电力电子技术第三章第4讲及作业资料
电力电子课后习题作业讲解(DOC)
第二章 电力电子器件4. 图1-1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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图1-1 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21I m 5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(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) I m1≈4767.0I≈329.35A ，I d1≈0.2717 I m1≈89.48A b) I m2≈6741.0I≈232.90A,I d2≈0.5434 I m2≈126.56A c) I m3=2 I = 314A, I d3=41I m3=78.5A6. 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 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
(完整版)电力电子学课后题答案第三章
第3章复习题及思考题解答1. 直流/直流电压变换中开关器件的占空比D是什么？推证图 3.1(c)所示脉宽时间为onT、脉宽角度为θ、周期为ST、幅值为SV的方波脉冲电压O()v t的直流平均值及各次谐波的幅值。
图3.1 Buck变换器电路结构及降压答：占空比D是开关管导通时间onT与开关周期ST的比值。
图 3.1(c)中方波脉冲电压O()v t可以表示为如下傅里叶表达式：SO S12()sin(π)cos()πnVV t DV nD n tnωω∞==+⋅∑，其中常数项为直流平均值，即O SV DV=，各余弦项为各次谐波，其幅值为：S Sn22sin()sin(π)π2πV Va n nDn nθ==。
2. 脉冲宽度调制PWM和脉冲频率调制PFM的优缺点是什么？答：脉冲宽度调制方式PWM，保持ST不变（开关频率不变），改变onT调控输出电压V；脉冲频率调制方式PFM，保持onT不变，改变开关频率或周期调控输出电压V。
实际应用中广泛采用PWM方式。
因为采用定频PWM开关时，输出电压中谐波的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。
此外由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。
但是在谐振软开关变换器中为了保证谐振过程的完成，采用PFM控制较容易实现。
3. Buck变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因数有关，试从物理上给以解释。
答：电感电流的脉动量与电感量L、开关频率Sf、输入电压SV、输出电压OV有关，输出电压的脉动量与电感量L、电容量C、开关频率S f、输出电压O V有关。
电感量L、电容量C越大其滤波效果越好，而开关频率S f越高，滤波电感的交流阻抗Lω就越大，它对直流电压的阻抗基本为0，同时滤波电容的交流阻抗1/Cω越小。
4. Buck变换器断流工况下的变压比M与哪些因数有关，试从物理上给以解释。
答：Buck变换器在电流断续工况下其变压比M不仅与占空比D有关，还与负载电流OI的大小、电感L 、开关频率S f 以及电压O V 等有关。
电力电子技术第四版三四章课后答案
第3章 直流斩波电路1．简述图3-1a 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t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。
一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。
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 值极大，E M =30V ，T =50μs,t on =20μs,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80(V) 输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5(A)3．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH ，R =Ω，E M =10V ，采用脉宽调制控制方式，T =20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
当t on =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：m =E E M =10010= τ=RL =5.0001.0=当t on =5μs 时，有ρ=τT = =τont =由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =>m 所以输出电流连续。
此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25(V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =(A)I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ=由于11--ραρe e =1101.0015.0--e e =>m 所以输出电流仍然连续。
电子电力技术教程 第3章
第3章
有源逆变电路
u d
u 10
u 20
u 10
u 20
E
D
0
t
id
0
t
(a)
ud
u10
u20
u10
u20
0
id
图 3-3 直流卷扬机系统
0
ud
u10
(b)
第3章 有源逆变电路
相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流 为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说 明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同 一套电路， 既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态， 这样的电路统称为变流装置。
变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上， 电网成为负载， 在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到 电网中去， 这样的逆变称为“有源逆变”。
第3章 有源逆变电路 在图3-1(b)中，两个电源的极性均与图3-1(a)中相反，但
还是属于两个电源同极性相连的形式。如果电源E2＞E1，则电 流方向如图，回路中的电流I
I E2 E1 R
此时，电源E2输出电能，电源E1吸收电能。 在图3-1(c)中，两 个电源反极性相连， 则电路中的电流I
I E1 E2 R
如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在 运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给 负载， 这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。
第3章 有源逆变电路 3.1.2 电源间能量的变换关系
RI
RI
RI
电力电子技术第四版三四章课后答案
电力电子技术第四版三四章课后答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第3章 直流斩波电路1．简述图3-1a 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t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。
一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。
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 值极大，E M =30V ，T =50μs,t on =20μs,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80(V) 输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5(A)3．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH ，R =0.5Ω，E M =10V ，采用脉宽调制控制方式，T =20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
当t on =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：m =E E M =10010=0.1 τ=RL =5.0001.0=0.002当t on =5μs 时，有ρ=τT =0.01αρ=τont =0.0025由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m所以输出电流连续。
此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25(V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =30.19(A)I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =29.81(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ=0.0015由于11--ραρe e =1101.0015.0--e e =0.149>m 所以输出电流仍然连续。
大学电力电子技术 第三章
被封锁 • t0~t1：uo+io+，P组整流，输出功率+ • t1~t2：uo−io+，P组逆变，输出功率−
t2~t4期间：io负半周，N组工作，P组
uo
uP
iP io L
RL
iN
uo
uN
io O t0 uP
O
t1 t2
t3 t 4
t
被封锁 • t2~t3 ：uo−io−，N组整流，输出功率+
uab uac ubc uba uca ucb uab
─
期望输出电压为uo，则各晶闸 管触发时刻由相应同步余弦 电压 usab~uscb 的下降段和 uo 的 交点来决定
t
aP1
aP2
usac
aP3
usbc
aP4
usba uo
aP5
usca
aP6
uscb usab
aP1
正弦波型交 - 交变频器适合于 u 低频大功率的电气传动系统， 当采用三相桥式电路时，最 高输出频率是输入频率的1/3~ 1/2。
io>0，uo<0，P组逆变
当二者相位差大于 90，一周期内电网向负载提供能量的平均 第 2段 电流过零，无环流死区 第5段 又是无环流死区
值为负，电网吸收能量，电动机为发电状态。 第 3段 io>0，uo>0，P组整流 第6段 io<0，uo<0，N组整流
uo
aP=60
aP=0
aP=90 aP>90
3.2 单相交-交变频电路
交-交变频电路：不通过中间直流环节而直接把工频交 流电变换成不同频率交流电的变流电路。
电力电子技术第3章-习题答案
3章 交流-直流变换电路 课后复习题第1部分：填空题1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0︒ ≤a ≤ 180︒ 。
2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0︒≤a ≤ 180︒ ，2 ，续流二极管承受的最大反向电压2 （设U 2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 0︒ ≤a ≤ 180︒ ，2 和2 ；带阻感负载时，α角移相范围为 0︒ ≤a ≤ 90︒ ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为22U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器(大电感) 。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180︒-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0︒ 。
5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。
6.2 ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 2为相电压有效值)。
7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 等于 26U ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0︒≤a ≤90︒ ，使负载电流连续的条件为 a ≤30︒ (U 2为相电压有效值)。
8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 120︒ ，当它带阻感负载时，α的移相范围为 0︒≤a ≤90︒ 。
9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高 的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压；这种电路 α 角的移相范围是 0︒≤a ≤120︒ ，u d 波形连续的条件是 a ≤60︒ 。
电力电子技术第三章第4讲及作业
第3章整流电路第4讲3.2.2 三相桥式全控整流电路P56补充：二极管三相桥式不控整流电路电路结构：1.变压器副边按“星形(Y)”连接。
2.三只二极管(VD1、VD3、VD5)的阴极连接在一起，称为共阴组；三只二极管(VD4、VD6、VD2)的阳极连接在一起，称为共阳组。
3.共阴组公共点输出直流电压正极。
共阳组公共点输出直流电压负极。
工作原理(要求掌握的内容)：1.六只二极管在三相交流电源的作用下如何导通和关断(即：如何自然换相)？2.负载电压是相电压或线电压？补充：二极管三相桥式不控整流电路：工作原理1.依据二极管的工作原理：施加正向电压的二极管自动导通，施加反向电压时二极管自动关断。
2.任何时刻共阴组和共阳组中各有一只二极管导通向负载供电。
共阴组中，与相电压最高一相连接的二极管导通。
共阳组中，与相电压最低一相连接的二极管导通。
结论：每60°间隔有一次自然换相。
正极换相和负极换相交替进行。
每只二极管导通120°。
六个二极管按VD1-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6的顺序两两导通。
即:6+1,1+2,2+3,3+4,4+5,5+6,6+13.负载电压是线电压。
由导通两相之间的线电压施加在负载上。
负载电压波形是三相线电压在正半周的包络线。
如：U ab＝u a-u b (注：线电压用U，相电压用u)二极管三相桥式不控整流电路：作业如右图的二极管三相桥式不控整流电路。
说明：①在“ωt1～ωt4”期间内有哪几个二极管导通？②在“ωt1～ωt4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？③在“ωt2～ωt4”期间负载电压是多少？④在ωt3时刻，二极管VD5承受的电压是多少？二极管三相桥式不控整流电路：作业参考答案①在“ωt1～ωt4”期间内有哪几个二极管导通？答：在ωt1～ωt2”期间内：VD2和VD 3导通。
在ωt2～ωt4”期间内：VD3和VD4导通。
②在“ωt1～ωt4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？答：在ωt2时刻发生“负极自然换相”。
电力电子技术讲义
电力电子技术讲义电力电子技术讲义目录第1章电力电子器件 (3)第2章整流电路 (18)第3章逆变电路 (30)第4章直流直流变流电路 (39)第5章PWM控制技术 (45)第1章电力电子器件1.1电力二极管1. 电力二极管的基本特性电力二极管是指可以承受高电压大电流具有较大耗散功率的二极管，它与其他电力电子器件相配合，作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件，在各种变流电路中发挥着重要作用；它的基本结构、工作原理和伏安特性与信息电子电路中的二极管相同，以半导体PN结为基础；主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管；由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成，从外形上看，大功率的主要有螺栓型和平板型两种封装，小功率的和普通二极管一致。
图1-1 电力二极管的外形、结构和电气图形符号a) 外形b) 结构c) 电气图形符号2.电力二极管的基本特性静态特性，主要是指其伏安特性。
正向电压大到一定值（门槛电压UTO ），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。
与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF。
承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。
动态特性，因为结电容的导致电压-电流随时间变化，这就是电力二极管的动态特性，并且往往专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性，由正向偏置转换为反向偏置。
电力二极管并不能立即关断，而是须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断图1-2 电力二极管的伏安特性能力，进入截止状态。
在关断之前有较大的图1-3 电力二极管的动态过程波形 a)正向偏置转换为反向偏置b)零偏置转换为正向偏置反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。
延迟时间：td=t1-t0电流下降时间：tf =t2- t1反向恢复时间：trr=td+ tf恢复特性的软度： tf /td ，或称恢复系 数，用Sr 表示。
由零偏置转换为正向偏置，先出现一个过冲UFP ，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如2V ）。
电力电子技术-第三章--单相整流讲解
3.1.1 单相半波可控整流电路
（Single Phase Half Wave Controlled Rectifier）
1. 电阻负载的工作情况
在工业生产中，某些负载基本上是电阻性的， 如电阻加热炉、电解和电镀等。
电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形 相同并且同相位，电流可以突变。 • 1. 工作原理 • 首先假设以下几点： • (1) 开关元件是理想的，即开关元件(晶闸管)导通 时，通态压降为零，关断时电阻为无穷大； • 一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 • (2) 变压器是理想的，即变压器漏抗为零，绕组的 电阻为零、励磁电流为零。
id 的连续波形每周期分为两 段：u2过零前一段流经SCR， 时宽为π-α；之后一段流经 VDR ，时宽为π+α。由两器 件电流拼合而成。
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
SCR 平均值： I a I
dVT
2 d
（2-5）
SCR 有效值：
IVT
1
2
a
I
d2d
(t
在ωt=0到α期间，晶闸管uAK大于零， 但门极没有触发信号，处于正向关断状
态，输出电压、电流都等于零。
在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管 被触发导通，负载电压ud= u2。 在ωt1时刻，触发VT使其开通，u2加 于负载两端，id从0开始增加。这时，交 流电源一方面供给电阻R消耗的能量， 另一方面供给电感L吸收的磁场能量。
)
a 2
I
（2-6）
d
VDR 平均值： VDR 有效值：
a IdVDR 2 Id
（2-7）
IVDR
1
2
2 a
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第一章电力电子器件的原理与特性1、本章学习要求、 1.1 电力电子器件概述，要求达到“熟悉”层次。
1）电力电子器件的进展概况及其进展趋势。
2）电力电子器件的分类及其各自的特点。
1.2 功率二极管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率二极管的工作原理、差不多特性、要紧参数和要紧类型。
2）功率二极管额定电流的定义。
1.3 晶闸管，要求达到“把握”层次。
1）晶闸管的结构、工作原理及伏安特性。
2）晶闸管要紧参数的定义及其含义。
3）电流波形系数 kf 的定义及运算方法。
4）晶闸管导通和关断条件 5）能够依照要求选用晶闸管。
1.4 门极可关断晶闸管（GTO），要求达到“熟悉”层次。
1）GTO 的工作原理、特点及要紧参数。
1.5 功率场效应管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率场效应管的特点，差不多特性及安全工作区。
1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT），要求达到“熟悉”层次。
1）IGBT 的工作原理、特点、擎住效应及安全工作区。
1.7 新型电力电子器件简介，要求达到“熟悉”层次。
2、本章重点难点分析、有关晶闸管电流运算的问题：有关晶闸管电流运算的问题：晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件，在进行有关晶闸管的电流运算时，针对实际流过晶闸管的不同电流波形，应依照电流有效值相等的原则选择运算公式，即承诺流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流 IT 对应的电流有效值。
利用公式 I = kf×Id = 1.57IT 进行晶闸管电流运算时，一样可解决两个方面的问题：一是已知晶闸管的实际工作条件（包括流过的电流波形、幅值等），确定所要选用的晶闸管额定电流值；二是已知晶闸管的额定电流，依照实际工作情形，运算晶闸管的通流能力。
前者属于选1用晶闸管的问题，后者属于校核晶闸管的问题。
电力电子技术课件最新版第3-4章
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3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。
若a为定值，越大，q越大 ，且
a)
平均值Ud越接近零。为解决上述矛
盾，在整流电路的负载两端并联一 个二极管，称为续流二极管，用
u2 b)
VDR表示。
uOd
w t1
wt
◆有续流二极管的电路
c)
☞电路分析
O
wt
id
√u2正半周时，与没有续流二极管
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最 早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能 供给直流用电设备。
d) O
Id wt
时的情况是一样的。
i VT
Id
√当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT
e) O
i VD R f)
p-a
p+a
wt
施加反压使其关断，L储存的能量保
O u VT
wt
证了电流id在L-R-VDR回路中流通， g) 此过程通常称为续流。
O
wt
√若L足够大，id连续，且id波形接 近一条水平线 。
晶闸管（开关器件）为理想器件， 即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，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。
电力电子技术课件第三章
3.4 负载换流式逆变电路
3.4.1 串联式谐振逆变电路 2．工作原理
串联式谐振逆变电路电流、电 压的主要波形如图3-11所示。因为 是电压型逆变电路，其输出电压为 方波，其中包含基波和各次谐波。 工作时，将逆变频率调谐在负载谐 振频率附近，负载对基波电压呈现 低阻抗，对谐波分量呈现高阻抗， 负载流过较大的基波电流，而高次 谐波电流可忽略不计，即负载端可 获得正弦的输出电流。
第19页，本讲稿共52页
3.3 无源逆变电路
3.3.1 无源逆变电路的工作原理
第20页，本讲稿共52页
3.3 无源逆变电路
3.3.1 无源逆变电路的工作原理
图3-9a为单相桥式逆变电路示意图。图中S1-S4构成桥 式电路的四个桥臂，它们由电力电子器件组成，U为直流电源， R是电阻性负载。当从频率f交臂切换开关S1、S4和S2、S3时， 在电阻R上可得到如图3-9b所示的交变电压波形，其周期
向一致，且其值应大于变流器直流侧的平均电压Ud。
（2）变流器必须工作在α＞90°的区间，使Ud＜0。 为了保证变流回路中的电流连续，负载回路应串入大
电感。此外，由于半控桥或有续流二极管的电路不能输出 负电压，也不允许直流侧出现负极性的电动势，不能实现 有源逆变。
第11页，本讲稿共52页
3.2 有源逆变电路 3.2.2 三相半波有源逆变电路
第27页，本讲稿共52页
3.4 负载换流式逆变电路 3.4.2 并联谐振式逆变电路 2．工作原理
第28页，本讲稿共52页
3.4 负载换流式逆变电路
3.4.2 并联谐振式逆变电路
2．工作原理
因并联谐振式逆变电路属电流型，当 逆变桥中上下臂。晶闸管以一定频率交替 触发导通时，在负载上产生交变矩形波电 流，其中包含基波和各奇次谐波。工作时 ，晶闸管交替触发的频率与负载回路的谐 振频率相接近，负载电路工作在谐振状态 ，故负载对基波呈现高阻抗，而对各奇次 谐波呈现低阻抗。
电力电子技术第3章.
杭阿芳主讲
第3章 整流电路(AC/DC变换）-1
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
2018年12月9日星期日 1
金陵科技学院机电工程学院电气系
杭阿芳主讲
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
2018年12月9日星期日
2
金陵科技学院机电工程学院电气系
杭阿芳主讲
I VT
u2 O u d O id
wt 1
Id Id p- a p+ a
wt wt wt wt wt
O iVT O iVD R
O uVT O
I dVD R p a I d 2p
I VD R
1 p 2 I d d ( wt ) a 2p
pa Id 2p
1 2pa 2 I d d ( wt ) p 2p
wt
图3-1 单相半波可控整流 电路及波形
2018年12月9日星期日
3
金陵科技学院机电工程学院电气系
杭阿芳主讲
3.1.1 单相半波可控整流电路
_ +
_ +
VT
u2
uVT
ud
id R
u2 ug0
w t1 p
2p
wt
0 ud id 0a
uVT 0
wt
《电力电子技术》讲义第03章
单相桥式整流电路带电阻性负载的电路及工作波形如图1－23所示。
(a)电路图 (b) 波形图图1－23 单相桥式全控整流电路电阻性负载 （1）工作原理：图1-23（a ）电路图中，晶闸管VT1和VT4为一组桥臂，而VT2和VT4组成另一组桥臂。
在交流电源的正半周区间，即a 端为正，b 端为负， 晶闸管VT1和VT4会承受正向阳极电压，在相当于控制角α的时刻给VT1和VT4同时加脉冲，则VT1和VT4被触发导通。
此时，电流i d 从电源a 端经VT1、负载R d 及VT4回电源b 端，负载上得到电压u d 为电源电压u 2（忽略了VT1和VT4的导通电压降），极性为上正下负，VT2和VT3则因为VT1和VT4的导通而承受反向的电源电压u 2不会导通。
因为是电阻性负载，所以电流i d 也跟随电压的变化而变化。
当电源电压u 2过零时，电流i d 也降低为零，也即流经VT1和VT4的阳极电流降低为零，故VT1和VT4会因电流小于维持电流而关断。
在交流电源的负半周区间，即a 端为负，b 端为正，晶闸管VT2和VT3会承受正向阳极电压，在相当于控制角α的时刻给VT2和VT3同时加脉冲，则VT2和VT3被触发导通。
此时，电流i d 从电源b 端经VT2、负载R d 及VT3回电源a 端，负载上得到电压u d 仍为电源电压u 2，极性也还为上正下负，与正半周一致。
此时，VT1和VT4则因为VT2和VT3的导通而承受反向的电源电压u 2而处于截止状态。
直到电源电压负半周结束，电源电压u 2过零时，电流i d 也过零，使得VT2和VT3关断。
下一周期重复上述过程。
从图1-23（b ）波形图中可看出，负载上的直流电压输出波形与单相半波时相比多了一倍，晶闸管的控制角可从0°～180°，导通角T θ为απ-。
晶闸管承受的最大反向电压为22U ，而其承受的最大正向电压为22U /2。
（2）基本的物理量计算1）输出电压平均值与输出电流平均值的计算：输出电压平均值的计算：2cos 19.0)(sin 2122αωωππα+==⎰U t td U U d负载电流平均值的计算：2cos 19.02α+==d d d d R U R U I2）负载上电压有效值与电流有效值的计算：负载电压有效值的计算：παπαπωωππα-+==⎰2sin21)()sin2(1222UtdtUU负载电流有效值的计算：παπαπ-+=2sin212dRUI3）晶闸管电流平均值I dT和有效值I T与管子两端可能承受的最大电压U TM：流过每只晶闸管的电流的平均值的计算：2cos145.0212α+==dddT RUII流过每只晶闸管的电流的有效值的计算：IRUtdtRUIddT2122sin41)()sin2(21222=-+==⎰παπαπωωππα晶闸管可能承受的最大电压为：22UUTM=（2）电感性负载图1－24为单相桥式全控整流电路带电感性负载的电路。
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第3章整流电路第4讲
3.2.2 三相桥式全控整流电路
P56
补充：
二极管三相桥式不控整流电路
电路结构：
1.变压器副边按“星形(Y)”连接。
2.三只二极管(VD1、VD3、VD5)的阴极连接在一起，称为共阴组；
三只二极管(VD4、VD6、VD2)的阳极连接在一起，称为共阳组。
3.共阴组公共点输出直流电压正极。
共阳组公共点输出直流电压负极。
工作原理(要求掌握的内容)：
1.六只二极管在三相交流电源的作用下如何导通和关断(即：如何自然换相)？
2.负载电压是相电压或线电压？
补充：
二极管三相桥式不控整流电路：工作原理
1.依据二极管的工作原理：施加正向电压的二极管自动导通，施加反向电压时二极管自动关断。
2.任何时刻共阴组和共阳组中各有一只二极管导通向负载供电。
共阴组中，与相电压最高一相连接的二极管导通。
共阳组中，与相电压最低一相连接的二极管导通。
结论：每60°间隔有一次自然换相。
正极换相和负极换相交替进行。
每只二极管导通120°。
六个二极管按VD1-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6的顺序两两导通。
即:
6+1,1+2,2+3,3+4,4+5,5+6,6+1
3.负载电压是线电压。
由导通两相之间的线电压施加在负载上。
负载电压波形是三相线电压在正半周的包络线。
如：U ab＝u a-u b (注：线电压用U，相电压用u)
二极管三相桥式不控整流电路：作业
如右图的二极管三相桥式不控整流电路。
说明：
①在“ωt1～ωt4”期间内有哪几个二极管导通？
②在“ωt1～ωt4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？
③在“ωt2～ωt4”期间负载电压是多少？
④在ωt3时刻，二极管VD5承受的电压是多少？
二极管三相桥式不控整流电路：作业参考答案
①在“ωt1～ωt4”期间内有哪几个二极管导通？答：在ωt1～ωt2”期间内：VD2和VD 3导通。
在ωt2～ωt4”期间内：VD3和VD4导通。
②在“ωt1～ωt4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？
答：在ωt2时刻发生“负极自然换相”。
由u c换相到u a
③在“ωt2～ωt4”期间负载电压是多少？
答：负载电压u d=u ba=u b-u a
④在ωt3时刻，二极管VD5承受的电压是多少？答：二极管VD5承受反向线电压U bc=u b-u c=u b
3.2.2 三相桥式全控整流电路电路结构：
1.变压器副边按“星形(Y)”连接。
2.三个晶闸管(VT 1、VT3、VT5)的阴极连接在一起，称为共阴组；
三个晶闸管(VT4、VT6、VT2)的阳极连接在一起，称为共阳组。
3.共阴组公共点输出直流电压正极。
三个阳极分别与电源a、b、c相连。
4.共阳组公共点输出直流电压负极。
三个阴极分别与电源a、b、c相连。
3.2.2 三相桥式全控整流电路
1.电阻负载时工作原理：
(1)依据晶闸管的工作原理：施加正向电压的晶闸管在驱动触发脉冲的作用下导通。
当晶闸管电流减小到接近零时晶闸管自动关断。
(2)与三相二极管桥式不控整流电路比较，在自然换相点不经触发不会自动导通换相，但晶闸管的关断是在自然换相点发生的。
3.2.2 三相桥式全控整流电路
1.带电阻负载时工作情况(1)：
α=0︒时:工作情况等同二极管三相桥式不控整流电路。
ωt1时刻：触发VT1,VT1和VT6导通。
ωt2时刻：触发VT2,VT6自动关断,VT1和VT2导通。
ωt3时刻：触发VT3,VT1自动关断,VT2和VT3导通。
ωt4时刻：触发VT4,VT2自动关断,VT3和VT4导通。
ωt5时刻：触发VT5,VT3自动关断,VT4和VT5导通。
ωt6时刻：触发VT6,VT4自动关断,VT5和VT6导通。
负载电压u d为线电压在正半周的包络线。
3.2.2 三相桥式全控整流电路
1.带电阻负载时工作情况(2)：
α=30︒的情况:
工作情况不同于二极管三相桥式不控整流电路，不能自动换相。
晶闸管起始导通时刻推迟了30︒，组成负载电压u d的每一段线电压因此推迟30︒，但每只晶闸管仍然导通120°
负载电压u d的平均值比α=0时有所降低。
3.2.2 三相桥式全控整流电路
1.带电阻负载时工作情况(3)：
α=60︒的情况：
负载电压u d波形中每段线电压的波形继续向后移，u d平均值继续降低。
α=60︒时负载电压u d出降到零(线电压U ab=u a-u b)。
3.2.2 三相桥式全控整流电路
1.带电阻负载时工作情况(4)：
α> 60︒的情况(如α=90°)：
ωt1～ωt2期间：VT1和VT6导通。
ωt2时刻后u a低于u b，VT1和VT6承受反压，
电流减小至零，VT1和VT6自然关断，因此在ωt3时刻需要同时触发VT1和VT2。
ωt2～ωt3期间：负载电压等于零，电流
出现中断。
ωt3～ωt4期间：相电压u a和u c均为负值，但负载上的线电压u d是正值，VT1和VT2导通。
三相桥式全控整流电路电阻负载时，不同控制角α的电压波形α=0°、30°、60°、90°的四种情况
2. 阻感负载时的工作情况
电路分析
α≤60︒的情况：
1.u d波形连续，电路的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u d波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。
2.区别在于电流，当电感足够大的时候，i d、i VT、i a的波形在导通段都可近似为一条水平线。
3.α=0︒时的波形见右图
2. 阻感负载时的工作情况电路分析
α≤60︒的情况：(续)
4.α=30︒时的波形见右图与α=0︒时的情况类似，仅负载电压波形不同，输出电压平均值下降。
2. 阻感负载时的工作情况电路分析
当α>60︒时
由于电感L的作用，u d波形会出现负的部分。
α=90︒时的波形见右图。
若L足够大，负载电压u d中正负面积将基本相等，u d的平均值近似为零，故α角移相范围为0°～90°。
三相桥式全控整流电路的基本数量关系
①带电阻负载时α角的移相范围是120︒，带阻感负载时，α角移
相范围为90︒。
②整流输出电压平均值Ud: 见P60 式3-26，3-27
③输出电流平均值Id：见P61
④变压器二次电流有效值：见P61 式3-28
三相桥式全控整流电路基本数量关系三相桥式全控整流电路在整流输出电压连续时(带阻感负载或带电阻负载α≤60°时)输出电压的平均值计算应注意的问题：
注意点：①只需对一个脉波(1/6周期)进行计算(图中的绿色面积)。
②被积函数是线电压，若取“sinωt”的形式，应以线电压由负到正的过零点为时间坐标的零点。
③三相线电压幅值是相电压有效值的倍。
2323216sin ()
3 2.34cos
d U U td t U π
α
πα
ωωπα++==⎰教材P60 (3-26)式
6
业
作
1.如右图的二极管三相桥式不控整流电路。
说明：
①在“ωt1～ωt4”期间内有哪几个二极管导通？
②在“ωt1～ωt4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？
③在“ωt2～ωt4”期间负载电压是多少？
④在ωt3时刻，二极管VD5承受的电压是多少？
作业
2.如右图带电阻负载的三相桥式全控整流电路。
设三相相电压有效值为U ，α=30°写出输出电压平均值的计算公式。
要求：
①取图中绿色区(1/6周期)进行平均值计算
②仅写出被积函数f(ωt)的具体形式和含变量α的积分上下限。
20
1
)()
2U f t d t π
π=⎰平均(ωω。