第五章交流调压电路

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 。

第五章交流电动机的工作原理及特性5.1、有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电动机的转差率为0.02，求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。

解：同步转速：n0=60f/p=60*50/2=1500r/min因为转差率：S=(n0-n)/ n0，所以转子转速：n=(1-S) n0=(1-0.02)*1500=1470r/min转子电流频率：f2=Sf1=0.02*50=1H Z5.2、将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？答：如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调，例如将B,C两根线对调，即使B相与C相绕组中电流的相位对调，此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3，因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转，与未对调的旋转方向相反。

5.3、有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min，电源频率为50H Z。

设在额定负载下运行，试求：①定子旋转磁场对定子的转速；②定子旋转磁场对转子的转速；③转子旋转磁场对转子的转速；④转子旋转磁场对定子的转速；⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。

解：因为三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的，故定子旋转磁场与转子旋转磁场实际上是同一个磁场。

因为转子转速n N=1470r/min，电源频率为50H Z，所以同步转速n0=1500r/min。

①定子旋转磁场对定子的转速为1500 r/min；②定子旋转磁场对转子的转速为30 r/min；③转子旋转磁场对转子的转速为30 r/min；④转子旋转磁场对定子的转速为1500 r/min；⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速为0 r/min。

5.4、当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？答：因为负载增加n减小，转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加，转子导体被磁感线切割的速度提高，于是转子的感应电动势增加，转子电流也增加，定子的感应电动势因为转子的电流增加而变大，所以定子的电流也随之提高。

第五章电力系统无功功率与电压调整①电力系统电压调整概述②电力系统无功功率平衡③电力系统中枢节点电压管理④电力系统电压调整措施⑤电压调整与频率调整的关系一、电力系统电压调整概述1、电压调整的必要性电力系统运行中各种电气设备和用电设备都是按照其额定电压设置制造的只有在额定电压下运行才能取得最佳的运行效果，并保证其使用寿命。

因此，电压是电力系统正常运行的重要性能指标之一，通过电压调整，使得电力系统各节点电压保持在允许的范围是电力系统运行的基本任务。

电压偏移过大给电力系统本身以及用电设备带来不良的影响：（1）工作效率下降，寿命降低；（2）电压过低引起工业产品出现次品；（3）电压过低引起电机发热；（4）电压过低引起电压和功率损耗增加；（5）电压过高引起设备绝缘受损、缩短设备使用寿命（6）可能引起系统电压崩溃。

一、电力系统电压调整概述虽然我们期望电力系统中各节点的电压保持在额定值，但是在实际电力系统运行中是无法做到的。

2、电力系统允许的电压偏移为什么呢？（1）设备及线路压降（2）负荷随机波动（3）系统运行方式改变由此可见，严格保证所有电气设备和用电设备在任何时刻的电压都为额定值几乎是不可能的。

因此，大多数设备都允许有一定的电压偏移。

电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围，例如:35kV 及以上供电电压正负偏移±5%;10kV及以下在±7%以内。

（不同的电压等级，不同的用户类型，允许的电压偏移范围也不一样）二、电力系统无功功率平衡1、无功功率负载和无功损耗电压是衡量电能质量的重要指标。

电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。

系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。

•异步电动机电压下降,转差增大,定子电流增大。

在额定电压附近，电动机的无功功率随电压升降而增减；而当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗无功损耗决定，随着电压下降反而上升。

单相交流调压课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单相交流调压电路的基本原理，掌握相关理论知识；2. 学生能掌握单相交流调压电路的电路图、元件及其功能；3. 学生能了解单相交流调压电路在实际应用中的重要性。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确绘制单相交流调压电路图；2. 学生能通过实验，验证单相交流调压电路的功能，具备一定的实践操作能力；3. 学生能运用所学知识，解决实际生活中的单相交流调压问题。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习单相交流调压电路，培养对电力电子技术的兴趣和热情；2. 学生在学习过程中，树立正确的安全意识，遵循实验操作规范；3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和沟通能力。

课程性质：本课程为电子技术专业课程，旨在帮助学生掌握单相交流调压电路的基本原理和实际应用。

学生特点：学生已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：教师需结合理论讲解、实验演示和实际操作，引导学生掌握单相交流调压电路相关知识，注重培养学生的实践能力和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，提高学生的综合素养。

二、教学内容1. 理论知识：- 介绍单相交流调压电路的基本原理；- 讲解单相交流调压电路的电路图、元件及其功能；- 分析单相交流调压电路在实际应用中的重要性。

2. 实践操作：- 演示单相交流调压电路的搭建与调试；- 学生动手实践，绘制单相交流调压电路图；- 学生分组进行实验，验证单相交流调压电路的功能。

3. 教学大纲安排：- 第一章：单相交流调压电路概述，介绍基本原理和元件功能；- 第二章：单相交流调压电路的电路图分析与绘制；- 第三章：单相交流调压电路的实验操作与功能验证；- 第四章：单相交流调压电路在实际应用中的案例分析。

4. 教学进度：- 第一章：2课时；- 第二章：2课时；- 第三章：3课时；- 第四章：2课时。

5. 教材章节及内容：- 教材第四章：电力电子器件及其应用；- 教材第五章：交流调压电路；- 教材第七章：电力电子电路在实际应用中的案例分析。

电路知识点总结pdf第一章电路基础知识1.1 电路的定义电路是指由电源、导线、电器元件（例如电阻、电容、电感等）等组成的通电路径。

在电路中，电流经过电器元件后可以被改变，不同的电路结构和元件组合可以实现不同的电学功能。

1.2 电路的基本元件电路中的基本元件包括电源、导线、电阻、电容和电感等。

电源用于提供电流，导线用于连接各个元件，电阻用于限制电流，电容用于存储电荷，电感用于储存电能。

1.3 电路的基本定律欧姆定律、基尔霍夫定律和法拉第定律是电路中的三大基本定律。

欧姆定律描述了电压、电流和电阻之间的关系，基尔霍夫定律描述了电路中的电流和电压的分布规律，法拉第定律描述了电感和电流之间的关系。

1.4 电路的分类根据电路中的元件和连接方式，电路可以分为直流电路和交流电路，串联电路和并联电路等不同类型。

第二章电阻电路2.1 电阻的基本性质电阻是电路中用于限制电流的元件，具有一定的电阻值。

电阻的电阻值与电阻本身的材料、长度和截面积等有关。

2.2 串联电阻和并联电阻串联电阻指多个电阻按照一定方向依次连接在一起，相同电流依次通过各个电阻，串联电阻的总电阻等于各个电阻的电阻之和。

并联电阻指多个电阻同时连接在一点上，电流依次分流通过各个电阻，并联电阻的总电阻等于各个电阻电阻值的倒数之和的倒数。

2.3 电阻的功率和能量利用电阻的电压和电流可以计算出电阻消耗的功率，电阻会将电能转换成热能，电阻的功率和电能的关系可以用来计算电阻的热效应。

2.4 电桥电桥是一种利用电阻比值测量未知电阻值的方法，常见的电桥有维恩桥和韦斯通桥等。

第三章电容电路3.1 电容的基本性质电容是电路中用于存储电荷和电能的元件，具有一定的电容值。

电容的电容值与电容本身的材料、形状和尺寸等有关。

3.2 并联电容和串联电容并联电容指多个电容同时连接在一点上，电荷依次分流通过各个电容，而串联电容指多个电容按照一定方向依次连接在一起，相同电压依次加在各个电容上。

工作原理：²u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a 进行控制就可以调节输出电压²正负半周a 起始时刻（a =0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的a 相等²负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同图4-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形Ø 数量关系负载电压有效值(4-1)负载电流有效值(4-2)晶闸管电流有效值(4-3)功率因数; ; (4-4)²输出电压与a 的关系：移相范围为0≤a ≤π。

a =0时Uo=U1，最大，a的增大，Uo降低，a =π时，Uo=0²λ与a 的关系：a =0时，λ=1，a 增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ降低第五章 交流调压电路第一节 单相交流调压电路一、电阻性负载图5-1 单相交流调压电路 图5-2电阻性负载单相交流调压电路工作波形在电源u 的正半周内，晶闸管V 1承受正向电压，当ωt ＝α时，触发V 1使其导通，则负载上得到缺α角的正弦半波电压， 当电源电压过零时，V 1管电流下降为零而关断。

在电源电压u 的负半周，V 2晶闸管承受正向电压，当ωt ＝π＋α时，触发V 2使其导通，则负载上又得到缺α角的正弦负半波电压。

持续这样的控制， 在负载电阻上便得到每半波缺α角的正弦电压。

改变α角的大小，便改变了输出电压有效值的大小。

设sin u t ω=, 则负载电压的有效值为从上式中可以看出，随着α角的增大，U o 逐渐减小; 当α＝π时，U o ＝0。

因此，单相交流调压器对于电阻性负载， 其电压的输出调节范围为0～U ， 控制角α的移相范围为0～π。

παπαπ-+==2sin 21RU R U I o o二、电感性负载图5-3 感性负载单相交流调压电路及波形由图5-3（b ）可知，晶闸管的导通角θ的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。

一个晶闸管导通时，其负载电流i o 的表达式为式中])sin()[sin(2tan ϕωαϕαϕωto e t ZU i ----=当ωt ＝α＋θ时，i o ＝0。