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1、电力电子技术综合分析题2.主要内容主要内容u第一小组u第二小组u第三小组u第四小组u第五小组第一小组n如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换流如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换流工作原理。工作原理。答案图图1的的换换流方式称流方式称为电压换为电压换流。首先使流。首先使VTs导导通通给电给电容容C充充电电，VTs自自然关断后，使然关断后，使VTm导导通便开始通便开始给负载给负载供供电电。与此同与此同时时，C的的电电荷通荷通过过VTmLVD1谐谐振回路放振回路放电电并反充并反充电电。要。要停止停止给负载给负载供供电时电时，使，使VTs导导通即可。此通即可。此时电时电容容电压
2、电压作作为为反反压压加在加在VTm上，使上，使VTm关断，此后关断，此后电电容容电压电压通通过负载过负载放放电电，并反向充，并反向充电电至至电电源源电压电压。而。而b点点电电位下降位下降为为零，因而零，因而VD2导导通流通流过负载电过负载电流。流。n如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换如图所示的斩波电路，设负载电流保持一定，试说明换流工作原理。流工作原理。答案。图图2的的换换流方式称流方式称为电为电流流换换流。流。电电流接通流接通时时，先，先经过经过VD1CL负载给负载给C充充电电。VTm导导通，开始通，开始给给负载负载供供电电；要关断；要关断VTm，可以使，可以使VTs导导通。此
3、通。此时时，C的的电电荷荷经经CVTsL回路振回路振荡荡翻翻转转，然后，然后VTs关断、振关断、振荡电荡电流首先通流首先通过过VTm反向流反向流通，直到抵消通，直到抵消负载电负载电流流为为止。超止。超过过的的电电流通流通过过VD2流通。流通。这这期期间间，VTm被加了反偏被加了反偏压压(VD2正向正向压压降降)而关断。而关断。6第二小组第二小组n图为目前作为车辆用斩波器的电路，它采用逆导晶闸图为目前作为车辆用斩波器的电路，它采用逆导晶闸管，设负载电流管，设负载电流Id为一定值。为一定值。（1）说明回路工作原理，并画出）说明回路工作原理，并画出eTM、eTS、iTM、iTS 的的波形。波形。（2
4、）说明该电路的特点。）说明该电路的特点。答案（1）逆）逆导导晶晶闸闸管管VTM、VTS未加未加门门极信号极信号时时，电电容容C通通过过VTS被充被充电电，极性如，极性如图图(a)所示左正右所示左正右负负。VTM导导通后再使通后再使VTS导导通，通，则则VTM中流中流过过负载负载与与电电容放容放电电的叠加的叠加电电流。由于流。由于LC谐谐振振回路使回路使iTM减小，再次减小，再次变为变为零零时时，ELC负载负载回路回路电电容被充容被充电电，供下述，供下述换换流使用，流使用，波形如波形如图图(b)所示。所示。（2）器件的耐压高、大容量容易实现，换流回路简单，可实现开）器件的耐压高、大容量容易实现，
5、换流回路简单，可实现开关的高速化，可抑制换流电流关的高速化，可抑制换流电流di/dt，换流电抗及换流电容可以小，换流电抗及换流电容可以小型化。型化。n图（图（a）为抽头切换式交流调压线路。当延迟角）为抽头切换式交流调压线路。当延迟角 时将变压器时将变压器二次侧抽头由二次侧抽头由2切换到切换到1，试说明电路工作原理和输出波形。，试说明电路工作原理和输出波形。答答 案案变压变压器二次器二次电压电压u1u20，在在u2过过零零时时：使：使VT3导导通，然后以延通，然后以延迟迟角角=30触触发发VT1，则则VT3被加上反被加上反电压电压，因，因而关断。而关断。这样这样，VT1触触发发后后uL=u1，电
6、电阻阻负负载载t=时时，则则iL=0，VT1关断。此关断。此时时触触发发VT4，负负半周也作相同的半周也作相同的变变化。化。波形如波形如(b)所示。所示。电压电压控制范控制范围为围为U2-U1。这这种种电电路如果增多抽路如果增多抽头进头进行行电压电压的精密的精密调调节节，在改善，在改善电电源功率和降低高次源功率和降低高次谐谐波方面波方面都是有用的。都是有用的。第三小组n如图所示，如图所示，1 1个晶闸管和个晶闸管和4 4个二极管组成单相交流调压电路，个二极管组成单相交流调压电路，试分析其工作原理。试绘出试分析其工作原理。试绘出VTVT的触发角为的触发角为6060时，时，R R两端的两端的电压波
7、形。电压波形。答案图图中，中，设电设电源源u上正下上正下负负，经经VD1、VT（某（某时时刻触刻触发发）、）、VD2，负负载载得到截去一部分的正半波得到截去一部分的正半波电压电压；设电设电源源u上上负负下正，下正，则经则经VD3、VT（某（某时时刻触刻触发发）、）、VD4，负载负载得得到截去一部分的到截去一部分的负负半波半波电压电压，实现实现了交流了交流调压调压。所以晶所以晶闸闸管每个周期工作两次，并且不承受反管每个周期工作两次，并且不承受反压压。当。当负载负载是是电电感感时时，因因电电流波形滞后于流波形滞后于电压电压，晶，晶闸闸管每半周管每半周导电结导电结束立刻加上一正束立刻加上一正电压电压
8、，电压电压上升率上升率较较大，容易造成大，容易造成误导误导通，使通，使电电路失去控制，使用路失去控制，使用时应时应特特别别注意。注意。n右图所示的回路称为辅助脉冲换流回路在电压型逆变器右图所示的回路称为辅助脉冲换流回路在电压型逆变器中被广泛采用，试叙述其换流动作的工作原理。中被广泛采用，试叙述其换流动作的工作原理。n解：解：VT1VT1流过负载电流流过负载电流i1i1时，换流电容时，换流电容C C已被充为左正右负的电已被充为左正右负的电压。当辅助晶闸管压。当辅助晶闸管VT1aVT1a被触发，换流电容器被触发，换流电容器C C的电荷沿的电荷沿CLCLVT1VT1和和VD1VT1aVD1VT1a回
9、路放电，产生谐振电流回路放电，产生谐振电流icic，此谐振电流为宽，此谐振电流为宽度度 的正弦半波电流。的正弦半波电流。ici1ici1，反并联二极管中流过电，反并联二极管中流过电流为流为ic-i1ic-i1，与，与VD1VD1正向压降相等的电压反向加在晶闸管正向压降相等的电压反向加在晶闸管VT1VT1上，上，使使VT1VT1关断。由于谐振电流及关断。由于谐振电流及E-VT1a-CE-VT1a-C、LL负载的回路，负载的回路，C C被再被再次充电，极性为左负右正。当次充电，极性为左负右正。当ici1ici1时，时，VD2VD2导通，负载的滞后导通，负载的滞后电流沿电流沿VD2-VD2-负载负载
10、-E-E的回路返回电源。在的回路返回电源。在L L的能量释放完之前，有的能量释放完之前，有C C的充电电流，电容的充电电流，电容C C的充电电压可达的充电电压可达2E2E以上。以上。n若电路及其输出波形如图若电路及其输出波形如图1 1所示，请画出开关管上的所示，请画出开关管上的触触发脉冲波形。发脉冲波形。第四小组答案这这种控制方式叫移相控制，种控制方式叫移相控制，通通过过控制控制1、2和和2、3管触管触发发脉冲的相位可以控制逆脉冲的相位可以控制逆变输变输出的有效出的有效值值。14号触号触发发脉冲波形脉冲波形见见下下图图：n分析图分析图2 2两种电路能否正常工作？为什么？两种电路能否正常工作？为
11、什么？答案答答：（：（a）不能，在）不能，在IGBT关断的瞬关断的瞬间间，高的，高的电电流流变变化率化率 在在线线路的路的杂杂散散电电感上会感上会产产生生较较高的感高的感应电压应电压 ，这这种种电压电压尖峰会威尖峰会威胁胁管子的工作管子的工作安全，同安全，同时时也会造成也会造成较较大的关断大的关断损损耗。耗。（b）可以，通）可以，通过过二极管形成二极管形成续续流回路。流回路。图图3 3示为串联式逆变电路，试叙述其工作原理，并画出输出示为串联式逆变电路，试叙述其工作原理，并画出输出频率不同时输出电流波形怎样变化？频率不同时输出电流波形怎样变化？（即分析触发频率为（即分析触发频率为f fo o，触
12、发频率大于，触发频率大于f fo o，触发频率小于，触发频率小于f fo o时时三种情况下输出电流波形的变化）三种情况下输出电流波形的变化）第五小组答案触发晶闸管触发晶闸管VT1VT1，在，在EVT1L1CREVT1L1CR回路便流过谐振电流回路便流过谐振电流i1i1，给电容，给电容C C充电，充电，上端为正，下端为负。接着触发晶闸管上端为正，下端为负。接着触发晶闸管VT2VT2，在，在RCL2VT2RCL2VT2回路流过放电电回路流过放电电流。此时，流。此时，C C的电压虽加在的电压虽加在L2L2和和R R上，但上，但在在L1L1也感应出也感应出L2L2的电压，因而的电压，因而VT1VT1被
13、反被反偏而关断。这样，周而复始地工作下去。偏而关断。这样，周而复始地工作下去。如果负载为电阻性负载，两种回路状态方程为：如果负载为电阻性负载，两种回路状态方程为：VT1VT1导通时：导通时：VT2VT2导通时：导通时：所以，回路的谐振频率为：所以，回路的谐振频率为：当当VT1VT1、VT2VT2的触发频率小于的触发频率小于f0f0时，输出的电流波形如图时，输出的电流波形如图b b所示。所示。当当VT1、VT2的触发频率等于的触发频率等于f0时，输出的电流波形大体上时，输出的电流波形大体上是一个正弦波，如图是一个正弦波，如图c所示。所示。当当VT1、VT2的触发频率的触发频率大于大于f0时，输出
14、的电流波时，输出的电流波形如图形如图d所示。所示。n 图示为并联改进逆变器（方形波逆变器），试分析图示为并联改进逆变器（方形波逆变器），试分析电路工作原理，并说明反馈二极管电路工作原理，并说明反馈二极管VD1VD1和和VD2VD2在此回路中在此回路中的作用。的作用。设晶闸管设晶闸管VT1导通时，直流电压导通时，直流电压E加在变压器加在变压器Oa上，在二次绕组内流过上，在二次绕组内流过负载电流。与此同时，由于自耦变压器作用，负载电流。与此同时，由于自耦变压器作用，Ob也产生电压也产生电压E，电容，电容C被被充电到充电到2E，右正左负。，右正左负。当晶闸管当晶闸管VT2导通时，导通时，VT 1由于
15、由于C的反压而关断。的反压而关断。C的电荷经的电荷经EOaCVT2L回路放电。回路放电。L上的电压，当电流增大时上端为正，减少时变为上的电压，当电流增大时上端为正，减少时变为下端为正。下端为正时，由于下端为正。下端为正时，由于VD2导通，因而导通，因而LVD2VT2回路产生环回路产生环流，把流，把L的能量消耗掉。如果负载的能虽没有释放完，在负载回路滞后的的能量消耗掉。如果负载的能虽没有释放完，在负载回路滞后的电流继续流过，在一次绕组将感生出电流继续流过，在一次绕组将感生出b端为负的电压，因而端为负的电压，因而VD2导通，在导通，在VD2一一b一一O一一E回路产生反馈电流。回路产生反馈电流。答案
16、反馈的二极管在此电路中的作用：反馈的二极管在此电路中的作用：（1）无功功率的）无功功率的处处理由反理由反馈馈二极管二极管进进行，所以行，所以C的容量可以减小。的容量可以减小。（2）如果）如果a或或b的的电电位降到零以下，位降到零以下，则则VD1和和VD2导导通，所以通，所以Oa或或Ob的的电电压压保持保持为为E，即使，即使负载变动电压负载变动电压也不也不变变，输输出出电压为电压为方形波。方形波。（3）换换波用波用LC能确保晶能确保晶闸闸管的关断管的关断时间时间即可，因此可以即可，因此可以设计设计得比得比较较小。小。（4）L所所储储存的能量，在存的能量，在LVD2VT2或或LVD1VT1回路中由回路中由L的的电电阻及阻及VD、VT元件的正向元件的正向电电阻消耗掉，阻消耗掉，带带来了使元件温度升高的缺点。如来了使元件温度升高的缺点。如果果VD1和和VD2将将连结连结点移到点移到ab，这样这样L的能量就能返的能量就能返还给电还给电源。源。谢 谢此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢