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电力电子技术第四章【精选】

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电力电子技术第4章PPT课件

电力电子技术第4章PPT课件

可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，把a - b代
入式（3-65）、式（3-66）和式（3-68），便可得EM、n与
Id的表达式。三相半波电路为例：
sin(7 - b q -) - sin(7 - b -)e-qctan
EM 2U2 cos 6
6 1- e-qctan
(4-11)
n EM Ce
4.5 有源逆变电路应用举例 直流可逆电力拖动系统
两套变流装置反并联连接的可逆电路的相关概念和结 论：
环流是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。
正向运行时由正组变流器供电；反向运行时，则由反组变 流器供电。
根据对环流的处理方法，反并联可逆电路又可分为不同的
控制方案，如配合控制有环流（a b ）、可控环流、逻
逆变电流断续时电动机的机械特性，
a 增大方向
与整流时十分相似：
理想空载转速上翘很多，机械特 性变软，且呈现非线性。 逆变状态的机械特性是整流状态 的延续。
纵观控制角 a变化时，机械特性得
变化。
第1、4象限中和第3、2象限中的特
a '增大方向
b '增大方向
反组变流器
n
b'1
b'2
b'3
b'4
a
'=b
'=
2021年5月14日
1
第1页/共53页
4.1 逆变的概念
3) 逆变产生的条件 单相全波电路代替上述发电机
单相全波整流和逆变动画
电
交 流 电 网 输 出 电
ud a
u
10
u
20
u
10
U >E
dM

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

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。

电力电子技术试题(第四章)

电力电子技术试题（第四章）一、填空题1、GTO的全称是，图形符号为；GTR的全称是，图形符号为；P-MOSFET的全称是，图形符号为；IGBT 的全称是，图形符号为。

33、门极可关断晶闸管、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘门极晶体管。

2、GTO的关断是靠门极加出现门极来实现的。

33、负信号、反向电流。

3、大功率晶体管简称，通常指耗散功率以上的晶体管。

34、GTR、1W。

4、功率场效应管是一种性能优良的电子器件，缺点是和。

35、电流不够大、耐压不够高。

二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分）1、大功率晶体管的放大倍数β都比较低。

（√）2、工作温度升高，会导致GTR的寿命减短。

（√）3、使用大功率晶体管时，必须要注意“二次击穿”问题。

（√）4、同一支可关断晶闸管的门极开通电流和关断电流是一样大的。

（×）5、电力晶体管的外部电极也是：集电极、基极和发射极。

（√）6、实际使用电力晶体管时，必须要有电压电流缓冲保护措施。

（√）7、同一支可关断晶闸管的门极开通电流比关断电流大。

（×）8、电力场效应晶体管属于电流型控制元件。

（×）9、绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。

（√）三、单项选择题把正确答案的番号填在括号内（每小题1分，共10分）1、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（）。

A、GTRB、 MOSFETC、、IGBT2、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最小的是（）。

A、GTRB、MOSFETC、IGBT3、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的是（）。

A、GTRB、 MOSFETC、、IGBT4、能采用快速熔断器作为过电流保护的半导体器件是（）。

A、GTOB、GTRC、IGBT。

5、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）、最慢的是（）。

A、GTOB、GTRC、MOSFET6、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是。

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 第4章 习题集答案

第四章 交流电力控制电路和交交变频电路 1、一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α =0 时输出功 率为最大值，试求功率为最大输出功率的 80% ，50%时的开通角α。 解：α=0 时的输出电压最大，为
U o max
此时负载电流最大，为
1 ( 2U 1 sin t ) 2 dt U 1 0
Po max I
功率因数为：
2 o max
220 R 37.532( KW ) R37532 0.6227 U 1 I O 220 273.98
实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即
cos 0 .6227
60 .54
同理，输出功率为最大输出功率的 50%时，有：
U o 0.5U 1
又由
U O U1
解得：
sin 2 2
90
2、一单相交流调压器，电源为工频 220V ，阻感串联作为负载，其中 R=0.5 ΩL=2mH, 试求①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功 率因数；④当α=
时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2
解：①负载阻抗角为：
arctan(
l 2 50 2 10 3 ) arctan( ) 0.89864 51.49 R 0.5
开通角α的变化范围为： 即： 0.89864 ③当 时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为
6、TCR 采用哪种三相交流调压电路（ C ） A、星型联结 B、线路控制三角型联结 C、支路控制三角形联结 D、中点控制三角形联结
2 0.803

《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。
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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Fra bibliotek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
uAN uAN' uNN'
uBN
uBN'
uNN'

uCN uCN' uNN '
负载中点N和电源中点N′之间电压uNN’
1
1
uNN' 3 (uAN' uBN' uCN' ) 3 (uAN uBN uCN )
• 输出电压uo为矩形波，幅
值为Um=Ud/2 • 输出电流io波形随负载情
况而异。
• t2-t3阶段，感性负载中io不 能立即改变方向，于是 VD2导通续流。
• 直流侧电容器起着缓冲这 种无功能量的作用。
+
Ud 2
Ud
Ud 2
-
uo Um
V1 io R L
uo V2
VD1 VD2
O
-Um
t
io
O
O N
t3 t4
t1 t2
t5 t6
V1 V2
V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2
t
4.2.1 单相半桥型逆变电路
• 半桥逆变电路特点 – 优点：简单，使用器件少 – 缺点：输出交流电压幅值Um仅为Ud/2，直流侧需两电 容器串联，工作时要控制两个电容器电压均衡。
• 半桥逆变电路常用于几kW以下的小功率逆变电源
• 全桥逆变电路在单相逆变电路中应用最广泛
• 输出电压uo的波形是矩型波
• 输出电压、电流是半桥电路的一倍，Um=Ud
• 输出电压展开成傅里叶级数为
uo

4U d

sin t


1 sin 3t
3

1 sin 5t
5

•
2 基波有效值为：Uo1
2U d

0.9Ud
4.2.2 单相全桥型逆变电路
• 换流方式
1. 器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行 换流。
2. 电网换流：由电网提供换流电压。
• 相控整流电路和三相交流调压电路属于电网换流。 • 需要把负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可
使其关断，不适用于没有交流电网的无源逆变电路。
4.1 概述
• 换流方式
3. 负载换流：由负载谐振提供换流电压
uAN'
a) O
Ud
uBN'
2
b) O
u CN' c) O
uAB
Ud d) O
N
uNN' e) O
uAN
f) O
iA g) O
id
h )
O
2Ud 3
t
t
t
t
Ud 6
t
Ud 3
t
t
t
负载线电压
uAB uAN' uBN'
uBC

uBN'
uCN'

uCA

uCN'
uAN'

负载相电压
uo
o
近并联谐振的状态，对基
io O
t
波阻抗很大而对谐波阻抗
io
i
iVT1 iVT4
很小，uo波形接近正弦波。
O i
iVT2 iVT3
t
– 换流必须在uo过零前并留 有足够裕量，才能使换流
O uVT
O
t1
uVT1
uVT4
t
t
顺利完成。
b)
4.1 概述
• 换流方式
4. 强迫换流
• 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫 施加反向电压或反向电流的换流方式。
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
• 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。
4.1 概述
• 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：器件换流逆变器、负载谐振式换
流逆变器、强迫换流逆变器
4.1 概述
S
• 晶闸管VT通态时，预先给电容C充电。 VT + 合上开关S，可使晶闸管被施加反压而关断
负载
4.1 概述
• 换流方式
– 器件换流 – 电网换流 – 负载换流 – 强迫换流
只适用于全控型器件 针对晶闸管
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，或并联有大电容滤波、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，输出电压为矩形波，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，逆变桥各臂都并联反馈二极管。
Ld
– 负载换流的单相桥式逆变电路：
id VT1
C
VT3
• 大电感滤波的晶闸管桥式 Ed
io R
L
逆变电路
VT2
uo
VT4
• 负载工作在对基波电流接近
并联谐振状态而略呈容性 。
4.1 概述
• 换流方式
3. 负载换流
– 负载电流基本呈矩形波
Ld
id VT1
C
VT3
Ed
io R
L
VT2
uo
VT4
– 负载工作在对基波电流接
4.2.2 单相全桥型逆变电路
uo
Ud
+
V1
V3 VD1
O
VD3 -U d
t
Ud
C
a R io L b
io
V2
uo VD2 V4
VD4
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
-
V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2
由两个半桥电路组合而成
桥臂(1和4)与桥臂(2和3)交替各导通180°
4.2.2 单相全桥型逆变电路
• 移相调压
u G1
t
u G2
+
V1
V3 VD1
VD3
u G3

t
Ud
C
a R io L b
V2
uo
u G4
t
-
VD2 V4
VD4
u o
io
io
u o
t
t
3
t
1
t2
t
4.2.2 单相全桥型逆变电路
• 各IGBT栅极驱动信号为180˚宽度的脉冲 • V1和V2栅极信号互补，V3和V4栅极信号互补 • V3的基极信号比V1落后θ ( 0< θ <180°) • 输出电压uo是幅值为Ud、宽度为θ 的正负交变的