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电力电子第五版西安交大第三章考试重点

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西安交通大学《电力电子技术(第5版)》(试题及其解答)

西安交通大学《电力电子技术(第5版)》(试题及其解答)
1）如果采用全桥整流电路，并采用通态压降为 0.98V 的快恢复二极管，整 流电路整体工作效率是多少？
2）如果采用全波整流电路，并采用通态压降为 0.64V 的肖特基二极管，整 流电路整体工作效率是多少？
注：本题计算中忽略器件开关损耗。
第3页
第4页
西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准
6 有源逆变电路
无源逆变电路
采用
方法，在高频输出时采用 方法。
9．（4 分）零电压开关是指：
；零电流开关又
是指
。
二、简答（40 分） 1．（6 分）电力电子器件是如何定义的？同处理信息的电子器件相比，它的特点 是什么？ 2．（6 分）什么叫做多相多重斩波电路？什么叫做相数？什么叫做重数？试绘制
由基本升压斩波电路构成的二相二重斩波电路。
2 答：（a）要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应
大于变流器直流侧的平均电压；（3 分）
（b）要求晶闸管的控制角 >90°,使 Ud 为负值。（3 分） 3 答：三相桥式电压型逆变电路为纵向换流（1 分），因为电流在同桥臂上
下半桥之间换流（1 分）；三相桥式电压型逆变电路为横向换流（1 分），因
西安交通大学考试题
成绩
课程
学院 专业班号 姓名
电力电子技术 电气工程学院
考试日期 学号
2015 年 1 月 7 日
期中
期末
一、填空（29 分） 1．（3 分）电力电子技术是一门由________、_______、________三个学科交叉 而形成的。
2．（3 分） 电力电子器件一般工作在________状态。在通常情况下，电力电子
三 综合（33 分）
1.

西安交大王兆安《电力电子技术》复习总结修订版.pdf

西安交大王兆安《电力电子技术》复习总结修订版.pdf
2.4.1.1 GTO 的结构 （1）GTO 与普通晶闸管的相同点：是 PNPN 四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。 （2）GTO 与普通晶闸管的不同点：GTO 是一种多元的功率集成器件，其内部包含数十个甚至数百个供阳极的小 GTO 元， 这些 GTO 元的阴极和门极在器件内部并联在一起，正是这种特殊结构才能实现门极关断作用。
根据驱动信号的性质分类 （1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如 SCR、GTO、GTR。 （2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如 MOSFET、 IGBT。
根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如 MOSFET。 （2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。合而成的器件。如 IGBT。 5 半控型器件—晶闸管 SCR 将器件 N1、P2 半导体取倾斜截面，则晶闸管变成 V1-PNP 和 V2-NPN 两个晶体管。
第 3 章 整流电路
晶闸管的导通工作原理 （1）当 AK 间加正向电压 E A ，晶闸管不能导通，主要是中间存在反向 PN 结。 （2）当 GK 间加正向电压 EG ，NPN 晶体管基极存在驱动电流 I G ，NPN 晶体管导通，产生集电极电流 I c2 。 （3）集电极电流 I c2 构成 PNP 的基极驱动电流，PNP 导通，进一步放大产生 PNP 集电极电流 I c1 。 （4） I c1 与 I G 构成 NPN 的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的负反馈，这样 NPN 和 PNP 两个晶体管完全饱和，晶闸 管导通。
第 2 章 电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系 （1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。 （2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。 2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。 3 电力电子系统基本组成与工作原理 （1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。 （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。 （3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4 电力电子器件的分类

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案第二章电力电子器件2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。

低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。

2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：uAK>0且uGK>0。

2-3.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27晶闸管导电波形解：a)I d1=π21ππωω4)(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=ππωωπ42)()sin(21t d t I m=2m Iπ2143+≈0.4767I m b)I d2=π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=22m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=202)(21πωπt d I m=21I m2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I =157A，由上题计算结果知a)I m1≈4767.0I≈329.35，I d1≈0.2717I m1≈89.482/16b)I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314,I d3=41I m3=78.52-6GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益a1和a2，由普通晶阐管的分析可得,a1+a2=1是器件临界导通的条件。

西安交大电力电子技术ppt讲义_第3章_整流电路.

西安交大电力电子技术ppt讲义_第3章_整流电路.
p ww p appa I T 2 1a p(2 R U 2 sit) 2 n d (t) U 2 2 R 2 1 s2 i n (3-12)
☞变为压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等，
p ww p appa I I 21 a p(2 R U 2 sit) n 2 d (t) U R 2 2 1 s2 in (3-13)
i VD R f)
p-a
p+a
wt
施加反压使其关断，L储存的能量保
O u VT
wt
证了电流id在L-R-VDR回路中流通， g) 此过程通常称为续流。
O
wt
√若L足够大，id连续，且id波形接 近一条水平线 。
图3-4 单相半波带阻感负载有 续流二极管的电路及波形
9
3.1.1 单相半波可控整流电路
10
3.1.2 单相桥式全控整流电路
■带电阻负载的工作情况
◆电路分析
☞ 闸 管 VT1 和 VT4 组 成 一 对 桥 臂 ， a)
VT2和VT3组成另一对桥臂。
☞在u2正半周（即a点电位高于b点）
√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,
VT1、VT4串联承受电压u2。
√在a角处给VT1和VT4加触发
盾，在整流电路的负载两端并联一 个二极管，称为续流二极管，用
u2 b)
VDR表示。
uOd
w t1
wt
◆有续流二极管的电路
c)
☞电路分析
O
wt
id
√u2正半周时，与没有续流二极管
d) O
Id wt
时的情况是一样的。
i VT
Id
√当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版
直流斩波 逆变
编辑ppt
4
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、 电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形
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5
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子
☞采用全，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在
这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了
电子技术的一场革命。
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10
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代
☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使
现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
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11
1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
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13
1.3 电力电子技术的应用

西安交通大学-电力电子技术-第五版-王兆安-第3章-直流斩波电路

西安交通大学-电力电子技术-第五版-王兆安-第3章-直流斩波电路

西安交通大学-电力电子技术-第五版-王兆安-第3章-直流斩波电路第3章直流斩波电路3.1基本斩波电路3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路本章小结第3章直流斩波电路·引言直流斩波电路（DC Chopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）。

一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流。

电路种类6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。

复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。

多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。

3.1基本斩波电路3.1.1降压斩波电路3.1.2升压斩波电路3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路3.1.4Sepic斩波电路和Zeta 斩波电路电路结构全控型器件若为晶闸管，须有辅助关断电路。

续流二极管负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。

降压斩波电路（Buck Chopper)工作原理c)电流断续时的波形EV +-MRLVD i oE Mu oi Gt ttO O O b)电流连续时的波形T Ei G t ont offi oi 1i 2I 10I 20t 1u oO OO tttT E E i G i G t on t off i o t x i 1i 2I 20t 1t 2u o E Ma) 电路图图3-1降压斩波电路得原理图及波形t =0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o =E ，负载电流i o 按指数曲线上升。

t =t 1时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压u o 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。

通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。

动画演示。

数量关系电流连续负载电压平均值：EE Tt E t t t U α==+=onoff on on o （3-1）RE U I Mo o -=（3-2）t on ——V 通的时间t off ——V 断的时间a--导通占空比电流断续，U o 被抬高，一般不希望出现。

西安交通电工技术题解第三章完整

西安交通电工技术题解第三章完整(可以直接使用，可编辑优质资料，欢迎下载）第三章习题3.1解：（1）s rad /314=ω ，Hz f 5023142===ππω ，s fT 02.01== V U m 380= ，V U U m 2202==，3πϕ=u （2）波形图相量图 060220∠=•m U（3）060380∠=•m U ， 060220∠=•U3.2解：（1）电流滞后于电压 00075)30(45=--=-=∆i u ϕϕϕ（2）045220j eU =• ，03010j e I -•= 045220∠=•U ，03010∠=•I波形图π/3+1 +j •U 0相量图（3）若电流的方向相反，则电流的相位超前电压600，波形图和相量图可雷同作出。

3.3解：根据题意，0cos 220=•U ，220=•U ，00220∠=•U 01451025254sin 104cos10∠=+=+=•j j I ππ 002902424)90sin(24-∠=-=-=•j I3.4解：根据题意，)60sin 60cos 22000j U +=•（ )]1.53sin()1.53[cos(5001-+-=•j I)]87.126sin()87.126[cos(5002-+-=•j I3.5解：14.310103143=⨯⨯==-L X L ωΩ A j jX U I L 003006.7014.360220-∠=∠==•• ，A I 03.99206.70max =⨯= )]30314sin(03.990-=t i ，var 41.1506.70220K UI Q =⨯==最大磁场能量即无功：var 41.15K Q =3.6解：030310∠=•m U ， 7.1322431410116j j C j jX C -=⨯⨯-=-=-ω A j jX U I C m m 00120336.27.13230310∠=-∠=-=•• ，A I m 336.2= 300450+1•U •Ivar 1.3622336.22310=⨯==UI Q ，)120314sin(336.20+=t i 最大磁场能量即无功：var 1.362=Q3.7解：根据题意，||Z U I = ，即 22)314(1638003.0L += ，解得 H L 34.40= Ω==k L X L 67.12ω ，W R I P 0144.02== ，ϕcos UI P =， 0013.003.03800144.0cos =⨯==UI P ϕ var 4.11tan 0144.0tan ===ϕϕP Q3.8解：根据题意，2404210=⨯==••R I U ab ，t u ab 3sin 40= 26023210j jX I j U L ab =⨯⨯==•• ，)903sin(600+=t u bc 069.12399.50]260240[][-∠=+-=+-=-=••••j U U U U bc ab ca ca)69.1233sin(11.720-=t u ca3.9解：根据题意（1）Ω=+=+=3202030021R R R ，4715.1314j j L j jX L =⨯==ω 081.5543.569471320∠=+=+=j jX R Z L00081.55386.081.5542.5690220-∠=∠∠==••Z U I ，A I 386.0= （2）V IR U R 91.115300386.011=⨯== ，0181.5591.115-∠=•R U 0027585.3197.181)47120(81.55386.0)(∠=+⨯-∠=+=••j jX R I U L RL这两个电压加起来等于220V（3）W R I P 68.47320386.022=⨯==3.10解：（1）ϕcos UI P = ，8545.05220940cos =⨯==UI P ϕ Ω===445220||I U Z Ω==6.37cos ||ϕZ r ,ϕωsin ||Z L =H Z L 073.0100sin 44sin ||===πϕωϕ (2) A R V I 115.01005.112=== , r 和L 组成的|Z| Ω===100115.05.11||3I V Z , 22)sin 5.11()cos 5.115.11(20ϕϕ++= 解得，512.0cos =ϕ ， Ω==2.51cos ||ϕZ r ，ϕωsin ||Z L X L == H Z L 274.0sin ||==ωϕ（3）V R I V 350100035.03=⨯== ，r 和L 组成ZΩ===35001.0350||2I U Z ， 22)sin 1.0()cos 1.035.0(4.0ϕϕ++= 393.0cos =ϕ ，Ω=⨯==1375393.03500cos ||ϕZ rϕωsin ||Z L X L == ，H Z L 25.10sin ||==ωϕ3.11解：根据题意，由R 和C 组成的Z 为C jR ω1-，则有 RC ω160tan 0= ，F R C μω219.060tan 3148400160tan 100=⨯⨯== V j U 354.0|10219.031418400|21840060=⨯⨯-⨯=-3.12解：（a ）A 表读数为1A（b ）V 表读数为30V（c ）V 表读数为40V（d ）A 表读数为5.66A3.13解：（1）A 0表读数为 A 108622=+（2）268Z R = ，R Z 342=时电流表读数最大，此时为8+6=14A （3）268Z jX L -= ，L jX Z 342-=时，A 0表读数最小，此时读数为2A (4)此时A 2表读数为0。

电路第五版第三章ppt课件

KCL(以流出结点a为正) KVL
a: -I1-I2+I3= 0
I1R1-I2R2+E2-E1=0 I3R3-E2+I2R2= 0
编辑版pppt
18
I1 R1 E1
a I2 R2 E2
b
I3
KVL
R3
I1R1-I2R2+E2-E1=0 I3R3-E2+I2R2= 0
I1R1-I2R2=E1-E2
I3R3+I2R2= E2
Rkk: 自电阻(为正) ，k =1 , 2 , , l
Rjk: 互电阻
+ : 流过互阻的两个回路电流方向相同 - : 流过互阻的两个回路电流方向相反
0 : 无关
网孔电流法：对平面电路，若以网孔为独立回路， 此时回路电流也称为网孔电流，对应 的分析方法称为网孔电流法。
编辑版pppt
27
例1 用回路法求各支路电流。
- R2il1+ (R2 +R3) il2 =uS2
R21 il1+R22 il2= uSl2
编辑版pppt
25
推广到 l 个回路
R11il1+R12il2+ …+R1l ill=uSl1
R21il1+R22il2+ …+R2l ill=uSl2 …
其中
Rl1il1+Rl2il2+ …+Rll ill=uSll
R5
iR出= iS入
0
i1+i2+i3+i4=iS1-iS2+iS3
-i3-i4+i5=-iS3
例
iS3 un1 1 i3
un2 R3 2

《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版


图1-4 AB变频器
15
1.3 电力电子技术的应用
◆交通运输 ☞电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的 直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流 斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电 力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆 中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。 ☞电动汽车的电机依靠电力电子装置进行电力变换和驱 动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高 级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器 驱动并控制。 ☞飞机、船舶和电梯都离不开电力电子技术。
53232静态特性正常工作时的特性当晶闸管承受反向电压时不论门极是否有触发电流晶闸管都不会导通当晶闸管承受正向电压时仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通晶闸管一旦导通门极就失去控制作用不论门极触发电流是否还存在晶闸管都保持导通若要使已导通的晶闸管关断只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下
10
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代 ☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使 之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且 其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基 础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立 的。 ☞晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不 能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电 路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。 晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实 现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
交流（AC）
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、 电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形

西安交通大学《发电厂电气部分(高起专)》第三章 期末考试拓展学习6

西交《发电厂电气部分》（高起专）第三章电气主接线及设计电抗器的作用：依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器叫电抗器。

电抗器常用作限流、稳流、降压、补偿、移相等。

按用途分为以下几种:1.限流电抗器---又叫串连电抗器.补偿电容器组回路中串入电抗器后,能抑制电容器支路的高次谐波,降低操作过电压,限制故障过电流。

2.并联电抗器---一般接于超高压输电线的末端和地之间,起无功补偿作用。

3.消弧电抗器---又称消弧线圈.接于3相变压器的中性点与地之间,用以在3相电网的1相接地时供给电感性电流,以补偿流过接地点的电容性电流,消除过电压。

4.起动电抗器---与电动机串连,限制其起动电流。

5.电炉电抗器---与电炉变压器串连,限制其短路电流。

6.滤波电抗器---用于整流电路,以减少电流上纹波的幅值;可与电容器构成对某种频率共振的电路,以消除电力电路某次谐波的电压或电流.。

220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。

可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。

超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括：（1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。

（2）改善长输电线路上的电压分布。

（3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。

（4）在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。

（5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

（6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。

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6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路 ◆分为三相三线和三相四线两种情况。 ◆三线四相 ☞相当于三个单相交流调压电路的组合， 三相互相错开120°工作。 ☞基波和3倍次以外的谐波在三相之间流 动，不流过零线，3的整数倍次谐波是同相位 的，不能在各相之间流动，全部流过零线。 ☞当=90°时，零线电流甚至和各相电流 的有效值接近。 ◆三相三线带电阻负载时的工作原理 ☞任一相导通须和另一相构成回路，因此 电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲 或宽脉冲触发。 ☞触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路 一样，为VT1~ VT6,依次相差60°。
4/53
6.1.1 单相交流调压电路
■电阻负载 ◆工作过程 ☞在交流电源u1的正半周和负半周，分别对VT1 和VT2的开通角进行控制就可以调节输出电压。 ◆基本的数量关系 ☞负载电压有效值Uo
wt
U
o
u1 O uo

1



2 U 1 sin w t

2
d w t U 1
1 2
0 . 697
12/53
6.1.1 单相交流调压电路
■单相交流调压电路的谐波分析 ◆带电阻负载时，对负载电压uo进行谐波分析
u o (w t )
(a
n 1 , 3 , 5 ,

n
cos n w t b n sin n w t )
(6-12)
Hale Waihona Puke 式中a1 2U 1 2 (cos 2 1 )
图6-10 不同角时负载相电压波形 a)=30° b)=60° 18/53
6.1.2 三相交流调压电路
√90°≤<150°范围内，电路处于 两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交 替状态，每个晶闸管导通角度为 300°-2，而且这个导通角度被分割 为不连续的两部分，在半周波内形成 两个断续的波头，各占150°-。 ☞谐波分析 √电流谐波次数为6k±1(k=1，2， 3，…)。 √谐波次数越低，含量越大。 √和单相交流调压电路相比，没有 3倍次谐波，因为三相对称时，它们 不能流过三相三线电路。
第6章 交流交流变流电路
6.1 交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路 6.3 交交变频电路 6.4 矩阵式变频电路 本章小结
引言
■交流-交流变流电路：把一种形式的交流变成另一种形式 交流的电路。 ■交流-交流变换电路可以分为直接方式（即无中间直流环 节）和间接方式（有中间直流环节）两种。
■直接方式 ◆交流电力控制电路：只改变电压、电流或对电路的通 断进行控制，而不改变频率的电路。 ◆变频电路：改变频率的电路。
2U 1 sin( w t ) sin( ) e Z sin cos( 2 ) cos
wt
tg

2
d( w t )


(6-9)
7/53
6.1.1 单相交流调压电路
☞负载电流有效值Io
Io 2 I VT
u1
O iG1 O iG2 O io
wt
wt
iT1

wt
O iT2 图4-5 图6-5 <时阻感负载交流调压电路工作波形
wt
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6.1.1 单相交流调压电路
◆例6-1 一单相交流调压器，输入交流电压为220V，50Hz，负载为电阻电感， 其中R=8W，XL=6 W。试求=/6、/3时的输出电压、电流有效值及输入功率 和功率因数。 解：负载阻抗及负载阻抗角分别为：
Z
arctan(
R X
2
2 L
10
) 0 . 6435 36 . 87
X
R
L
) arctan(
6 8
因此开通角的变化范围为： 即

0 . 6435 ①当=/6时，由于<,因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整 的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为
b1
2U 1 2
sin
2 2 ( )
an
2U 1 1 1 cos( n 1 ) 1 cos( n 1 ) 1 n 1 n 1
(n=3,5,7,…)
bn
2U 1 1 1 sin( n 1 ) sin( n 1 ) n 1 n 1

VT1
sin( ) sin( ) e
tg
(6-7)
图6-2 阻感负载单相交流 调压电路及其波形 6/53
6.1.1 单相交流调压电路
以为参变量，利用式(6-7)可以把和 的关系用图6-3的一簇曲线来表示。 ◆基本的数量关系 ☞负载电压有效值Uo
Uo U1 1




( 2 U 1 sin w t ) d ( w t )
2

1 2
sin
2 sin( 2 2 ) (6-8)
图6-3 单相交流调压电路以 为 参变量的和关系曲线
☞晶闸管电流有效值IVT
I VT 1 2 U1 2 Z



图6-9 a)星形联结
17/53
6.1.2 三相交流调压电路
☞把相电压过零点定为开通角的起 点，三相三线电路中，两相间导通时 是靠线电压导通的，而线电压超前相 电压30°，因此角的移相范围是 0°~150°。 ☞根据任一时刻导通晶闸管个数以及 半个周波内电流是否连续可将 0°~150°的移相范围分为如下三段 √0°≤<60°范围内，电路处于三 个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交 替状态，每个晶闸管导通角度为 180°-,但=0°时是一种特殊情况， 一直是三个晶闸管导通。 √60°≤<90°范围内，任一时刻都 是两个晶闸管导通，每个晶闸管的导 通角度为120°。
基波
In/I * / %
60 40 20
3次 5次 7次
0
60
120
180
触发延迟角 /( ° )
图6-6 电阻负载单相交流调 图4-6 压电路基波和谐波电流含量 14/53
6.1.1 单相交流调压电路
■斩控式交流调压电路 ◆工作原理 ☞用V1，V2进行斩波控制，用V3， V4给负载电流提供续流通道。 ☞设斩波器件（V1，V2）导通时 间为ton，开关周期为T，则导通比 =ton/T ，通过改变来调节输出电压。 ◆电源电流的基波分量是和电源电 压同相位的，即位移因数为1，电源电 流中不含低次谐波，只含和开关周期 T有关的高次谐波，这些高次谐波用 很小的滤波器即可滤除，这时电路的 功率因数接近1。
O 图6-1 电阻负载单相交 流调压电路及其波形
wt
☞功率因数

P S U oIo U 1Io U
o

1 2
sin 2

U1
(6-4) 5/53
6.1.1 单相交流调压电路
◆的移相范围为0≤≤，随着的增大，Uo 逐渐降低，逐渐降低。 ■阻感负载 ◆工作过程 ☞若晶闸管短接，稳态时负载电流为正 弦波，相位滞后于u1的角度为，当用晶闸管 控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更 为滞后。 1 ☞设负载的阻抗角为 tg (w L / R ) ，稳态 时的移相范围应为≤≤。 ☞在wt=时刻开通晶闸管VT1，可求得 导通角，即
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6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路
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6.1 交流调压电路²引言
■把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就 可以控制交流输出。 ■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。 ◆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。 ■应用 ◆灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 ◆异步电动机软起动。 ◆异步电动机调速。 ◆供用电系统对无功功率的连续调节。 ◆在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电 压。
图6-9 三相交流调压电路 b)支路控制三角形联结
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6.2 其他交流电力控制电路
6.2.1 交流调功电路 6.2.2 交流电力电子开关
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6.2.1 交流调功电路
uo 2 U1 M 2N 导通段 = M
In/I0m 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
3

sin(

0 . 6435 ) sin(

3

3 解上式可得晶闸管导通角为：
0 . 6435 ) e tan
2 . 727 156 . 2
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6.1.1 单相交流调压电路
I VT U1 2 Z
220 2 10

sin cos( 2 ) cos
I
in

I
o

220 Z
22 ( A )
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6.1.1 单相交流调压电路
P
功率因数为

Pin U 1I o 3872 220 22 0 .8
in

I
2 in
R 3872 (W )
实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。 ② 时，先计算晶闸管的导通角，由式（6-7）得
sin 2

o
(6-1)
☞负载电流有效值Io
wt
Io
U
O
i
o