电力电子作业文档格式.docx

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作业2

2.1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10~15V,关断电压为-5~-15V

IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V

2.3SCR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、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（-）、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3

3.1单相全控桥:

U2=220V,R=5Ω,a=60︒

（1）画ud,id,i2；

计算Ud，Id

Ud=0.9U2[cosα+1]/2=0.9*220*（cos60︒+1）/2=148.5V

Id=Ud/R=148.5V/5Ω=29.7A

（2）加串大L,画ud,id,i2；

计算Ud，Id，I2。

Ud=0.9*220cosα=0.9*220*cos60︒=99V;

Id=Ud/R=99V/5Ω=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=0.1Ω,R=0.5Ω

（1）画等效电路

（2）α=60°

反电势Em=100V,求:

（a）Id,Ud,γ*;

输出功率P;

功率因数.（b）画ud,id

Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos60︒=128.7V;

Id=（Udα-Em）/（Rx+R）=（128.7-100）/（0.1+0.5）A=47.8A

Ud=Udα-Rx*Id=（128.7-0.1*47.8）V=123.9V,

P=Ud*Id=123.9*47.8=5.92KW;

λ=0.955cosα=0.955*cos60︒=0.4775

（3）α=120°

反电势Em=-140V,求:

输出P,功率因数λ;

（b）画ud,id

Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos120︒=-128.7V;

Id=（Udα-Em）/（Rx+R）=（-128.7-（-140））/（0.1+0.5）A=18.8A

Ud=Udα-Rx*Id=（-128.7-0.1*18.8）V=-130.6V,

P=Ud*Id=-130.6*18.8=-2.5KW;

λ=0.955cosα=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α越小则Ud越高（+）;

α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=Udmcosα（-）,α有效范围为0—90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αβ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=36V,R=0.5Ω,L有限（无电容波波）

（1）α=0.7,反电势Em=20V,电流io连续.计算Uo,Io.

解：

Uo=αE=0.7*36V=25.2V,Io=（Uo-Em）/R=（25.2-20）/0.5A=10.4A

（2）α=0.7,Em升到27.8V，造成断流比δ=0.1,画uo,io波形;

计算Uo,Io。

如图：

Uo=αE+δEm=（0.7*36+0.1*27.8）V=27.98V

Io=（Uo-Em）/R=（27.98-27.8）/0.5A=0.36A

5.3如降压斩波器E=36V,L=15mH,f=1KHz,求最大电流脉动ΔIm。

ΔIm=E/（8fL）=36/（8*1*15）A=0.3A

5.4升压斩波器E=36V,驱动R并C负载,α=0.2,电流iL平稳.计算输出电压Uo.

Uo=E/（1-α）=36/（1-0.2）V=45V

5.5桥式四象限斩波器已知α1=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=α*E（+）；

断续时Uo降低（-）.

2斩波器电流脉动与开关频率成正比（-）;

α=1时最大（-）.

3升压斩波器iL连续时，Uo=β*E（-）;

iL断续时电路不能工作（-）.

4α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（+）。

712V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6

6.1单相交流220V调压电路

（1）负载R=10Ω，α=60o、90o

a求输出功率与电压、电流有效值

α=60o时，α=90o时，

P=80%*Ui2/R=0.8*2202/10W=3.87KW;

P=50%*Ui2/R=0.5*2202/10W=2.42KW

U=√0.8*Ui=0.9*220V=196.8V;

U=√0.5*Ui=0.707*220V=155.6V

I=U/R=196.8/10A=19.7A;

I=U/R=155.6/10A=15.6A

b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+j5Ω，按最大功率选择双向

晶闸管电压电流。

Im=Ui/√（52+52）=220/√（52+52）=31.1A

管电流Iv=（2~3）*31.1A=60-90A

管电压Uv=（2~3）*311V=600-900V

.2画晶闸管交流分档调压主电路

如右图

交交变流自测题

1交流调压电路α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7

1PWM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点钟方向，画u1-u8；

（3）如Ψ为9点钟方向顺时钟转，求驱动电压向量及导通开关。

（1）空间合成向量电压方程：

es=us-isR

磁链控制方程:

ΔΨs=us`Tc

（2）如图

（3）按Ψ转向超前90度建u参考轴，

用u轴前后电压向量控制Ψ运动。

驱动电压向量为u3时Ψ正转增磁，

导通开关为234；

驱动电压向量为u2时Ψ正转减磁，

导通开关为123。

ω

u

u3

u2

Ψ

4

（1）画电流闭环单相全桥PWM整流系统结构

（2）Δi过大/过小时,uAB=?

/?

（1）如下图：

（2）Δi过大时，uAB=-Ud

Δi过小时，uAB=+Ud

PWM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

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并结合LC等电路（+），实现0压关断（-）。

10作业电力电子应用

10.1

（1）画单相整流UI双闭环PFC电路

（2）如iL过小，开关V应，UV=？

（1）如下图

（2）如iL过小，开关应导通，UV=0

.2画PWM电流环SVC主电路

.3画PWM电流环APF主电路

自测题

.1变频器与UPS各为何种变流组合？

输出电压与频率各有何特点？

答：

变频器变流组合为交-直-交变流，特点变压变频（VVVF）

UPS变流组合为交-直-交变流，特点恒压恒频（CVCF）

.2开关电源是何种组合变流?

开关电源变流组合为交-直-交-直变流