电力电子技术资料

课题二直流调速装置直流调速装置是电力电子技术应用中较为典型的一种装置，本课题通过对与直流调速装置相关的知识：单相桥式全控整流电路、单相桥式半控整流电路、有源逆变电路以及可关断晶闸管等内容介绍和分析。使学生能够理解这些电路的工作原理，掌握分析电路的方法。一、本课题学习目标与要求1．会分析单相桥式可控整流电路（电阻性、电感性负载）输出电压ud、电流id和晶闸管两端电压uT的波形。2．熟悉续流二极管的作用和在半控桥电路种的电感性负载的自然续流和失控现象。3．能计算单相桥式可控整流电路（电阻性、电感性负载）下晶闸管可能承受的最大电压与流过晶闸管的电流有效值，正确选择晶闸管。4．掌握逆变的概念和产生逆变的条件。5．掌握逆变失败的原因和逆变角的确定。6．掌握可关断晶闸管的结构、外形及符号；可关断晶闸管的工作原理以及驱动保护电路。7．会分析晶闸管直流调速装置的工作原理。二、主要概念提示及难点释疑1．单相桥式全控整流电路1）电路使用了四个晶闸管，触发电路需发出在相位上相差180°的两组触发脉冲。2）电阻性负载时，在电源电压正负半周内，两组晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通向负载供电，使得输出电压波形为单相半波电路输出电压波形的两倍。单相全控桥式整流电路带电阻性负载电路参数的计算：①．输出电压平均值的计算公式：悔②老．负益载电迎流平那均值满的计永算公熄式：沸③谢．输园出电路压的猾有效纳值的锋计算剃公式饺：萍④淹．负旗载电桐流有忆效值爷的计平算公简式：像⑤惯．流成过每举只晶征闸管国的电删流的忽平均蜘值的边计算侵公式暖：激⑥甚．流浙过每烧只晶群闸管换的电长流的反有效得值的处计算劫公式骡：舌⑦各．晶肾闸管局可能记承受配的最循大电土压为搂：袋3荣）电坦感性榴负载纳时，甜如电霉感足猾够大挡，输痒出电壶压波棉形出还现负含值。塔α荒＜胁90回°压时，六电流护连续斤，愧U咐d客=0凡~0挥.9默U害2轻；暴α香＞着90灶°疑时，茧电流私断续巩，康U乞d早≈郑0皇。刘4相）单表相全筒控桥智式整快流电宾路带秧电感伤性负济载电焦路参缸数的患计算钓：从①窄．输教出电黑压平廊均值桥的计跳算公白式：辅②痕．负夫载电滑流平云均值坊的计蔑算公题式：赠③撤．流钳过一朱只晶宏闸管填的电英流的竞平均矿值和摇有效拦值的念计算什公式爹：饺④闭．晶鸽闸管慌可能楚承受粉的最藏大电诚压为绵：狡2柴．单损相桥谜式半拐控整户流电堤路煎1伐）电宇路是气用两赔只二网极管磨代替犯了单斗相桥洒式全贸控整锡流电岗路种李的两渗只晶拆闸管压，只敲能用握于整妄流而配不能僚用于础逆变拌。枣2鹿）大甘电感哥负载染时存邻在自笔然续送流和指失控赞现象士3局）单盼相全唤控桥皮式整势流电搏路带贱电阻辫性负掌载电固路参理数的络计算膛：列①眨．输辉出电建压平散均值壳的计亏算公医式：向的移任相范逼围是楚0表°困～竟18租0巨°细。伪②州．负望载电凭流平慰均值误的计恼算公哀式：过③童．流零过一翠只晶烤闸管稍和整纺流二谷极管征的电差流的当平均待值和灾有效从值的赖计算灯公式拣：挂④醉．晶浑闸管翼可能企承受粗的最认大电淡压为烧：冒4轿）加漆了续盒流二逐极管议后，族单相肢全控犹桥式泛整流冒电路私带电础感性炭负载途电路希参数南的计骑算如瞎下：鞭①彩．输寒出电悠压平谊均值捐的计亮算公到式：世的移斧相范诵围是摆0他°披～寻18吗0刷°朴。架②晋．负战载电兔流平抛均值痛的计凉算公出式：砖③香．流滔过一限只晶盗闸管白和整斧流二弊极管唤的电书流的府平均杜值和已有效砌值的病计算嘉公式淹：过④料．流醉过续馋流二流极管抚的电绕流的键平均良值和缩有效乎值分拉别为湿：泪⑤诸．晶尚闸管筒可能句承受仰的最付大电宁压为芒：卸3彻．有喊源逆榨变教1直）产完生逆行变的瘦条件社①泊变陕流装景置的邪直流另侧必苦须外捐接电工压极冻性与晴晶闸显管导宝通方挺向一浅致的咏直流帐电源旧，且历其值荐稍大乘于变钢流装光置直勇流侧弹的平林均电粒压。豪②许变庸流装协置必墨须工导作在浮＜具90婚°没（即微＞迈90己°编）区旺间，狠使其凶输出波直流饮电压惠极性料与整陡流状晕态时稼相反振，才例能将纹直流扰功率贞逆变拆为交愿流功饲率送聪至交铸流电球网。身2毛）逆直变和掀整流目的关瓶系酱同一盟晶闸由管变傍流装烤置，侍当鸡0免°烈＜排＜炊90臂°仗时工惠作在控整流螺状态陵，当趴90昨°辆＜次＜肠18搞0半°听同时慨存在惨一个捉适当范的外味接直剥流电商源，催则工捐作在蔑逆变慕状态液。整巩流和困逆变千、交归流和础直流啦是通亏过晶倒闸管泻变流劫器联封系在怕一起台，在怠一定厨条件绞下可狸以转律化。短因而雁逆变善电路蜜的工数作原彼理、肢参数槐计算层、分推析方夫法等闹都和责整流声电路饥密切汇相关杆。然三、渠学习疑方法权1苍．波隐形分荐析法煮：浊读者的要学泼会利春用波吐形分将析来件分析肿桥式控整流窝电路棵工作观原理台。烟2踪．分员析计迫算法激：乡电路组中各许电量彼的计佛算要允通过绳工作穗原理茎分析煎来推哪导。拳3抱．物对比跳法：慨将单馒相桥蓬式全乓控桥浓和半催控桥尊电路堂波形冬和工屡作原买理对省比分呼析。诞4仰．理丑论联仰系实竿际法猜：迅将理忍论波挽形和盘实际城波形朽联系适起来隙，对挤照分绿析。品5车．讨杜论分休析法永：幅读者秧要学析习与检他人幻讨论责分析觉问题茎，并她了解唉其他巷读者挣的学巧习方葵法和车学习爸收获娇，提凝高学泼习效键率。立四、胜典型悲题解邻析召例灭2聪－次1悉单相纲桥式咐全控挑整流装电路蛙中，袖若有置一只塔晶闸时管因施过电游流而绢烧成今短路棒，结扇果会痒怎样位？若堤这只胁晶闸面管烧踏成断狡路，救结果鸟又会凭怎样狗？覆解：区若有问一晶询闸管习因为茂过流蚊而烧覆成断堡路，备则单复相桥帆式全械控整垮流电灶路变杜成单戏相半枪波可浴控整诵流电原路。奏如果脆这只木晶闸厅管被蝶烧成寻短路姥，会出引起拨其他列晶闸罪管因石对电箩源短陷路而瑞烧毁桐，严释重时盾使输很入变东压器火因过德流而删损坏还。想例飘2刑－狮2混单相贫桥式蝇全控材整流李电路蚕带大虎电感俯负载后时，缘它与首单相歪桥式炼半控阅整流找电路叹中的矛续流谎二极航管的秧作用燃是否护相同艳？为窑什么愚？缝解：痒作用闹不同乌。全绪控整毫流电添路电叫感性爪负载季时，虽其输庄出电腾压波陷形出秋现负削值，界使输次出电普压平资均值隆降低威，因尊此，遗负载摸两端品接上龙续流剃二极沈管后梁，输弃出电幻压波壶形中掏不再悄有负倾值，投可以发提高仗输出最平均偿电压挺，以鸭满足裕负载贿的需演要。弱半控们桥电脉路电喷感性福负载员时，虽由于卡本身懂的自霞然续违流作院用，匆即使净不接喂续流偷二极事管，厦其输买出电匙压波嘉形也桂不会闸出现赏负值戴。但扫是一惜旦触脊发脉璃冲丢艘失，旧会使教晶闸轨管失丸控。锅因此叹仍要爸再负遣载两栗端街抖上续嚼流二汁极管蓄，防浴止失垦控。煤例掌2躺－验3贡竿单相疲桥式牧全控缩整流尝电路庸，大昏电感则负载秀，交也流侧裁电流捐有效锻值为押22挺0V皂，负链载电疏阻何R头d苏为污4稠Ω菌，计凑算当故时，胸直流钟输出深电压朋平均零值捆、输执出电幅流的跌平均险值璃；若纳在负闷载两兴端并均接续俗流二乓极管湿，其爆、白又是昨多少格？此暮时流沿过晶灿闸管容和续浑流二喝极管刃的电证流平论均值亩和有钉效值祸又是蜘多少缺？画涝出上怕述两缘种情超形下读的电闸压电福流波典形。膜解：孕不接岔续流燕二极鞋管时陈，由忠于是井大电瞎感负姑载，宾故记接续瓶流二待极管玻时懒图新2册－较1再例肆2蜓－既4遣波形蚁图杰不接子续流炮二极得管时城波形日如图销2迎－锦1弟（功a背）所扯示；慎接续岭流二己极管哨时波嫁形如六图初2孤－之1萝（园b拘）所厨示。盆例尚2颗－乓4尊单相赏桥半岭控整滚流电奏路，球对直谣流电递动机危供电格，加爱有电万感量罗足够钢大的剖平波赖电抗际器和掏续流济二极毕管，民变压在器二诉次侧难电压陪22笨0V晌，若妻控制撤角禾，且释此时铲负载屡电流棍，计英算晶杯闸管嘴、整发流二丛极管仅和续致流二贪极管饿的电著流平我均值冷及有眯效值糖，以捏及变气压器予的二苦次侧正电流越、容蜜量仿S机。模解：辰由于叫平波寒电抗建器的谦电感菠量足记够大稀，所泡以可盆视为标大电角感负皇载，饰整流耻输出贼电流赢的波爬形为报以水仙平直颠线。俊当驴时，援晶闸应管的嗽平均侵电流译为氏整流放二极侄管的议电流宜平均握值与苦晶闸庆管的闭电流孝平均震值相改等朵晶闸服管电迫流有恳效值农为妥整流电二极盗管和霞晶闸包管的告电流代有效厅值为唱续流相二极衔管的辉电流认平均肝值为坦变压奸器的微二次役侧电湿流为杆电源拉容量医为叠例聚2达－折6责图炊2引－捷2财（惧a皮）为需具有园中点介二极水管的城单相公半控鹿桥式言整流枝电路哗。疏（刚1引）是陆森珠朗绘出涝时输营出电澡压波条形；形（刚2柄）晚铅睛稀报推导杜出输凉出电职压吹U腊d酸的计铃算公量式；搁（剪3财）暗乳央框肾求出进的抵U沸d包最大立值和辞最小贴值。炼图未2莲－夹2布例查2誉－箭6楚图世解旧：（魔1幅）设粉在亿0毛～咳期间膨，搭VT阻1后、旱VT蚕2育未触盼发导奏通，匀电路踢在正速半周牌，逝VD怕3麦和缩VD叼2司导通歪；输排出电排压竿；晨在猜～块π漠期间述，由捏于陶VT藏1背因触摧发而辟导通灯，锹VD验3咸承受壮反压迈而关顺断，吴VD液2唐继续够导通罢，则捆输出储电压辟。填在绑π层～妙π朴＋支期间淋，势VT海1曾承受啦反压挤而关受断，堤VD撇3叙和析VD戒1贞导通封，输主出电刷压防；豪在导π锅＋晨～籍2赶π效期间炉，屈VT印2睬因触较发而困导通马，先VD绳1耍继续阀导通宗，义VD旬3扫因反毅压而籍截止巴，则贞输出拥电压赴。输扎出电照压波轮形如磁图匪2顺－炎2亡（茅b康）所半示。缓（卖2千）昏（掩3起）当日时，区当教＝问π茂时，梅例甩2适－凭7们图督2盟－箱3穗（胁a愤）所若示，升晶闸耻管的哥为予60刑°棒，试喘画出和晶闸隆管承说受的析电压更波形经，整视流管有和续令流二状极管县每周竭期各谦导电璃多少打度？基并计琴算晶叶闸管新、整钩流二蚕极管恳以及血续流农二极煮管的讲电流具平均劣值和寄有效喘值。候已知茧电源帐电压乏是颠22听0V贪，负幕载是埋电感邻性负莲载，毒电阻扁为芒5产Ω伤。形（拔a观）书(b关)河图阅2春－影3磁例鸽2倡－啄7矿图鸡例都2摸－坚8清办直流披电动你机负坟载单青相全乱控桥袄整流巾电路莲中，支串接司平波壮电抗习器的期意义啄是什斑么迟?坐解：顶由单邻相全咸控桥凳整流伟电路料输出婶的电截压波原形是场脉动企的缺崇角正则弦波初，当尾增大概时，县输出向电压翻、电港流脉紫冲加迅剧，找电流幕的交剂流分明量增钞大。犬对直飘流电援动机导来说哈，过休大的桃交流酿分量显将导晒致电乳动机它的换捐向恶怒化、码铁损震增加锣，使泥电动武机过嘱热。错又因袋为电嘉流使厚脉动晒的倾例晴2昼-滚9特在单群相桥孩式全骑控整合流电宗路中养，若鄙U2骡＝盲22荡0V她，寒E妥＝仁10次0V古，奉R挤＝终2躬Ω旬，当康β毕＝寨30荷°船时，眉能否隆实现谁有源费逆变歌？为晌什么饲？画萌出这嘱时的菌电压炕电流猾波形定。解：录E酷＝狡10茅0V狡，所慰以无滑法实戚现有句源逆彩变。帽波形坝如图正2内－鸣4温所示查。速图齐2泼－劲4

太筹例盒2肉－砍9育波形娃图宅例歼2似－假10筝单相拢全控飘桥式邀整流洗电路塑，当走＞水90浴°象时，茄若直聪流侧麻直流残电动取机取岁走，斩而代忙之以瞧一个片电阻妹，晶烫闸管挣的导著通角名还能隙达到弱18递0藏°搂吗？材晶闸理管的态输出秤电压梅平均涉值还锦能出停现负绝值吗善？解解：堤不能裤。因样为实瓣现有投源逆罢变不优可缺斗少的祥条件灶时必滤须具碎有对爆晶闸否管时塘正向蹈的直将流电鹿源，栽当用籍电阻梁取代暗电动悬机后窝，在朽＝商90阳°玩时，欺输出奏电压聪接近刑零，待而欧＞底90蜂°芦时，拆输出凑电压使平均侧值保遍持零诱，电惯流出谎现断献续，构不可唯能使跪电压思平均筛值出怪现负落值。时例锄2耀－赔11货令导致屑逆变今失败摔的原麻因是晃什么急？最绞小逆常变角往一般牵取为宵多少掠？偏解：超导致朗逆变均失败脊的原叔因主伍要有夫：还（霜1百）店悉良闷列触发岔电路叠工作驴不可摆靠。讨例如楚脉冲告丢失有、脉亭冲延原迟等舌。来（素2并）悔鸭史裳泊晶闸澡管本牺身性喘能不政好。月应该突导通牺时导循通不奔了、兴应该志阻断喝时无森阻断稻能力颤。墙（缩3证）辈侍续搂孤交流极电源盾故障暴。例驻如突象然停蝴电、谈缺相脖、电粮压过刊低。类（皆4殃）皂换相纺裕量竿角过化小。赔最小签逆变张角润例裂2过－水12坟可关愤断晶货闸管形GT语O索有哪庄些主他要参肺数？庭其中便哪些群参数偶与普售通晶姓闸管斗相同坡？哪测些不纹同？侨解：医可关趴断晶磁闸管敞GT易O誓的主耻要参跟数有帝：断陷态重缎复峰叮值电基压、白断态何不娼偶妇峰鸽值电拣压、鞋反向养重复孤峰值喊电压简和反涉向不什重复奇峰值委电压辟、开劈通时旁间、胸关断裤时间浸等，劣这些何参数始定义遗与普僚通晶术闸管尘相同情。改与普都通晶骡闸管诱不同员的是猪：注（减1邮）最蹈大可柳关断披阳极斥电流扣I影AT攀O哲。也胡是标全称爷GT目O欢额定寄电流讽的参块数。劳与普覆通晶里闸管乳的额次定电秒流不与同。踩（吓2朝）电插流关盛断增最益丹。定绕义为砍（帽3公）维殖持电欠流与蜜擎住凑电流隐。饭GT圾O锈的维干持电水流和杆擎住巧电流彩的含骂义和案普通赢晶闸丛管的群含义会基本躬相同芽。但锻是，战由于外GT较O策的多潮元集萝成结恨构，壁使得请每个蝶GT刘O指远的离维持权电流看和擎兰住电触流不烫可能命完全率相同融。因挑此把础阳极送电流炸减小陶到开兵始出甲现某拒些辣GT隶O澡元不秒能再驾维持交导通细时的滑值称涝为整豪个须GT祝O嘴的维骂持电释流；破而规我定所舌有弊GT节O努元都寒达到辱其擎峰住电偶流的具阳极烤电流烂为参GT耐O溜的擎孙住电叹流。缸例隐2贸－仓13镜哪些香因素馒影响笨GT睁O蚕的导觉通和劳关断肠？街解：齐影响夺GT视O传导通想的主斗要因营素有盏：阳减极电澡压、爹阳极脚电流奴、温偿度和伏开通残控制皇信号川的波瞧形。蠢影响锐GT男O旁关断族的主萌要因择素有脏：被桐关断挎的阳船极电煮流、棕负载贩性质补、温醉度、以工作旋频率页、缓久冲电惹路和匆关断挪控制楼信号浆波形匙等。析五、扔自我宵检测久题茄1截．填怠空题址1股）一耽个单询相全露控桥陕式整稼流电片路，侵交流券电压扑有效到值为塔22犯0V效，流债过晶翼闸管膛的大权电流骗有效叙值为滑15笛A邪，则忘这个叠电路观中晶玻闸管尤的额顽定电辫压可衡选为蛇；晶命闸管秆的额文定电早流可虎选惠为滴。兰2晶）可侍关断抢晶闸卡管的情图形铜符号倡是吵。嘉3固）单笔相桥免式可治控整逆流电鸣路中惩，晶智闸管咬承受河的最衔大反候向电貌压为欣。折4房）有苏源逆私变指俯的是择把绕能量楚转变缝成联能量星后送繁给末装置索。借5虾）造恋成逆落变失棒败的成原因薯有请、局、妥、废等几慕种。匀2队．判交断题橡1慰）在早单相过桥式垫半控恩整流备带大帐电感帆负载立不加宏续流乖二极弯管电寻路中马，电数路出克故障夕时会价出现喝失控伯现象留。嫩（器）脉2帽）逆够变角伐太大躁会造旺成逆灶变失链败。搂（股）炭3绣）有拜源逆博变指标的是临把直弃流电供能转杀变成滩交流订电能笑送给额负载徒。验（贤）幕4圈）在耐单相蓄全控源桥整跳流电脖路中昆，晶犬闸管鄙的额域定电薄压应尊取裳U秩2换。把（却）嫩5野）闻哥宅年竭搜雾钱现大敲咱职援箱宪说联闲叛刷漫区6挪）触嫩发普嘱通晶钉闸管陡的触璃发脉淹冲，大也能建触发眨可关牢断晶壮闸管聋。速（匆）闻7纺）有舞源逆芝变装口置是扛把逆仁变后元的交赛流能奸量送间回电丑网。镇（可）添8隶）在砍单相翁桥式丝半控扫整流贴电路阔中，撇带大虏电感斑负载令，不兴带续界流二坐极管层时，谈输出钓电压嫂波形兴中没污有负档面积做。宗（免）害3艳．选乔择题怀1眼）单次相半伸控桥敢整流佩电路洲的两夸只晶病闸管坑的触萄发脉竿冲依奇次应弟相差计度。宇A徒、车18寒0补°樱，旁B炎、忙60持°灵，印C趋、3饭60膜°，寄D假、1已20隐°井2）泄单相悬桥式枕全控性整流缩电阻芽性负厉载电洽路中筝，控脆制角枯α的毅最大棕移相煮范围题是念(驳)赔A谨、享90翼°席B彩、济12盯0关°颤C牌、待15认0从°宅D没、念18衰0炊°夫3赔）单辫相桥爹式全傍控整躲流电围感性阻负载臂电路助中，拒控制芽角绘α橡的最粉大移哄相范棚围是歉(呆)华A倚、叼90份°溜B绍、刃12震0唇°妻C霸、都15挑0威°岁D辛、移18缠0尽°益4冬）变第流器肾工作漫在逆萌变状馋态时伶，控谢制角奥α翁必须析在旋度。巧A、馋0°亿-9痒0°脖；奔B、输30薄°-怀12臭0°置；给C、质60戏°-夕15浆0°浮；炸D、意90累°-例15池0°洋5）回单相懒全控艰桥式逢整流小电路鸽带电拳阻负搭载，熊当触困发角忘α=坊0º剑时，插输出势的负乡载电鉴压平付均值蚕为掠。循A、仗0.壁45般U顾2御；塌B薪、0坊.9慢U扒2蝴；脑C、库1.伟17检U旱2纷；浆D、悟2.销34尘U控2扣；拌4阁．问继答题月1烟）实屿现有俭源逆脖变必炮须满能足哪厅两个阿必不令可少构的条吓件？富2静）什剧么是最逆变蹄失败好？逆框变失墨败后羞有什老么后伏果？即形成毙的原摧因是蔬什么竖？宋3富）说样明可千关断浸晶闸竞管镇GT础O吐的开幻通和理关断洪原理秃。与娘普通逆晶闸挪管相突比较纯有何硬不同喉？胞4扛）单死相半绞控桥知能否蛾实现贺有源眨逆变凝？为骄什么棍？著5塔．画具图题猾1耽）单迫相桥忠式半段控整机流电已路，煌电阻霞性负滔载。筝当控裹制角中α滨=9欣0略º创时，波画出式：负奶载电任压载u霜d渡、晶短闸管呈VT户1倾电压道u戒VT摩1客、整漏流二霸极管方VD邀2印电压倡u末VD流2迎，在谱一周鸭期内让的电窜压波崭形图锻。朋2甚）设浩单相洲桥式仰整流棒电路车有源扣逆变与电路粱的逆堆变角留为因，试阁画出尿输出朱电压烈的波躬形图牧。德6岂．计晒算题陷1凝）单糠相半墙控桥裤电路套，对搏恒温矛电炉影供电葱。已剩知电历炉的些电阻邻为克34灯Ω督，直兵接由姜22卸0V辉交流渐电网泪输入柳，试甚选择淘晶闸僚管的哨型号膏，并抖计算打电炉象的功乞率。芝2谊）在打单相身桥式逝全控怜整流耕电路授中，顾U2敞＝众22宽0V盟，周E术＝姑12战0V恢，滩R林＝惜1傲Ω返，当汪β歌＝凝60积°锣时，刮能否羽实现耻有源夜逆变及？为陶什么辫？求弟这时梨电动神机的荣制动熔电流悬多大祖？画唇出这旧时的失电压酬电流透波形炊。冒3舞）某次一电神阻负抖载，克要求所0总～药10敬0V污连续宽可调彼，讽30催V街以上糕时要牧求负铲载电还流能党达到床20牌A域，采