《电力电子技术》第四版课后习题答案
更新时间:2024-03-19 21:17:01 阅读量: 综合文库 文档下载
第一章 电力电子器件
1.3 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形,各波形的电流最大值均为Im ,试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。
1解:a) Id1=2????4Imsin(?t)?Im2(?1)?0.2717Im2?2
1 I1=2?1 b) Id2=????4(Imsin?t)2d(wt)?Imsin?td(wt)?Im31??0.4767Im242?
???4Im2(?1)?0.5434Im22
1I2=
?2??(Imsin?t)d(wt)?4?2Im31??0.6741Im242?
1 c) Id3=2???20Imd(?t)?1Im4
1 I3=2?
??20Im2d(?t)?1Im2
1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?
解:额定电流IT(AV)=100A的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im1b) Im2
??I?329.350.4767A, Id1?0.2717Im1?89.48A
I?232.90A,Im2?126.56A 0.6741 Id2?0.54341Im3?78.54c) Im3=2I=314 Id3=
1.5.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能?
答:GTO和普通晶阐管同为PNPN结构,由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流
1两个等效晶体管增益?1和?2,由普通晶阐管的分析可得,?1??2?1是器件临界导通的条件。?1??2>1不能维持饱和导通而关断。 过饱和而导通;?1??2< GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同: l)GTO在设计时?2较大,这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断;
2)GTO导通时?1??2的更接近于l,普通晶闸管?1??2?1.5,而GTO则为?1??2?1.05,GTO的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件;
3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小,门极和阴极间的距离大为缩短,使得P2极区所谓的横向电阻很小,从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
1.6.如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏?
答:电力MOSFET的栅极绝缘层很薄弱,容易被击穿而损坏。MOSFET的输入电容是低泄漏电容,当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过±20的击穿电压,所以为防止MOSFET因静电感应而引起的损坏,应注意以下几点:
①一般在不用时将其三个电极短接;
②装配时人体、工作台、电烙铁必须接地,测试时所有仪器外壳必须接地; ③电路中,栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高; ④漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。
1.7.IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?
答:IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,ⅠGBT是电压驱动型器件,IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。
GTR
驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,这样可加速开通过程,
减小开通损耗;关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。 GTO驱动电路的特点是:GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路,关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
电力MOSFET驱动电路的特点:要求驱动电路具有较小的输入电阻,驱动功率小且电路简单。
1.9.试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。 解:对ⅠGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表:
器件 IGBT 优点 开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小。 GTR 耐压高,电流大,开关特性好,开关速度低,为电流驱动,所通流能力强,饱和压降低。 需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题。 GTO 电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强。 电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低。 电力MOSFET
缺点 开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTO 。 开关速度快,输入阻抗高,热电流容量小,耐压低,一般只 稳定性好,所需驱动功率小且适用于功率不超过10kW的驱动电路简单,工作频率高,电力电子装置。 不存在二次击穿问题。 1.11为什么要限制晶闸管断电电压上升律du/dt?
答:正向电压在阻断状态下,反向结J2相当的一个电容加在晶闸管两端电压上升率过大,就会有过大的充电电流,此电流流过J3,起到触发电流的作用,易使晶闸管误触发,所以要限制du/dt。
1.12.为什么要限制晶闸管导通电流上升率di/dt?
答:在晶闸管导通开始时刻,若电流上升过快,会有较大的电流集中在门集附近的小区域内,虽然平均电流没有超过额定值,但在小的区域内局部过热而损坏了晶闸管,所以要限制通态di/dt。
1.13电力电子器件工作时产生过电压的原因及防止措施有哪些? 答:产生原因:
1、由分闸、合闸产生的操作过电压; 2、雷击引起的雷击过电压;
3、晶闸管或与全控型器件反并联的续流二极管换相过程中产生的换相电压。 措施:
压敏电阻,交流侧RC抑制电路,直流侧RC控制电路,直流侧RC抑制电路,变压器屏蔽层,避雷器,器件关断过电压RC抑制电路。
第2章 整流电路
2..1.单相半波可控整流电路对电感负载供电,L=20Mh,U2=100V,求当??0?时和60?时的负载电流Id,并画出Ud与Id波形。
解:??0?时,在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时,负载电感L储能,在晶闸管开始导通时刻,负载电流为零。在电源电压U2的负半周期,负载电感L释放能量,晶闸管继续导通。因此,在电源电压U2的一个周期中下列方程成立:
L考虑到初始条件:当?t?0时id=0可解方程:
did?2U2sin?tdt
2U2(1-cos?t)?L 2U?(1-cos?t)d(?t)?L
Id=1Id?2??Ud与Id的波形如下图:
?2?02U2?22.51(A)?L
当a=60?时,在U2的正半周期60?~180?期间,晶闸管导通使电感L储能,电感L储藏的能量在U2负半周期180?~300?期间释放,因此在U2的一个周期中60?~300?期间,下列微分方程成立:
Ldid?2U2sin?tdt
考虑到初始条件:当?t?60?时id=0可解方程得:
2U21(-cos?t)2id=dt
其平均值为
1I=2?d
??5?332U212U2(?cos?t)d(?t)?=11.25(A)?L22?L
此时Ud与id的波形如下图:
2. 2图1为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明: ① 晶闸管承受的最大反向电压为22U2;
② 当负载是电阻或电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答:具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,该变压器没有直流磁化问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中,在正负半周上下绕组中的电流方向相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不存在直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时,晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联,所以VT2承受的最大电压为22U2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角?相同时,对于电阻负载:(O~?)期间无晶闸管导通,输出电压为0;(?~?)期间,单相全波电路中VT1导通,单相全控桥电路中VTl、VT4导通,输出电压均与电源电压U2相等;(
?~???)期间均无晶闸管导通,输出电压为0;(???~2?)期间,单相全波电路中VT2
导通,单相全控桥电路中VT2、VT3导通,输出电压等于-U2。
?~???)期间,单相全波电路中VTl导通,单相全控桥电路中VTl、VT4导通,输出电
压均与电源电压U2相等; (???~2???)期间,单相全波电路中VT2导通,单相全控桥电路中VT2、VT3导
对于电感负载: ( 通,输出波形等于-U2。
可见,两者的输出电压相同,加到同样的负载上时,则输出电流也相同。
2.3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20?,L值极大,当?=30?时,要求:
①作出Ud、Id、和I2的波形;
②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解:①Ud、Id、和I2的波形如下图:
②输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为: Ud=0.9U2cos?=0.9×100×cos30?=77.97(V) Id=Ud/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为:
2U2=1002=141.4(V) -
考虑安全裕量,晶闸管的额定电压为:
UN=(2~3)×141.4=283~424(V) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为:
IVT=Id/2=27.57(A) 晶闸管的额定电流为:
IN=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
2.4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
解:注意到二极管的特点:承受电压为正即导通。因此,二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不
2.15.三相半波可控整流电路,反电动势阻感负载,U2=100V,R=1?,LB=lmH,求当?=30?时、E=50V时Ud、Id、?的值并作出Ud与IVT1和IVT2的波形。 解:考虑LB时,有:
Ud=1.17U2cos?-Δud Δud=3XBId/2?
Id=(Ud-E)/R
解方程组得:
Ud=(?R?1.17U2cos??3XBE)/(2?R?3XB)?94.63(V) △Ud=6.7(V) Id=44.63(A) 又因为:
cos??cos(???)?2IdXB/6U2 即得出
cos(30?+?)=0.752 换相重叠角
? =41.28??30??11.28?
Ud与IVTl和IVT2的波形如下:
2.16.单相桥式全控整流电路,其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?其中幅值最大的是哪一次?变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?其中主要的是哪儿次?
答:单相桥式全控整流电路,其整流输出电压中含有2K (K=l、2、3…)次谐波,其中幅值最大的是2次谐波。变
压器二次侧电流中含有2K+l(K=Ⅰ、2,3……)次即奇次谐波,其中主要的有3次、5次谐波。
2.17.三相桥式全控整流电路,其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?其中幅值最大的是哪一次?变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?其中主要的是哪几次?
答:三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6K(K=l、2、3……)次的谐波,其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6K+l(K=l、2、3……)次的谐波,其中主要的是5、7次谐波。
2.18.试计算第2.3题中I2的3、5、7次谐波分量的有效值I23,I25,I27 解:在第3题中己知电路为单相全控桥,其输出电流平均值为
Id=38.99 (A)
于是可得:
I23=22Id/3??22×38.99/3?=11.7(A) I25=22Id/5??22×38.99/5?=7.02(A) I37=22Id/7??22×38.99/7?=5.01(A)
2.19.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同? 答:带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点:
①三相桥式电路是两组三相半波电路串联,而双反星形电路是两组三相半波电路并联,且后者需要用平衡电抗器;
②当变压器二次电压有效值U2相等时,双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2,而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。
③在两种电路中,晶闸营的导通及触发脉冲的分配关系是一样的,整流电压Ud和整流电流Id的波形形状一样。
2.20.整流电路多重化的主要目的是什么?
答:整流电路多重化的目的主要包括两个方面:一是可以使装置总体的功率容量大,二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
2.21.十二脉波、二十四脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐 波?
答:12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有ll次、13次、23次、25次等即12K?l(K=1,2,3....)次谐波,整流输出电压中含有12、24等即12K(K=1,2,3...)次谐波。
24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等即24K?1(K=l, 2,3...)次谐波,整流输出电压中含有24、48等即24K(K=1,2,3...)次谐波。
2.22.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么? 答:条件有二:
①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;
②要求晶闸管的控制角
???2使Ud为负值。
2.23.什么是逆变失败?如何防止逆变失败?
答: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,称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变夫败的方法有: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?等。
2.24.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的晶闸管移相范围分别是多少?
答:单相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是0~180?,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0~90?。
三相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是0~120?,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0~90?。
2.25.三相全控桥,电动机负载,要求可逆运行,整流变压器的接法是D/Y-5,采用NPN锯齿波触发器,并附有滞后30°的R-C滤波器,决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。 答:(1)考虑踞齿波底宽240°;
(2)信号US’A与对应晶闸管阳极电压UA 同相,同步信号USA 超前对应晶闸管阳极电压UA 30° (3)共阴极组:Y/Y-4、共阳极组:Y/Y-10
-USAB UA1B1 US’A UA USAB USA UAB
第3章 直流斩波电路
1.简述图3-la所示的降压斩波电路工作原理。
答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让V导通一段时间Uo=E。然后使V关断一段时间
ton。
,由电源E向L、R、M供电,在此期间,
toff,此时电感L通过二极管VD向R和M供电,Uo=0。一个周期内的平均电压
E?ton?U0?toff
输出电压小于电源电压,起到降压的作用。
2.在图3-1a所示的降压斩波电路中,已知E=200V,R=10Ω,L值微大,E=30V,T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io。
解:由于L值极大,故负载电流连续,于是输出电压平均值为
U0?输出电流平均值为
ton20?200E??80(V)T50
I0?
U0?EM80?30??5(A)R10
3.在图3-la所示的降压斩波电路中,E=100V,L=lmH,R=0.5Ω,当
EM=10V,采用脉宽调制控制方式,T=20μs,
ton=5μs时,计算输出电压平均值U0,输出电流平均值I0,计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载
ton=3μs时,重新进行上述计算。
EI1ton?(U0?E)I1toff电流是否连续。当
解:由题目已知条件可得:
??当
L0.001??0.002R0.5
tton?5?s时,有
????0.01
??? 由于
ton??0.0025e???1e0.0025?1?0.01?0.249?me??1e?1
所以输出电流连续。
4.简述图3-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。
答:假设电路中电感L值很大,电容C值也很大。当V处于通态时,电源E向电感L充电,充电电流基本恒定为
I1,同时电容C上的电压向负载R供电,因C值很大,基本保持输出电压为恒值U0。设V处于通态的时间为ton,
此阶段电感L上积蓄的能量为E断态的时间为
I1ton。当V处于断态时E和己共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于
(U0?E)I1toff;当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L
toff,则在此期间电感L释放的能量为
积蓄的能量与释放的能量相等,即:
EI1ton?(U0?E)I1toff化简得:
U0?式中的T/
ton?tofftoff?E?TEtoff
toff?1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。
5.在图3-2a所示的升压斩波电路中,已知E=50V,L值和C值极大,R=20Ω,采用脉宽调制控制方式,当T=40μs,
ton=25μs时,计算输出电压平均值U0,输出电流平均值I0。
解:输出电压平均值为:
U0?输出电流平均值为:
T40E??50?133.3(V)toff40?25
U0133.3??6.667(A)R20
I0?
6.试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理,并比较其异同点。
答:升降压斩波电路的基本原理:当可控开关V处于通态时,电源E经V向电感L供电使其贮存能量,此时电流为1,方向如图。3-4中所示。同时,电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后,使V关断,电感L中贮存的能量向负载释放,电流为i2,方向如图3-4所示。可见,负载电压极性为上负下正,与电源电压极性相反。
稳态时,一个周期T内电感L两端电压
iuL对时间的积分为零,即
?当V处于通态期间,改变导通比?T0uLdt?0
uL=E:而当V处于断态期间uL??u0。于是:
E?ton?U0?toff
,输出电压既可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0
时为升压,因此将该电路称作升降压斩波电路。
Cuk斩波电路的基本原理:当V处于通态时,E—态时,
L1—V回路和R—L2-C—V回路分别流过电流。当V处于断
E?L1?C?VD回路和R-L2-VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等
效电路如图3-5b所示,相当于开关S在A、B两点之间交替切换。
假设电容C很大使电容电压
uc的脉动足够小时。当开关S合到B点时,B点电压uB=0,A点电压uA??uC;
Ui?N1tU0uB?offUcN3。因此,B点电压uB的平均值为T(Uc为电容电
相反,当S合到A点时,
uB?uC,uA?0压“c的平均值),又因电感Ll的电压平均值为零,所以
E?UB?toffTUc。另一方面,A点的电压平均值为
UA??tontUcU0?onUcLTT,且2的电压平均值为零,按图3—5b中输出电压Uo的极性,有。于是可得出输出电
压Uo与电源电压E的关系:
U0?
两个电路实现的功能是一致的,均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比,Cuk斩波电路有一个明显的优点,其输入电源电流和输出负载电流都是连续的,且脉动很小,有利于对输入、输出进行滤波。
7.试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图,并推导其输入输出关系。 解:Sepic电路的原理图如下:
tont?E?onE?EtoffT?ton1??
算成熟;输出输入最大电压比只有0.866,用于交流电机调速时输出电压偏低。
因为矩阵式变频电路有十分良好的电气性能,使输出电压和输入电流均为正弦波,输入功率因数为l,且能量双向流动,可实现四象限运行;其次,和目前广泛应用的交直交变频电路相比,虽然多用了6个开关器件,却省去直流侧大电容,使体积减少,且容易实现集成化和功率模块化。随着当前器件制造技术的飞速进步和计算机技术的日新月异,矩阵式变频电路将有很好的发展前景。
第5章 逆变电路
5.l.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同? 答:两种电路的不同主要是:
有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
5.2.换流方式各有那儿种?各有什么特点? 答:换流方式有4种:
器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流:由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流:由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流。 强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现,也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
5.3.什么是电压型逆变电路?什么是电流型逆变电路?二者各有什么特点?
答:按照逆变电路直流测电源性质分类,直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路,直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是:
①直流侧为电压源或并联有大电容,相当于电压源。直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是:
①直流侧串联有大电感,相当于电流源。直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向,因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
5.4.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?
答:在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通,而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
5.5.三相桥式电压型逆变电路,180o导电方式,Ud=100V 。试求输出相电压的基波幅值UUN1m 和有效值UUN1﹑输出线电压的基波幅值UUV1m和有效值 UUV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值UUV5 。 解:
UUN1m?UUN1?2Ud?2?0.637Ud?63.7(V)?0.45Ud?45(V)
UUN1m
UUV1m?23Ud?2??1.1Ud?110(V)
UUV1?UUV1m6?Ud?0.78Ud?78(V)
5.6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件?
答:假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u。就通过VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl、VT4向VT2、VT3转移,触发VT2、VT3时刻必须在u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。
5.7.串联二极管式电流型逆变电路中,二极管的作用是什么?试分析换流过程。
答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电提供通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好准备;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压,确保晶闸管可靠关断,从而确保晶闸管换流成功。
以VTl和VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下:
给VT3施加触发脉冲,由于换流电容C13电压的作用,使VT3导通而VTl被施以反向电压而关断。直流电流Id从VTl换到VT3上,C13通过VDl、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电,如图5-16b所示。因放电电流恒为Id,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13下降到零之前,VTl一直承受反压,只要反压时间大于晶闸管关断时间tq,就能保证可靠关断。
Uc13降到零之后在U相负载电感的作用下,开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降,则在Uc13=0时刻后,二极管VD3受到正向偏置而导通,开始流过电流,两个二极管同时导通,进入二极管换流阶段,如图5-16c所示。随着C13充电电压不断增高,充电电流逐渐减小,到某一时刻充电电流减到零,VDl承受反压而关断,二极管换流阶段结束。之后,进入VT2、VT3稳定导通阶段,电流路径如图5-16d所示。
5.8..逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合?
答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。 并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
UUV5?UUV178??15.6(V)55
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