第4章 交流电力控制电路

交流电力控制电路引言交流电力控制电路是一种用于控制交流电源的电路，可在各种应用中实现电力的有效控制和调节。

本文将介绍交流电力控制电路的基本原理、主要组成部分和应用示例。

基本原理交流电力控制电路的基本原理涉及两个方面：交流电源和电力控制元件。

交流电源交流电源是交流电力控制电路的输入端，它提供交流电能以供电路使用。

一般来说，交流电源具有固定的电压和频率。

交流电源通常由发电机、变压器和整流电路组成。

发电机将机械能转化为电能，变压器将电能通过电磁感应原理传输和改变电压，而整流电路将交流电转换为直流电。

电力控制元件电力控制元件用于控制和调节交流电流。

常见的电力控制元件包括电阻、电容、电感和功率半导体器件，如晶闸管、可控硅和三极管。

这些元件通过改变电路中的电阻、电容和电感来调节电流和电压的大小和波形。

功率半导体器件则能够在高功率和高频率下实现交流电力的精细控制。

主要组成部分交流电力控制电路由以下主要组成部分构成：控制电路控制电路是交流电力控制电路的核心部分，它控制电力控制元件的操作和工作状态。

控制电路通常由逻辑电路和信号处理电路组成。

逻辑电路用于决策和控制电力控制元件的开关状态，信号处理电路则用于处理和转换输入输出的信号。

电力控制元件电力控制元件是交流电力控制电路的关键组成部分，它们负责调节和控制交流电的大小和波形。

电阻、电容和电感用于调节电路的阻抗，从而影响电流和电压的大小。

功率半导体器件则能够实现高功率和高频率的控制。

保护电路保护电路用于保护交流电力控制电路和相关设备的安全性。

它能够检测电路中的异常情况，如过流、过压和短路，然后采取相应的措施，如切断电源或降低电流。

交流电力控制电路广泛应用于许多领域，如电力系统、工业自动化、家庭电器和交通运输等。

以下是一些应用示例：电力系统在电力系统中，交流电力控制电路用于调节电源的输出电压和频率，以满足不同负载条件下的电力需求。

它还能够实现电力系统的保护和故障检测。

工业自动化在工业自动化中，交流电力控制电路用于控制和调节工业设备的电源和动力系统。

第2章 整流电路1. 解：α＝0︒时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。

在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。

因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-= ⎰-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t LU I =LU ω22=22.51(A)u d 与i d 的波形如下图：当α＝60°时，在u 2正半周期60︒~180︒期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180︒~300︒期间释放，因此在u 2一个周期中60︒~300︒期间以下微分方程成立：t U ti L ωsin 2d d 2d= 考虑初始条件：当ωt ＝60︒时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为：)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=L U ω222=11.25(A)此时u d 与i d 的波形如下图：U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)I d ＝(U d －E )/R ＝(77.97－60)/2＝9(A)I 2＝I d ＝9(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT ＝I d ∕2＝6.36（A ） 故晶闸管的额定电压为：U N ＝(2~3)×141.4＝283~424（V ） 晶闸管的额定电流为：I N ＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A ）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

交流电力控制电路交流调压电路在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路。

交流调功电路以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。

Ø交流电力控制电路交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。

一、交流电力控制电路 引言二、交流调压电路Ø 交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图1(a)）或双向晶闸（图1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便调节输出交流电压大小的目的。

图1 交流调压电路Ø 交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图2所示。

图2 交流调压电路控制方式（1）通断控制通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。

通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出非整数倍频率谐波。

如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。

一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。

（2）相位控制与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸管的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。

相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。

但输出电压波形非正弦，含有丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。

（3）斩波控制斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小交流调功电路利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断，来实现在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压即负载功率的目的。

交流电力控制电路和交交概述交流电力控制电路是用于控制交流电的流动和供给的电路系统。

它是电力系统中一个重要的组成部分，承担着保证电力供应稳定和安全运行的重要任务。

本文将介绍交流电力控制电路的原理、常用的控制电路以及其应用领域。

交流电力控制电路原理交流电力控制电路的原理基于交流电的特性和控制原理。

交流电是按照一定频率周期性变化的电流和电压，因此控制交流电的流动和供给就需要对电流和电压进行调节和控制。

通常使用的交流电力控制电路有以下几种原理：1. 直接控制原理直接控制原理是通过直接改变电路中的元件参数来实现对交流电的控制。

例如，通过改变电阻、电容或电感的值来调节电流和电压的大小。

这种原理通常适用于简单的交流电控制场景，但对于复杂的电力系统来说，直接控制原理的灵活性和精度有限。

2. 斩波控制原理斩波控制原理是通过控制开关元件的导通和断开来实现对交流电的控制。

例如，使用可控硅器件（如晶闸管）进行斩波控制，通过改变开关的导通角度和导通时间来调节电流和电压的大小。

斩波控制原理具有精度高、控制范围广的特点，适用于复杂的交流电力控制场景。

常用的交流电力控制电路1. 调压电路调压电路是用于调节交流电压的电路。

它通常使用可控硅器件作为开关元件，通过控制开关的导通角度和导通时间来调节交流电的电压大小。

调压电路被广泛应用于家用电器、工业电力设备等领域，用于调整电压以适应不同的工作需求。

2. 调频电路调频电路是用于调节交流电频率的电路。

它通常使用可控电感器件作为开关元件，通过改变开关的导通频率和导通时间来调节交流电的频率大小。

调频电路被广泛应用于电力通信设备、无线电广播等领域，用于调整频率以满足不同的通信需求。

3. 调相电路调相电路是用于调节交流电相位的电路。

它通常使用可控电容器件作为开关元件，通过改变开关的导通角度和导通时间来调节交流电的相位。

调相电路被广泛应用于力量控制系统、光学测量设备等领域，用于调整相位以满足不同的控制需求。

电力电子技术期末考试试题与答案电力电子技术试题第1章电力电子器件1.电力电子器件一般工作在__开关__状态.2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。

3。

电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加_保护电路__. 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况,电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_.6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_.7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ .9。

对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。

10。

晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。

11。

逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_(如何连接）在同一管芯上的功率集成器件.12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

13。

MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系,其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__.14。

电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。

15。

IGBT 的开启电压UGE（th)随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。

16。

按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质,可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。

第3章 直流斩波电路1．简述图3-1a 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t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。

然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。

一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。

输出电压小于电源电压，起到降压的作用。

2．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V ，T =50μs,t on =20μs,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。

解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80(V) 输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5(A)3．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH ，R =Ω，E M =10V ，采用脉宽调制控制方式，T =20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。

当t on =3μs 时，重新进行上述计算。

解：由题目已知条件可得：m =E E M =10010= τ=RL =5.0001.0=当t on =5μs 时，有ρ=τT = =τont =由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =>m所以输出电流连续。

此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25(V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =(A)I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ=由于11--ραρe e =1101.0015.0--e e =>m 所以输出电流仍然连续。

目录第1章电力电子器件 (1)第2章整流电路 (4)第3章直流斩波电路 (20)第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26)第5章逆变电路 (31)第6章PWM控制技术 (35)第7章软开关技术 (40)第8章组合变流电路 (42)第5 章逆变电路1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。

而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。

2．换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4 种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。

全控型器件采用此换流方式。

电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。

负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。

强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。

通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。

晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3 种方式。

3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。

答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是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。

直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，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。

③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。

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。

直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。