南京工业大学电力电子大题整理课件

南京工业大学电力电子大题整理南京工业大学电力电子大题整理南京工业大学电力电子大题整理2数量关系a角的移相范围为180。向负载输出的平均电流值为：流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：数量关系a角的移相范围为180。

向负载输出的平均电流值为：

流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：2流过晶闸管的电流有效值：变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：

不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量S=U2I2。

32）带阻感负载

假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4并不关断。至ωt=π+a时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2和VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。4

数量关系晶闸管移相范围为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。晶闸管承受的最大正反向电压均为

53）带反电动势负载在|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。导通之后，

ud=u2，，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为停止导电角，在α

角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。6当α<d

时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。触发脉冲有足够的宽度，保证当wt=d时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为d。负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的机械特性将很软。为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。这时整流电压ud的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连续时的波形相同，ud的计算公式也一样。为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：73.1.4

单相桥式半控整流电路电路结构

单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整流电路（先不考虑VDR）。电阻负载半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。8单相半控桥带阻感负载的情况在u2正半周，u2经VT1和VD4向负载供电。

u2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。在u2负半周触发角α时刻触发VT3，VT3导通，u2经VT3和VD2向负载供电。u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，ud又为零。9续流二极管的作用避免可能发生的失控现象。若无续流二极管，则当α突然增大至180或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。10数量关系：带VDR>>11单相桥式半控整流电路的另一种接法单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形单相桥式半控整流电路的另一接法相当于把图2-5a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。返回123.3.2三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共阴级组共阳极组导通顺序三相桥式全控整流电路原理图131）带电阻负载时的工作情况当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续当a>60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是12014

三相桥式全控整流电路带电阻负载

a

=0时的波形15

三相桥式全控整流电路带电阻负载

a

=30时的波形16三相桥式全控整流电路带电阻负载

a

=60时的波形17

三相桥式全控整流电路带电阻负载

a

=90时的波形18晶闸管及输出整流电压的情况如表所示时段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb19

三相桥式全控整流电路的特点（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。20（3）ud一电源周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）

(5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。212)阻感负载时的工作情况a≤60时

ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。各晶闸管的通断情况输出整流电压ud波形晶闸管承受的电压波形区别在于：得到的负载电流id波形不同。

当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。a>60时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。

电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。阻感负载时，ud波形会出现负的部分。带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90

。22

三相桥式全控整流电路带阻感负载

a

=0时的波形23

三相桥式全控整流电路带阻感负载

a

=30时的波形24

三相桥式全控整流电路带阻感负载

a

=90时的波形253)定量分析当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a≤60时）的平均值为：

带电阻负载且a>60时，整流电压平均值为：输出电流平均值为：Id=Ud

/R26当整流变压器为图中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其有效值为：晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同。仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。275.1.1降压斩波电路(一)

工作电路IGBT,若为晶闸管，须有关断辅助电路续流二极管负载出现的反电动势5.1基本斩波电路（二）工作原理①电流连续②电流断续（1）电流连续①V为通态期间，设负载电流为i1，有：设此阶段电流初值为I10，=L/R，解上式得（三）数量关系分析－从电路理论角度推导瞬态分析②V为断态期间，设负载电流为i2，有：设此阶段电流初值为I20，解上式得：<1><2>且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2>当L无穷大时上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。ton——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比平均值分析（2）电流断续I10=0，且t=ton+tx时，i2=0代入上tx<toff电流断续的条件：瞬态分析平均值分析5.1.2升压斩波电路（一）工作电路储存电能保持输出电压V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：EI1ton（三）数量关系(直接从能量角度分析）

稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：EI1ton=(U0-E)I1toff

V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断开的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：(U0-E)I1toffT/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路T/toff——升压比；升压比的倒数记作

，即和的关系：因此，U0可表示为以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uo必然会有所下降，故实际输出电压会略低。根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：

如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。则电源电流的平均值I1为：