电力电子技术-复习54

电力电子技术-复习考试内容：第1章到第10章(第八章除外)考试题型填空题30分判断题10分画图题20分简答题20分计算题20分第1章绪论电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

☞电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。

☞变流技术则是电力电子技术的核心表1-1电力变换的种类第2章电力电子器件☞电力电子器件的功率损耗关断损耗开通损耗开关损耗断态损耗通态损耗电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。电力电子器件一般都工作在开关状态。第2章电力电子器件1、电力电子器件的分类按照能够被控制电路信号所控制的程度半控型器件：晶闸管全控型器件：GTO、GTR、MOSFET、IGBT不可控器件：电力二极管按照驱动信号的性质电流驱动型：晶闸管、GTO、GTR电压驱动型：MOSFET、IGBT按照驱动信号的波形脉冲触发型：晶闸管、GTO电平控制型：MOSFET、IGBT2、简述晶闸管、MOSFET、GTR、IGBT的特点，并绘出各自的电路符号、引脚名称、及引脚代号。晶闸管：①半控型器件。②脉冲电流触发型器件。③功率可大可小，但开关频率低，驱动复杂。MOSFET：①全控型器件。②电压驱动型器件③优点：驱动功率小，开关频率高。缺点：导通压降偏高，工作电流偏小。

(相对于GTR)GTR：①全控型器件。②电流驱动型器件③优点：导通压降低，工作电流大。缺点：驱动功率要求大，开关频率偏低。(相对MOSFET)IGBT：①全控型器件。②电压驱动型器件③兼MOSFET和GTR的优点。AGKGTO3、晶闸管晶闸管正常导通条件在承受正向电压和门极有触发电流情况下，晶闸管才能开通。维持晶闸管导通的条件晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流怎样才能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。

通态平均电流IT(AV)⊕定义——在环境温度为40C和规定的冷却条件下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。晶闸管的主要参数通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。1）电压定额2）电流定额使用注意：

选用时，一般取通态平均电流为正常工作允许的1.5~2倍

流过晶闸管的电流有效值,其波形、频率可以任意。第3章整流电路单相可控整流电路三相可控整流电路变压器漏感对整流电路的影响整流电路的有源逆变工作状态相控电路的驱动控制第3章整流电路单相可控整流电路带电阻负载带阻感负载带反电动势负载电压、电流计算晶闸管额定电压、额定电流、变压器容量计算3.1.1单相半波可控整流电路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00图3-1单相半波可控整流电路及波形■带电阻负载的工作情况

◆变压器T、电压瞬时值u1和u2，有效值U1和U2。其它物理量表示如图.

◆电阻负载、电压与电流波形相同。

◆暂认为晶闸管（开关器件）为理想器件。晶闸管导通时其管压降等于零，晶闸管阻断时其漏电流等于零。触发脉冲3.1.1单相半波可控整流电路uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++图3-2带阻感负载的单相半波可控整流电路及其波形■带阻感负载的工作情况

◆阻感负载的特点是电流不突变。

◆电路分析☞VT断态,id=0,ud=0,uVT=u2。

☞处

ud=u2，id从0开始增加。☞在180处，id﹥0，VT仍导通。

☞t2时刻，id降至零，VT关断。

☞ud波出现负，平均值Ud下降。

晶闸管关断条件：晶闸管的电流降到维持电流以下143.1.1单相半波可控整流电路续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)图3-4

单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，VT承受反压关断。L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。

数量关系(id近似恒为Id）（3-5）（3-6）（3-7）（3-8）3.1.2单相桥式全控整流电路u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4图3-5单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形a)■带电阻负载的工作情况

◆电路分析

☞4晶闸管组成1-4,2-3同开同断。

☞在u2正半周

√在0---

，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。

√在处给VT1和VT4加触发脉冲，该两管通，电流从a-负载-b端。

☞在180,id=0,VT1和VT4断。VT2和VT3的=0处为t=

☞u2负半周，在处触发VT2和VT3导通,电流从b-负载-到a端。

3.1.2单相桥式全控整流电路2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u图3-6单相桥式全控整流电流带阻感负载时的电路及波形■带阻感负载的工作情况

◆电路分析☞在u2正半周期√触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。√负载电感很大，id近似为水平线。

☞u2过零时，VT1VT4流过id，不断。

☞t=+时，触发VT2和VT3导通，VT1VT4断,电流转移,称换相,亦称换流。

3.1.2单相桥式全控整流电路

数量关系（3-15）晶闸管移相范围为90。晶闸管导通角θ与a无关，均为180。电流的平均值和有效值：变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由a角决定，有效值I2=Id。S=U2I2晶闸管承受的最大正反向电压均为。2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4■带反电动势负载时的工作情况

◆蓄电池、直流电动机等是反电动势负载。

◆电路分析☞|u2|>E时，才有导通的可能。导通后ud=u2，

☞直至|u2|=E，id=0，ud=E时关断。

☞称为停止导电角。3.1.2单相桥式全控整流电路b)idOEudwtIdOwtaqd图3-7单相桥式全控整流电路接反电动势—电阻负载时的电路及波形(3-16)3.2.1三相半波可控整流电路a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac☞=30

√电流处于连续和断续的临界状态，各相导电120。

图3-14三相半波可控整流电路，电阻负载，=30时的波形a)3.2.2三相桥式全控整流电路■原理图

◆阴极连接在一起的（VT1，VT3，VT5)称为共阴极组；另3个称为共阳极组。

◆共阴极组与共阳极组与a，b，c三相电源相接。

◆晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

图3-18三相桥式全控整流电路原理图21图3-18三相桥式全控整流电路带电阻负载

a=0时的波形wwwwu2ud1ud2u2LuduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuaucubwt1OtOtOtOta=0°iVT1uVT122图3-21三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90时的波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT123图3-23三相桥式全控整流电路带阻感负载a=30时的波形ud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc24图3-24三相桥式全控整流电路带阻感负载a=90时的波形a=90°ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabⅠⅡⅢⅣⅤⅥuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT13.3变压器漏感对整流电路的影响■变压器漏感

◆实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感LB表示，并将其折算到变压器二次侧。

◆由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。变压器漏感对整流电路影响的一些结论:出现换相重叠角g

，整流输出电压平均值Ud降低。整流电路的工作状态增多。晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。3.3变压器漏感对整流电路的影响udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca◆分析从VT1换相至VT2过程

☞t1时触发VT2，漏感致ia、ib不能突变，VT1VT2通，相当于短路，产生环流ik。☞ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id-ik是逐渐减小的。

☞当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断，换流结束。

☞表示换相重叠角。

t1时刻

图3-26考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形

◆假设负载中电感很大，负载电流为水平线。

273.3变压器漏感对整流电路的影响

变压器漏抗对各种整流电路的影响②电路形式单相全波单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路①表2-2

各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用；

②三相桥等效为相电压等于的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按代入。3.7整流电路的有源逆变工作状态使变流器工作于有源逆变状态的条件直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。逆变失败逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流。逆变失败的原因

触发电路工作不可靠，如脉冲丢失、脉冲延时等。晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源缺相或突然消失。换相的裕量角不足，引起换相失败。防止逆变失败的方法采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等3.7整流电路的有源逆变工作状态3.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别：控制角不同

0<<p

/2

时，电路工作在整流状态。

p

/2<

<

p时，电路工作在有源逆变状态。可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题。把a>p/2时的控制角用p-

=b表示，b称为逆变角。逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量。312)确定最小逆变角bmin的依据逆变时允许采用的最小逆变角b应等于bmin=d+g+q′

（3-109）d——晶闸管的关断时间tq折合的电角度g——

换相重叠角q′——安全裕量角tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4~5。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10。这样，bmin一般取30~35。3.8相控电路的驱动控制电网电压同步环节锯齿波形成脉冲形成双窄脉冲放大控制信号同步信号为锯齿波的触发电路结构三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。换流电流从一个支路向另一个支路转移的过程换流方式器件换流——适用于全控型器件。强迫换流电网换流负载换流第4章逆变电路针对晶闸管。——属于自换流。——属于外部换流。当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭4-34电压型逆变电路(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。

(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。

(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。4.2.1单相电压型逆变电路（1）半桥逆变电路*导电方式：V1，V2信号互补，各导通180（1）t1—t2

电源电压经V1对负载供电，电流指数规律上升。负载电压为1/2ud.（2）t2—t3

电感经VD2续流，电流指数规律下降。负载电压为-1/2ud.（3）t3—t4

电源经V2对负载供电，电流指数规律反向上升。负载电压为-1/2ud.（4）t4—t5电感经VD1续流，电流指数规律反向下降，负载电压为1/2ud.4.2.1单相电压型逆变电路a)b)图4-7单相全桥逆变电路的移相调压方式

◆移相调压方式

☞上下桥互补,且V3的基极信号比V1落后（0＜＜180°）。

☞工作过程

√t1时刻前V1和V4导通，

uo=Ud。

√t1时刻V4截止，uo=0。

√t2时刻V1截止，uo=-Ud。√到负载电流过零，uo仍为-Ud。

√t3时刻V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。☞改变就可调节输出电压。4.2.2三相电压型逆变电路三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路图4-9三相电压型桥式逆变电路基本工作方式——180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°。任一瞬间有三个桥臂同时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。5-384.2.2三相电压型逆变电路波形分析负载各相到电源中点N'的电压：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2。负载线电压负载相电压图4-10电压型三相桥式逆变电路的工作波形tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud34.2.2三相电压型逆变电路负载中点和电源中点间电压

(4-6)负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是

(4-7)负载已知时，可由uUN波形求出iU波形。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通”数量分析见教材。5-40电流型逆变电路主要特点

(1)

直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。4.3电流型逆变电路直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。图4-11电流型三相桥式逆变电路(2)

交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载不同而不同。

(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。换流方式有负载换流、强迫换流。5-41电压型逆变电路——输出电压是矩形波，电流型逆变电路——输出电流是矩形波，含有较多谐波。直流斩波电路①将直流电变为另一固定电压或可调电压的变换电路,也称为直流-直流变换器②一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流斩波方式：①周期T不变，改变导通时间Ton——调宽②导通时间Ton不变，改变周期T——调频③T,Ton都改变——混合调制

斩波器分类：※降压斩波器，升压斩波器，复合斩波器第5章直流直流变流电路5.1.1降压斩波电路图5-1降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时c）电流断续时的波形■降压斩波电路（BuckChopper）ton——V通的时间toff——V断的时间

a--导通占空比t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo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。工作原理5.1.2升压斩波电路0iGE0ioI1a)b)图5-2升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形

■升压斩波电路

◆工作原理

☞假设L和C值很大。

☞V通态，L蓄能，C较大Uo基本恒定。V断态，向C充电，并向负载供能。

◆基本的数量关系

☞稳态时，L积蓄与释放的能量相等化简得

上式中的

(5-20)(5-21)5.1.3升降压斩波电路a)图5-4升降压斩波电路及其波形a）电路图b）波形

■升降压斩波电路

◆工作原理

☞V导通时，L贮能。C维持输出。

☞V关断时，L向负载放能，电流i2，负载电压上负下正。

5.2.1电流可逆斩波电路a)图5-7电流可逆斩波电路及其波形a）电路图b）波形

◆电路结构

☞V1和VD1构成降压斩波电路，第1象限、电动。

☞V2和VD2构成升压斩波电路，第2象限、再生制动。

☞防止V1和V2同时导通。5.2复合斩波电路和多相多重斩波电路5.2.2桥式可逆斩波电路图5-8桥式可逆斩波电路

■桥式可逆斩波电路

◆将两个电流可逆斩波电路组合起来，电动机可以4象限运行。

◆工作过程

☞V4导通时，等效为电流可逆斩波电路，提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限。

☞V2导通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路，提供负电压，工作于第3、4象限。交流-交流变流电路

一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，可改变相关的电压、电流、频率和相数等交流电力控制电路变频电路只改变电压、电流或控制电路的通断，不改变频率改变频率，大多不改变相数，也有改变相数的交流调压电路——相位控制（或斩控式）交流调功电路及交流无触点开关——通断控制交交变频电路交直交变频电路1.晶闸管交交变频电路2.矩阵式变频电路先把交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流,间接变频电路第6章交流交流变流电路6.1交流调压电路交流电力控制电路的结构

两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，控制晶闸管就可控制交流电力交流电力控制电路的类型交流调压电路:交流调功电路:交流电力电子开关:每半个周波控制晶闸管开通相位，调节输出电压有效值以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改变通断周期数的比，调节输出功率的平均值并不着意调节输出平均功率，而只是根据需要接通或断开电路。6.1.1单相交流调压电路Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形■电阻负载

◆工作过程

☞对VT1和VT2的进行控制，调节输出电压。

◆基本的数量关系☞功率因数(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)图4-7斩控式交流调压电路4．斩控式交流调压电路一般采用全控型器件作为开关器件原理分析基本原理和直流斩波电路有类似之处u1正半周u1负半周设斩波器件（V1或V2）导通时间为ton，开关周期为T，则导通比a=ton/T，改变a可调节输出电压斩波控制斩波控制续流通道续流通道6.1.1单相交流调压电路6.1.2三相交流调压电路根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式a)星形联结b)线路控制三角形联结c)支路控制三角形联结d)中点控制三角形联结三相四线基本原理：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，不流过零线问题：三相中3倍次谐波同相位，全部流过零线。零线有很大3倍次谐波电流。a=90°时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近三相三线三相四线1．星形联结电路6.1.2三相交流调压电路

三相三线，电阻负载时的情况任一相导通须和另一相构成回路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°

相电压过零点定为a的起点，a角移相范围是0°~150°6.1.2三相交流调压电路6.2.1交流调功电路图6-11交流调功电路典型波形(M=3、N=2)

■交流调功电路

◆工作原理

☞电路形式相同，控制方式不同。

☞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。VT16.3交交变频电路本节讲述：晶闸管交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor)交交变频电路——把电网频率的交流电变成可调频率的交流电，属于直接变频电路广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实用的主要是三相输出交交变频电路直接变频器★按波形的不同又可分为两类:交－交变频AC50Hz~ACCVCFVVVF正弦波直接变频器改变正反组切换频率,可以改变输出交流电的频率.改变a的大小,即可改变输出交流电的幅值.这种方式控制,谐波分量少.适用于低速大容量的场合.6.3.1单相交交变频器(1)

输出上限频率

输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压段数减少，波形畸变严重。电压波形畸变及其导致的电流波形畸变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。就输出波形畸变和输出上限频率的关系而言，很难确定一个明确的界限。当采用6脉波三相桥式电路时，输出上限频率不高于电网频率的1/3~1/2。电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。PWM控制的基本原理PWM控制方法计算法和调制法异步调制和同步调制规则采样法第7章PWM控制技术7-617.1PWM控制的基本思想1）重要理论基础——面积等效原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同图7-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)7-627.1PWM控制的基本思想若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>7.1PWM控制的基本思想OwtUd-Ud对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为单极性调制：OwtUd-Ud根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的双极性调制PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。7-647.2PWM逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。7.2.1计算法和调制法图7-4单相桥式PWM逆变电路

■单相桥式PWM逆变电路（单极性调制法）

◆电路工作过程

☞V1和V2，V3和V4通断互补。

☞在uo的正半周，

V1通。

√io为正，V1和V4导通时，uo=Ud。√io为正，

V4断，V1通和VD3续流，uo=0。

√在io为负，io从VD1和VD4流过，uo=Ud。√io为负,V4断，V3通后，io从V3和VD1续流，uo=0。

√uo总可以得到Ud和零两种电平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud7.2.2异步调制和同步调制■载波频率fc与调制信号频率fr之比N=fc/fr称为载波比，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为异步调制和同步调制两种。

■异步调制

◆载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。

◆通常载波频率fc固定不变，信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。7.2.2异步调制和同步调制ucurUurVurWuuUN'uVN'OttttOOOuWN'2Ud-2Ud图7-10同步调制三相PWM波形

■同步调制

◆载波比N等于常数，载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

◆N不变，一个周期脉冲数、脉冲相位固定。◆三相电路中，常用一个三角波载波，取N为3的整数倍且为奇数。

◆输出频率很低时，谐波难滤，输出频率很高时，fc高，器件难以承受。

7-687.2.1

计算法和调制法3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。当ur

>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，

uo=Ud

。当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud

。图7-6双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。7-697.2.1

计算法和调制法图7-5双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-5单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud

对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。第9章电力电子器件应用的共性问题

电力电子器件的驱动电力电子器件的保护电力电子器件的串联使用和并联使用9.1.1电力电子器件驱动电路概述■驱动电路

◆是电力电子主电路与控制电路之间的接口。◆良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗。

◆对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。◆一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。■驱动电路的基本任务

◆按控制目标的要求给器件施加开通或关断的信号。

◆对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。9.1.1电力电子器件驱动电路概述■驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。

◆光隔离一般采用光耦合器

☞光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。

☞有普通、高速和高传输比三种类型。

◆磁隔离的元件通常是脉冲变压器

☞当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用高频调制和解调的方法。

ERERERa)b)c)UinUoutR1ICIDR1R1图9-1光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型

9.2.1过电压的产生及过电压保护■过电压分为外因过电压和内因过电压两类。■外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括

◆操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。◆雷击过电压：由雷击引起的过电压。■内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括

◆换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

◆关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

749.2.1过电压的产生及过电压保护过电压保护措施图9-10过电压抑制措施及配置位置F避雷器D变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4直流侧RC抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电