电力电子变流技术

电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术是为了能够将交流电的电压和频率转换成直流电而产生的。

由于许多设备和电器都需要直流电源，这样的技术就变得非常重要。

变流技术使得交流电可以在短时间内被转换成为直流电，并且能够提供恒定的电压和功率。

本文将对电力电子变流技术进行详细的介绍。

电力电子变流技术的基础电力电子变流技术是通过使用电力电子器件，例如整流器、逆变器、直流电压变换器等，将交流电转换为直流电。

整流器是用于将交流电转换为直流电的设备，逆变器是将直流电转换为交流电的设备，而直流电压变换器则是用于调整电压的设备。

电力电子变流器种类根据电力电子器件的类型和应用，电力电子变流器非常多样化。

其种类包括但不限于全控整流器、半控整流器、三相不间断电源、单相不间断电源、三相脉冲宽度调制逆变器、单相脉冲宽度调制逆变器等。

全控整流器工作原理全控整流器由整流桥和一个装有一定数量的可控硅管的电路组成。

可控硅管是一种双向晶闸管，能够通过触发脉冲实现开关的控制。

可控硅管的控制方式有两种：相角控制和电流控制。

在相角控制中，控制信号的宽度决定了触发脉冲的延迟时间，调节这个时间可以改变理想系统的输出电压。

在电流控制电路中，一个电流传感器将电流产生的电压送入比较器进行比较，并将输出信号输入计算机控制单元，然后利用计算机算法进行调节。

半控整流器工作原理半控整流器的操作方式与全控整流器基本相同，但是只有半个侧面电极是可控的。

因此，在这种情况下，只有直流电压输出可以通过调节触发脉冲的相位来调节。

在半控整流器中，普通硅沟可控晶闸管或快速开关二极管常用于实际的开关器件。

三相不间断电源(UPS)工作原理“UPS”代表“不间断电源”，这种变流器设计是为了确保对某些重要设备的不间断电力保护。

UPS通过连接到主要的交流电电源上，能够持续并直接地将电流传送到设备中。

但是，当主要电源故障时，UPS会立即切换到电池电源，以确保设备始终运行。

电力电子变流器的工作原理及调节方法电力电子变流器是一种能够将电力源的特定特性转化为所需要的特定负载特性的装置。

它在现代电力系统中起着至关重要的作用，广泛应用于工业、交通等领域。

本文将介绍电力电子变流器的工作原理以及调节方法。

一、电力电子变流器的工作原理电力电子变流器是通过将电力源的特性进行变换，使其能够符合负载的特性要求。

其工作原理主要包括两个关键过程：开关过程和能量转移过程。

1. 开关过程电力电子变流器通过控制开关器件的导通和关断，将电源的电能转换为符合负载需求的电能。

开关器件通常采用晶闸管、二极管等，通过改变其导通和关断状态来控制电力的流向和大小。

开关过程的实现涉及到控制信号的生成和传输，其中包括PWM（脉宽调制）技术和谐波滤除等方法。

2. 能量转移过程能量转移过程是指电力电子变流器将电源提供的电能转移到负载上的过程。

在能量转移过程中，通过开关过程实现的电能转换成为满足负载要求的电能，同时也会伴随能量损耗。

为了提高能量转移的效率，电力电子变流器通常采用高效能量转换电路，如谐振电路和电路拓扑优化等。

二、电力电子变流器的调节方法为了满足不同负载要求，电力电子变流器需要进行精确的调节。

以下是常用的几种调节方法：1. 脉宽调制（PWM）调节脉宽调制技术是一种通过改变开关器件的导通时间比例，来调节输出电压或电流的方法。

通过调节脉宽，可以实现对输出电压或电流的精确控制。

脉宽调制技术具有调节范围广、调节精度高等优点，广泛应用于变频调速、电力调节等领域。

2. 频率调制调节频率调制调节是一种通过改变开关器件的开关频率，来调节输出电压或电流的方法。

通过调节频率，可以实现对输出电压或电流的调节。

频率调制调节一般用于特殊应用，如谐振电力电子变流器等。

3. 直接调节法直接调节法是指通过改变电力电子变流器的控制参数，直接调节输出电压或电流的方法。

这种调节方法通常通过改变参数，如控制电压、电流或转矩等，来实现对电力电子变流器的调节。

第一章 电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。

1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。

对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为()mA IV2105001003=⨯=因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。

可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。

对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=⨯=≈U Ud（Ｖ）平均电流9.91099===R U d VAR I (A) 波形系数57.1≈=VARVfI I K所以， ＩＶ＝K f 。

ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，所以，电流指标合理。

但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U URm Fm(V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。

第六章无源逆变电路习题与思考题解6-1. 无源逆变电路和有源逆变电路的区别有哪些解：无源逆变电路就是将直流电能转换为某一固定频率或可变频率的交流电能，并且直接供给负载使用的逆变电路。

有源逆变电路就是将直流电能转换为交流电能后，又馈送回交流电网的逆变电路。

这里的“源”即指交流电网，或称交流电源。

6-2. 什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路各有什么特点解：根据逆变器直流侧电源性质的不同可分为两种，直流侧是电压源的称为电压型逆变器，直流侧是电流源的称为电流型逆变器。

电压型逆变器，其中间直流环节以电容贮能，具有稳定直流侧电压的作用。

直流侧电压无脉动、交流侧电压为矩形波，多台逆变器可以共享一套直流电源并联运行。

由于PW(脉宽调制) 技术的出现和发展，使得电压和频率的调节均可在逆变过程中由同一逆变电路完成，应用更为普遍。

电流型逆变器，中间直流环节以电感贮能，具有稳定直流侧电流的作用。

它具有直流侧电流无脉动、交流侧电流为矩形波和便于能量回馈等特点。

一般用于较大功率的调速系统中，如大功率风机、水泵等。

6-3. 试说明电压型逆变电路中续流二极管的作用。

解：对于电感性负载，由于电感的储能作用，当逆变电路中的开关管关断时，负载电流不能立即改变方向，电流将保持原来的流向，必须通过与开关管反向并联的大功率二极管进行续流，来释放电感中储存的能量，这就是电压型逆变电路中续流二极管的作用。

若电路中无续流二极管，开关管关断时，由于电感中的电流将产生很大电流变化率，从而在电路中引起很高的过电压，对电路的器件或绝缘产生危害。

6-4试述180°导电型电压型逆变电路的换流顺序及每60°区间导通管号。

解：参阅教材P101中的图6-4 (g)。

180 °导电型电压型逆变电路，每个开关管在每个周期中导通180 °,关断时间也是180。

，换流（换相）是在同一个桥臂的上、下两个开关管之间进行，亦称纵向换相。