。
换流完成后,由VT a、VT3向负载输出电流,形成左(-)、右(+)的输出电压%,如图5-1 (b)所示。
这两对晶闸管轮流切换导通,则负载上便可得到交流电压呦,如图5-1(c)波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率,改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
f;图5-1 DC —AC变换原理要使逆变电路稳定工作,必须解决导通晶闸管的关断问题,器件,在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
作用,只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有:(1)电网换流(2)负载谐振式换流(3)强迫换流即换流问题。
晶闸管为半控但导通后门极失去控制5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件,它们与外电路间必然有能量的交换,这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动,所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交一直一交变频电路中,直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待,但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同,逆变电路可分为两种类型:1.电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件,图电压源型逆变器有如下特点:1)直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节(滤波环节),构成逆变器低阻抗的电源内阻特性(电压源特性),即输出电压确定,其波形接近矩形,电流波形与负载有关,接近正弦。
4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?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。
当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通,而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。
4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合?答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。
因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。
组合方式有串联多重和并联多重两种方式。
串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。
当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
5-1简述图5-la 所示的降压斩波电路工作原理。
答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让V 导通一段时间on t 。
,由电源E 向L 、R 、M 供电,在此期间,Uo=E 。
然后使V 关断一段时间off t ,此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电,Uo=0。
一个周期内的平均电压0on offE t U t ⋅=⋅输出电压小于电源电压,起到降压的作用。
5-2.在图5-1a 所示的降压斩波电路中,已知E=200V ,R=10Ω,L 值微大,E=30V ,T=50μs ,ton=20μs ,计算输出电压平均值U o ,输出电流平均值I o 。