电力电子作业

1、作业11.1 指出常用器件可达的功率与频率能力 SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz)1.2 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：1.5*100A=150A1.3 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温1,4

2、简述变流器件常用工作状态与损耗种类.工作状态：通态、断态、开关状态损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗作业22.1 简述器件驱动信号基本要求足够的幅度、陡度、宽度及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。2.2 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压.MOSFET常用开通电压为1015V,关断电压为-5-15VIGBT常用开通电压为1520v，关断电压为-5-15V2.3 SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗2.4 简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路

3、、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器思考判断题1开关器件 主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+). 按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按频率能力比较是SCR <FET<IGBT（ -）. SCR,FET为电流驱动( - ), IGBT为电压驱动(+). 器件串联目的是增大电压容量( + ), 问题是均流( -)。晶闸管 正常导通条件是：正压（+）、阳极加触发（-）

4、、阳极电流足够小（ - ），导通后不再需要触发(+) 。 过热会误导通( + ),不过压不过热则不会误导通( - )保护 开关器件常串联RC(D)电路用于开关缓冲(-) 线路并压敏电阻可防变流设备过流（- ）; 线路串熔断器可防过压（-）。作业33.1 单相全控桥:U2=220V, R=5 , a=60° (1)画ud,id,i2；计算Ud，Id Ud=0.9U2 cos+1/2=0.9*220*(cos60°+1)/2=148.5V Id=Ud/R=148.5V/5=29.7A (2)加串大L,画ud,id,i2 ；计算Ud，Id，I2。Ud=0.9*220cos=0.9

5、*220*cos60°=99V; Id=Ud/R=99V/5=19.8A (3)接（2）：Idm=50A,选管电压电流定额。电流定额IT(AV)=1.5*Idm/2=1.5*50/2A=37.5A电压定额UT=2*2*U2=2*1.414*220=622.16V;(1) (2) 3.2 三相全控桥U2=110V, L极大,Rx=0.1,R=0.5 (1) 画等效电路 (2) =60°, 反电势Em=100V,求: (a)Id,Ud,*;输出功率P;功率因数.(b)画ud,idUd=2.34*U2cos=2.34*110*cos60°=128.7V; Id=(Ud-

6、Em)/(Rx+R)=(128.7-100)/(0.1+0.5)A=47.8AUd=Ud-Rx*Id=(128.7-0.1*47.8)V=123.9V,P=Ud*Id=123.9*47.8=5.92KW;=0.955cos=0.955*cos60°=0.4775 (3) =120°,反电势Em= -140V,求: (a)Id,Ud,*; 输出P,功率因数; (b)画ud,idUd=2.34*U2cos=2.34*110*cos120°=-128.7V;Id=(Ud-Em)/(Rx+R)=(-128.7-(-140)/(0.1+0.5)A=18.8AUd=Ud-Rx

7、*Id=(-128.7-0.1*18.8)V=-130.6V,P=Ud*Id=-130.6*18.8=-2.5KW;=0.955cos=0.955*cos120°=-0.4775 (4)Idm=100A,选管电压电流定额电流定额IT(AV)=1.5*Idm/3=1.5*100/3A=50A电压定额UT=2*6*U2=2*2.449*110=538.78V;整流电路测试题整流电路控制角越小则Ud越高( +); 越近90°功率因数越高( - )。Ud数值越高,功率因数越低(-).负载串电感可减小电流脉动( + ),输出电压会升高( - ).整流器RLE负载时Ud=Udmcos(

8、 - ),有效范围为090度( - ).整流器电流断续时,则输出电压Ud降低 ( - )。整流器交流侧电感使换流减慢（+),等效为有功耗内阻( - ),使输出电压升高( - )。*单相全波整流谐波直流侧是2倍次（ + ），交流侧是偶次( - )。三相全波整流直流侧是6k±1次（ + ）,交流侧是奇非3次( +)。移相多重整流器可减小谐波（ + ）；程控多重整流器可提高功率因数（ + ）。有源逆变将直流电变为交流电（+ ）,直接驱动交流负载（ -）。逆变失败指由于换相失败，Ud降低使Id降低（ - ） 。作业4.1 电力电子器件有哪几种换流方式? 晶闸管在整流、斩波与逆变电路中是何种换

9、流换流方式：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流晶闸管在整流电路中是电网换流，在斩波电路中是负载与强迫换流，在逆变电路中是负载与强迫换流 .2 电压型与电流型逆变电路各有何特点?电压型逆变电路主要特点：开关器件少,但需电容;输出自动平衡,无直流分量；输出电压(电源利用率)低;不能输出0压调有效值电流型逆变电路主要特点：直流侧串大电感，近电流源，电流平稳；交流侧: 电流为矩形波，容性负载电压近正弦波；负载无功由负电压反馈到直流侧,由电感缓冲，不需逆导二极管. .3 单相电压与电流型逆变器分别驱动感性容性负载,画交流电压电流uo,io .4 画三相电压型逆变器负载线相电压波形 标出输出线相基波电

10、压有效值。 - UL1=0.78Ud , UP1=0.45Ud .5 多重多电平逆变电路有何作用?改进输出电压电流波形,减小谐波自测有源逆变交流侧是交流电源（ + ），无源逆变交流侧是电机（ - ）.三相电压型逆变器负载电压是阶梯波（+），负载负功以负电压回馈（ - ）， 开关器件要反并二极管（ + ）。三相电流型逆变器负载电压是矩形波（ - ），负载负功以负电压回馈（ + ），开关器件要反并二极管（ - ）。 感性负载时可对晶闸管开关作负载换流（ - ）v 斩波器作业（电力电子作业5）5.1 画降压、升压斩波器电路图，标出期间电流流向。降压斩波器电路图 降压斩波器电路图 5.2 降压斩波器E

11、=36V,R=0.5,L有限(无电容波波） (1) =0.7, 反电势Em=20V, 电流io连续.计算Uo,Io.解：Uo=E=0.7*36V=25.2V, Io=(Uo-Em)/R=(25.2-20)/0.5A=10.4A (2) =0.7, Em升到27.8V，造成断流比=0.1,画uo,io波形; 计算Uo,Io。 如图：Uo=E+Em=(0.7*36+0.1*27.8)V=27.98V Io=(Uo-Em)/R=(27.98-27.8)/0.5A=0.36A5.3 如降压斩波器E=36V,L=15mH,f=1KHz,求最大电流脉动Im。解：Im= E/(8fL)=36/(8*1*15

12、)A=0.3A5.4 升压斩波器E=36V, 驱动R并C负载,=0.2, 电流iL平稳.计算输出电压Uo.解：Uo=E/(1-)=36/（1-0.2）V=45V5.5 桥式四象限斩波器已知1=2/3,负载Io=0. 画uo,io波形,标出io各阶段导通的器件(V/D) 斩波器自测试题1 降压斩波器输出io连续时，Uo=*E（ + ）； 断续时Uo降低( - ).2 斩波器电流脉动与开关频率成正比( - );=1时最大( - ).3 升压斩波器iL连续时，Uo=*E（ - ）; iL断续时电路不能工作( - ).4 增大时，降压斩波器输出电压增大（+ ），而升压斩波器输出减小（ -）.5 触发V

13、反并D的桥臂时,V不一定导通（ - ），该桥臂不一定导通( - ).6 二或四象限斩波器输出电流一定连续( + ）。7 12V蓄电池驱动30个LED,应用降压斩波器( - ).8 直流300V驱动30个LED,应用升压斩波器( - ).作业66.1 单相交流220V调压电路（1）负载R=10，=60o、90o a 求输出功率与电压、电流有效值解：=60o时， =90o时，P=80%*Ui2/R=0.8*2202/10W=3.87KW ; P=50%*Ui2/R=0.5*2202/10W=2.42KWU=0.8*Ui=0.9*220V=196.8V ; U=0.5*Ui=0.707*220V=1

14、55.6VI=U/R=196.8/10A=19.7A ; I=U/R=155.6/10A=15.6Ab 用万用表测量值为I=17、12A，为什么？电流非正弦,测不准（2）负载5+j5，按最大功率选择双向晶闸管电压电流。解：Im=Ui/(52+52)=220/(52+52)=31.1A管电流Iv=(23)*31.1A=60-90A管电压Uv=(23)*311V=600-900V.2 画晶闸管交流分档调压主电路 解：如右图交交变流自测题1 交流调压电路越大：输出功率越大（ - ）；功率因数越低（ + ）。2 交流调压电路，RL负载电流谐波低于R负载（ + ）。3 三相Y/Y交流调压中，3相导通时负

15、载电压为电源相电压（ + ）；2相导通时为电源线电压（ - ）。4 交流调功与调压主电路相同（ + ），控制电路也相同（ - ）。5 调压电路响应快（ + ）。调功电路适于小惯性负载（ - ）。6 整流式交交变频输出频率低（ + ），主要用于大容量（ + ）、高速交流电机（ - ）调速。7 教室常用风扇无级调速器是何种变流电路_调压_;还可用何种变流电路:_调功_。作业71 PWM含义是:脉冲脉宽调制,基本原理是_冲量面积等效原理_。2 简画载波调制的SPWM电压和感性负载电流的频谱.电压频谱 ： 电流频谱： 3 (1)写出空间合成向量电压方程、磁链控制方程。 (2)设ABC为3、11、7点钟

16、方向，画u1-u8； (3)如为9点钟方向顺时钟转，求驱动电压向量及导通开关。解：(1)空间合成向量电压方程：es=us-isR 磁链控制方程:s=usTc(2)如图(3)按转向超前90度建u参考轴，用u轴前后电压向量控制运动。如图：驱动电压向量为u3时正转增磁，导通开关为234；驱动电压向量为u2时正转减磁，导通开关为123。uu3u24 (1)画电流闭环单相全桥PWM整流系统结构 (2) i过大/过小时, uAB=?/?解：（1）如下图：（2）i过大时，uAB=-Ud i过小时，uAB=+UdPWM自测题PWM含义是: 脉冲脉宽调制,基本原理是_冲量面积等效原理_。PWM可模拟任意高/低频

17、调幅波，同时伴有高/低频谐波SPWM电压波高频谐波是大/小幅值，感性负载电流高频谐波是大/小幅值滞环控制电流PWM跟踪:电路复杂/简单；响应快/慢；谐波分布宽/窄空间向量控制:开关损耗大/小，输出电压高/低。PWM整流电路:有升/降压斩波特性,输出Ud</>交流峰值电压网侧电流可控制为网频基波/谐波，可控制为有功/无功。8软开关作业 1 简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。小型化;开关损耗、电磁干扰增大;软开关技术 2 简述理想软开关过程与特点。0压导通0流关断;开通和关断0损耗0噪声 3 简述常用软开关过程与特点。 0压导通0压关断;导通0损耗0噪声； 关断小损耗小噪声自测变流设备高频化可小型化( + ),但响应变慢（ - ）。理想软开关过程是：0流关断（ + ) ， 0流（ - ）导通。常用0压软开关电路中开关器件并C（ + ），实现0流导通（ - ）；反并D