电力电子技术的电路、波形及公式

合集下载

电力电子技术第3章三相可控整流电路

19
第二节时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通，当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联，这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形（a）电路图（b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为

《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧

《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧【摘要】在《电力电子技术》课程技术培训中,工作波形的正确绘制对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。

往往三相变流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,本文总结了工作波形绘制的技巧可以使波形的正确绘制起到驾轻就熟的作用。

【关键词】工作波形波头顺序状态转换线电力电子技术是由电力电子器件实现的对电能转换和控制的一门技术,实现了强电和弱电的完美结合,在电子电气应用领域一直倍受重视,因此在维修电工等专业技术工种职业技能鉴定中,都是作为应知应会的重要考核模块。

通过变流电路改变电源电压、电流、频率等参数来实现电能的转换和控制,实质上就是改变电源的输出波形来实现的,因此能否正确绘制变流器工作波形是考察学生能否掌握好这门技术的关键,对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。

往往三相整流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,对于教师来说,如何改进教学方法,使学生掌握波形绘制的方法,将尤为重要。

我在课程教学中研究了一套波形绘制的技巧和教学方法,现总结出来,以便你能驾轻就熟地绘制工作波形。

第一步按波头顺序标注各相相电压和线电压。

在用虚线绘制了u、v、w三相对称相电压及其线电压的波形纸上按波头顺序标注各相相电压及其线电压(如图1所示),并把欲绘制的工作波形名称(图中是ud、id)标注在纵轴上。

第二步根据触发脉冲要求作出状态转换线。

在三相可控整流器电路中,晶闸管触发导通的时刻,往往也是电路状态转换的时刻。

若是电力二极管,则在三相相电压自然换相点管子导通时刻,也是电路状态转换的时刻。

所以在分析好哪种类型的电路基础上,用虚直线在波形纸上自上而下作好状态转换线,这是正确便捷绘制工作波形的关键。

如图2所示,由上而下虚直线是晶闸管触发脉冲控制角α=60°,电路为三相全控桥整流电路时的状态转换线,①～⑥分别表示VT1～VT6晶闸管触发脉冲出现时刻。

图1相线电压波头标注图2α=60°时状态转换线第三步作出触发脉冲ug工作波形图。

电力电子技术学习指导

第一章电力电子器件重点和难点：一、电力二极管特性静态特性主要是指其伏安特性，而动态特性是由于结电容的存在，电力二极管在零偏置、正向偏置和反向偏置者三种状态之间转换的时候，必然要要经历一个过渡过程，在这些过渡过程中，PN结的一些区域是需要一定的时间来调整其带电的状态，因而其电压－电流特性不能用通常所说的伏安特性来描述，而是随时间变化的；电力二极管的正向平均电流是指其长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下其允许流过的最大公频正旋半波电流的平均值；电力二极管的正向压降是指在指定的温度下，流过某一指定的稳定正向电流时对应的正向压降。

二、晶闸管的工作原理参见教材P16，当对晶闸管施以正向电压且门极有电流注入则导通，当对其施以反相电压时晶闸管截止，而把正向电压改为反向电压或使的流过晶闸管的电流降低到接近与零的某一个数值时晶闸管关断。

三、MOSFET、IGBT的工作原理1、电力MOSFET的工作原理（1）截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。

P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。

（2）导电：在栅源极间加正电压U GS,当U GS大于U T时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。

2、IGBT的结构和工作原理（1）三端器件：栅极G、集电极C和发射极E（2）驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压u GE 决定。

导通：u GE大于开启电压U＝GE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。

通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。

关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。

四、电力二极管工作原理电力二极管工作原理与信息电子电路中的二极管的工作原理时一样的，都是以半导体PN结为基础的，电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。

电力电子技术整流电路总结

电力电子技术整流电路总结篇一：电力电子技术常见的整流电路特点总结电力电子技术常见的整流电路特点总结篇二：电力电子技术重要公式总结单相半波可控整流带电阻负载的工作情况：au1iRdbcde电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。

触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。

导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示。

直流输出电压平均值：1Ud????2U21?cos?2U2sin?td(?t)?(1?cos?)?0.45U22?2(3-1)VT的a移相范围为180?通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式简称相控方式。

带阻感负载的工作情况：bcdef阻感负载的特点：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。

续流二极管数量关系：idVT????id2?（3-5）（3-6）（3-7）iVT?idVdR?????id(?t)?2?id?2d????id2?12?iVdR???2??????id(?t)?id（3-8）2?2dabcdifgV单相半波可控整流电路的特点：1．VT的a移相范围为180?。

2.简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。

3.实际上很少应用此种电路。

4.分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。

单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况:bucdV图3-5单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形数量关系：1?22U21?cos?1?cos?Ud??2U(:电力电子技术整流电路总结)2sin?td(?t)??0.9U2???22a角的移相范围为180?。

向负载输出的平均电流值为：（3-9）Ud22U21?cos?U21?cos?id???0.9R?R2R2流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：(3-11)idVT1U21?cos??id?0.452R2（3-10）流过晶闸管的电流有效值：iVT1?2???1?(2U2U1???sin?t)2d(?t)?2sin2??R?2R2?（3-12）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：2U2U22?1???。

电力电子技术实验报告答案

实验一锯齿波同步移相触发电路实验一、实验目的(1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。

(2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。

三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。

锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。

四、实验内容(1)锯齿波同步移相触发电路的调试。

(2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。

五、预习要求(1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。

(2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。

六、思考题(1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?(2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?(3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大?七、实验方法(1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。

①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。

②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。

③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

0 2
2
(4.3.1)
输出电压瞬时值为:
uo
n 1, 3 , 5 ,
2U d n
s in nt
(4.3.2)
其中， 2f s 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效
值为:
U O1
2U d
2
0.45U d
(4.3.3)
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
2、工作原理：
在一个周期内，电力晶体管周正T1和偏T，2的半基周极反信偏号，各且有互半补。
若负载为纯电阻，在[0,π] 期 T2通π2截间，]期止，T间1，T截1，则有止T驱，u20有动则=U驱信ud0动。号=-信在导Ud号[通π。导，, 动信信号若号，负截由载止于为，感纯尽性电管负感载T，1有中T驱的2无动电驱流i。不能立即改变方向，于是 D1导通续流，u0=－Ud /2 。
3、特点：优点：简单，使用器件少；
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要接LC 滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输出电压中的高次谐波。 4、应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
电路工作原理：
(4.3.7)
图4.3.2 电压型单相全桥逆变电路和电压、电流波形图
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
3）阻感负载RL
0≤ ωt ≤ θ期间，T1和T4有驱动信号，由于电流i0为负值，T1和T4不导通，D1、

电力电子技术整流波形图

T的二次侧电流i2正负各180的矩形波,其相位由a角决定,有效值I2=Id。
第三页，共14页。
3）带反电动势(fǎn diàn dònɡ shì三)负相半波(bàn bō)可控
载
整流电路
1)电阻负载
ud E
Oa q d
wt
id Id
O
wt
b)
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 (tèxìng)将很软。为了克服此缺点，在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。
时相同
u
u
a
ub
u c
d
O a
wt
ia
O
wt i
b
O
wt
i c
O
wt
id
O
wt
O
u
wt
ac
a =60
三相桥式全控整流电路
第六页，共14页。
三相桥式全控整流
(电zh阻ěn(gdilàinúz)ǔ电)负路载
a=0
uud21 a= 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2
uu2dL
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ubc
发信号
uud21 a = 0°ua
ub
uc
uud21 a = 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1
1
1
wt
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1 1 1′
1 1′
o
uG2
2
ωt
o
ωt
2
uG2
2 2′
2 2′

《电力电子技术》复习资料

《电力电子技术》复习资料一电力电子器件1. 要点：① 半控器件：晶闸管（SCR ）全控器件：绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）、电力晶体管（GTR ）、门极关断晶闸管（GTO ）、电力场效应管（MOSEFT ）不可控器件：电力二极管各器件的导通条件、关断方法、电气符号及特点。

②注意电流有效值与电流平均值的区别：平均值：整流后得到的直流电压、电流。

有效值：直流电压、电流所对应的交流值。

波形系数：K f =有效值/平均值。

③电力电子技术器件的保护、串并联及缓冲电路： du /dt ：关断时，采用阻容电路（RC ）。

di/dt ：导通时，采用电感电路。

二整流电路1. 单相半波电路：① 注意电阻负载、电感负载的区别： ② 有效值与平均值的计算：平均值：整流后得到的直流电压、电流。

21cos 0.452d U U α+=d d U I R=有效值：直流电压、电流所对应的交流值。

U U =U I R = 波形系数：电流有效值与平均值之比。

f dIk I =② 注意计算功率、容量、功率因数时要用有效值。

③ 晶闸管的选型计算：Ⅰ求额度电压：2TM U =，再取1.5~2倍的裕量。

Ⅱ 求额度电流（通态平均电流I T （AV ））先求出负载电流的有效值（f d I k I =）； →求晶闸管的电流有效值（I T =I ）；→求晶闸管的电流平均值（()/T AV T f I I k =），再取1.5~2倍裕量。

2. 单相全桥电路负载：①注意电阻负载、电感负载和反电动势负载的区别： ② 电阻负载的计算：α移相范围：0~π负载平均值：整流后得到的直流电压、电流。

（半波的2倍）21cos 0.92d U U α+=d d U I R=负载有效值：直流电压、电流所对应的交流值。

U U =U I R = 晶闸管:电流平均值I dT 、电流有效值I T :dT d12I I =T I =③ 电感负载的计算：Ⅰ加续流二极管时，与电阻负载相同。

电力电子技术公式集合

第二章电力电子器件2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：u AK>0且u GK>0。

3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

4. 图2-27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I1、I2、I3。

图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1==()0.2717 I mI1==0.4767 I mb) I d2 ==()0.5434 I mI2 ==0.6741Ic) I d3== I mI3 == I m5. 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 m1329.35，I d10.2717 I m189.48b) I m2232.90, I d20.5434 I m2126.56c) I m3=2 I = 314, I d3= I m3=78.57. 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。

电力电子技术实验三单相正弦波

实验七单相正弦波（SPWM）逆变电源研究（老实验台）一．实验目的1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。

2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。

二．实验内容1．正弦波发生电路调试。

2．PWM专用集成电路SG3525性能测试。

3．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。

4．滤波环节性能测试。

5．不同调制度M时的负载端电压测试。

三．实验系统组成及工作原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。

单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。

本实验系统对单相推挽逆变电路进行研究。

推挽逆变器的主要优点是在任何时刻导通的开关不会多于一个，对于输出相同的功率，开关损耗比较小，因此，特别适用于由低直流电压（如电池）供电的场合。

另外，两个开关管的驱动信号是共地的，可简化驱动电路，其不足是变压器原边绕组利用率低，当变压器原边两个绕组不完全对称时或者两开关器件特性不对称时，还可能出现直流磁化饱和现象。

逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。

当开关其间VT1、VT2轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。

脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。

SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波，而且可输出正弦PWM（SPWM）信号，以提高后接变压器的工作频率。

为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的50Hz正弦波（我们这里仅需得到频率固定的50Hz可变电源，若需获得频率也可变的交变电源，则只需在9脚处加入一个幅值与频率均可变的正弦波即可），与5脚处的锯齿波信号进行比较，从而获得SPWM 控制信号，改变正弦波的幅值，即改变调制度M（调制度定义为正弦波调制波峰U rm与锯齿波载波峰值U tm之比，即M=U rm/U tm）就可以改变输出电压的幅值，正常M≤1。

电力电子技术实验报告

实验一单相桥式半控整流电路整流二极管两端电压U VD1的波形。

顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，观察并记录在不同α角时U d、U VT、U VD1的波形，测量相应电源电压U2和负载电压U d的数值，记录于下表中。

计算公式：Ud = 0.9U2(1+cosα)/2(3) 单相桥式半控整流电路带电阻、电感性负载①将单结晶体管触发电路的移相控制电位器RP1逆时针调到阻值最小位置、按下电源控制屏DJK01上的停止按扭断开主电路电源后，将负载换成电阻、电感性负载，即将平波电抗器L d(70OmH)与电阻R（双臂滑线变阻器和灯泡串联构成）串联。

②断开开关S1，先不入接续流二极管VD3。

接通主电路电源，顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，用示波器观察控制角α在不同角度时的Ud、UVT、UVD1、Id波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：③在α=60°时，移去触发脉冲（将单结晶体管触发电路上的“G”或“K”拔掉），观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD1、UVD2、Id的波形。

④将相控制电位器RP1逆时针调至最小，闭合开关S1，接入续流二极管VD3，然后顺时针缓慢调节移相控制电位器RP1，使其阻值逐渐增大，观察不同控制角α时Ud、UVD3、Id 的波形，并测定相应的U2、Ud数值，记录于下表中：⑤在接有续流二极管VD3及α=60°时，移去触发脉冲(将单结晶体管触发电路上的“G”或“K”拔掉)，观察并记录移去脉冲前后Ud、UVT1、UVT3、UVD2、UVD1和Id的波形。

八、实验报告(1) 画出电阻性负载、电阻电感性负载时U d/U2=f(α)的曲线。

(2)画出电阻性负载、电阻电感性负载，α角分别为30°、60°、90°时的U d、U VT的波形。

(3) 说明续流二极管对消除失控现象的作用。

在整流桥接电阻电感性负载、不接续流二极管时，如晶闸管VT3的触发脉冲消失，VT3始终不导通，则输出电压ud失控。

电力电子技术-逆变电路输出电压及波形的控制

t
(c) 宽度 θ < 180o 方波
vo = +VD vo = −VD vo = 0
VD
ωt
0
T/2
T
t
PWM输出电压波形
直流－交流变换器(3)
“面积等效原理”对逆变器波形控制的启示
Vd θ
V1m sinω t i
ω
i
△t期间
△t
在某一很短的时间段期间，正弦电压与同一时间段中等幅脉冲电压作用于L、R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，则它们所形成的电流响应就相同。
u
u
u
rU
rV
c
rW
2Ud 3
Ud 3
直流－交流变换器(3)
三相桥式PWM逆变电路输出电压波形特点：
输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5种电平组成。防直通的死区时间
同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。死区时间会给输出的PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
二பைடு நூலகம் 管整流器
DC/DC 斩波器
滤波器
逆变器
负载
斩波调压方案
直流－交流变换器(3)
控制方案3:
vo
逆逆变变器器自自身身控控制制方方案案：：
通过PWM控制即可控制输出电压幅值又可控制输出电压波形
A
S1
S3
v0
VD
C
D
L
v1
C
0
VD
0
R
VD

(整理)电力电子教材重点知识点总结

《电力电子技术》复习题第1章绪论1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。

2 电力变换的种类（1）交流变直流AC-DC：整流（2）直流变交流DC-AC：逆变（3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现，也叫斩波电路（4）交流变交流AC-AC：可以是电压或电力的变换，一般称作交流电力控制3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。

4、相控方式;对晶闸管的电路的控制方式主要是相控方式5、斩空方式：与晶闸管电路的相位控制方式对应，采用全空性器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制方式。

相对于相控方式可称之为斩空方式。

第2章电力电子器件1 电力电子器件与主电路的关系（1）主电路：电力电子系统中指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。

（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。

广义可分为电真空器件和半导体器件。

2 电力电子器件一般特征：1、处理的电功率小至毫瓦级大至兆瓦级。

2、都工作于开关状态，以减小本身损耗。

3、由电力电子电路来控制。

4、安有散热器3 电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。

（2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。

（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。

（4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。

4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。

如SCR晶闸管。

（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。

如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。

（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。

电力电子技术第5章直流斩波电路

V处于断态时 UL = -U0
（b）一种实用正激电路要求断态时要保证去磁电流降为零，使变压器磁芯可靠复 44 位。
5.3.1正激电路
一种实用正激电路分析：
（b）一种实用正激电路
45
5.3.1正激电路
一种实用正激电路分析：
T2时刻磁芯复位
（b）一种实用正激电路要求断态时要保证去磁电流降为零，使变压器磁芯可靠复 46 位。
（3-40）
V处于断态 uL = - uo
5.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路
所以输出电压为：
ton ton （5-41） Uo E E E toff T ton 1
结论当0< <1/2时为降压，当1/2< <1时为升压，故称作升降压斩波电路。也有称之为buckboost 变换器。
（a）降压斩波电路
(b)正激电路
35
5.3.1正激电路
正激电路分析：
V处于通态时 UL = （N2/N1）Us-U0
（a）当T导通时，正激电路
36
5.3.1正激电路
正激电路分析：
V处于断态时 UL = -U0
（b）当T断开时，正激电路
37
5.3.1正激电路
正激电路分析：
（a）当T导通时，正激电路
39
5.3.1正激电路
此正激电路缺点：变压器原边通过单相脉动电流，变压器铁芯极易饱和。
（a）正激电路
40
5.3.1正激电路
此正激电路缺点：变压器原边通过单相脉动电流，变压器铁芯极易饱和。解决措施：在隔离变压器中增加一个去磁绕组，将变压器中存储的激磁能量反激到电源中。去磁绕组
（a）正激电路

电力电子电路常见波形及分析

电力电子电路常见波形及分析电力电子电路的功率输出级是在大信号条件下工作的电路，由于工作电压高、传输电流大，在电路的设计中经常需要对电路的各部分进行电压、电流和功率等参数的计算或估算，这种计算或估算甚至要细化到每一个元件。

电路参数的计算或估算可使设计者清楚地了解功率输出级各个部分的详细情况，这对于整个电路的设计和器件的选择是非常重要的。

计算电路参数的作用可大致归结为以下几点：(1)电路输出功率的分析。

电力电子电路的作用就是驱动大功率的负载，因此，电路输出的电压和电流能否满足负载的功率要求，是设计中首先必须考虑的问题。

(2)功率器件自身功耗的分析：电力电子电路中，功率器件工作在高电压、大电流的条件下，器件的功耗往往也会比较大，故在电路设计中，分析器件自身将承受的电压、电流和器件可能产生的功耗是合理选择功率器件和有效使用功率器件的重要前提。

(3)电路供电电源容量的确定。

电力电子电路常常要采用多组电源，分别为控制级、驱动级和功率输出级电路供电。

控制级电路属于小电力电子电路，因此其电源功耗很小。

驱动级电路在功率输出器件处于稳态时，电源功耗也很小，但在驱动功率器件动作的瞬间，其电流常会达到几安数量级，要根据驱动电路的具体参数设计此部分的电源容量。

功率输出级电路的供电方式有两种，一种是以稳压电源供电，故供电电源的容量应大于输出功率和功率器件自身功耗的总和；另一种是以电力线路的交流电源直接供电，此时也应根据输出功率和功率器件自身功耗考虑电力线路的容量和电力变压器的容量。

(4)印刷线路板布线形式的重要参考。

电力电子电路的功率输出级采用大信号方式工作，其导线上电压高、电流大，并且在电路状态发生切换时，流过大信号的导线会产生很大的电磁干扰。

因此，电力电子电路的印刷线路板布线时，要清楚每条导线的电流、电压值以及电磁干扰情况，并依据这些数据合理进行布线。

合理布线的基本要求是：将电流大的导线设置成较大的宽度，以保证导线的可靠性；使低电压导线尽量远离高电压导线，避免出现“打火”现象；将电磁干扰比较大的导线与易受干扰的小信号电路部分尽量在空间上隔离开，并避免大信号导线与小信号导线的平行摆放，以减少强信号部分对弱信号部分的干扰。

电力电子技术的电路波形及公式

电力电子技术的电路波形及公式1.电力电子技术的电路单相桥式整流电路是一种常见的电力电子电路，其基本原理是通过四个可控开关，将交流电转换为直流电。

该电路主要由两个交流输入端和一个直流输出端组成。

当交流输入正半周时，K1和K4闭合，K2和K3断开，电流从交流输入A端经过K1、D1和D2流入直流输出端；当交流输入反半周时，K1和K4断开，K2和K3闭合，电流从交流输入B端经过K3、D3和D4流入直流输出端。

通过控制开关的开通和断开，可以实现对输出直流电压的调节。

2.电力电子技术的波形电力电子技术的波形主要包括电压波形和电流波形。

以单相桥式整流电路为例，当输入交流电电压为正弦波时，输出直流电压呈直流平滑波形。

通过控制开关的开通和断开，可以实现输出直流电压的调节。

电流波形受到负载特性和电容滤波特性的影响，一般会呈现出带有纹波的形态。

3.电力电子技术的公式-电阻功率公式：P=I²R，表示电路中电阻消耗的功率，其中P为功率，I为电流，R为电阻。

-电感功率公式：P=I²XL，表示电路中电感消耗的功率，其中XL为电感的感抗，与频率和电感数值有关。

-电容功率公式：P=I²XC，表示电路中电容消耗的功率，其中XC为电容的容抗，与频率和电容数值有关。

-电流和电压的关系：电压U与电流I之间的关系可以用欧姆定律表示，U=IR，其中R为电阻。

- 电流和电感的关系：电压U与电感L之间的关系可以用电感元件的电压-电流关系表示，U = di/dt × L，其中di/dt为电流变化率。

- 电流和电容的关系：电压U与电容C之间的关系可以用电容元件的电压-电流关系表示，U = 1/C × ∫idt，其中∫idt为电流积分。

总之，电力电子技术的电路、波形和公式涉及到多个领域，以上仅是其中的一部分内容。

实际应用中，根据不同的电力电子器件和电路结构，还有更多的电路和公式可供研究和分析。

电力电子技术——无源逆变电路及PWM控制技术(04-05)

半波镜对称：通常要求正负半周对应的PWM波形半波镜对称，以消除偶次谐波。通常四分之一波也要对称。
uo
+Ud/2
0
t
t1
-Ud/2
图8-21 两点式（双极性）PWM波形
• 两点式PWM波形不如三点式波形更逼近正弦：要达到同样的基波、谐波成分要求，两点式PWM 需要更高的开关频率，每半周脉冲个数N要增大。三点式PWM采用较低的开关频率可以获得较好的波形质量，故开关损耗小，更适用于大功率逆变器。但实际上，直接输出三点式PWM波形的三点式逆变器往往主电路结构比较复杂，使用器件较多。所以，目前直接输出两点式PWM波形的两点式逆变器应用较多。
• 改变等效正弦波（基波）的幅值：根据PWM波形的面积等效原理，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变各脉冲的宽度（占空比）即可。
• 输出电压为方波或阶梯波的电压型逆变电路，谐波比重大。传统的120、180导电方式控制的逆变器已远不能适应技术发展的要求。随着现代电力电子技术及计算机控制技术的发展，快速全控型功率器件性能越来越完善，器件的开关频率越来越高，容量也越来越大，为研制高性能变频器提供了良好的条件。PWM控制技术是目前在电力电子领域研究和应用的热点，得到了非常广泛的应用。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。
§8.4 PWM控制的基本原理
• 面积等效原理：将正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，这就是PWM波形。各脉冲的幅值相等，宽度按正弦规律变化。PWM波形和正弦半波等效，即面积等效原理。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。

电力电子技术报告(2),实验二单相桥式全控整流电路实验

实验二单相桥式全控整流电路实验一．实验目的1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。

2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。

3．熟悉NMCL—05E组件。

二．实验线路及原理参见图2-1。

三．实验设备及仪器1．MEL—002组件2．NMCL—331组件3．NMCL—05E组件4．NMEL—03组件5．NMCL—31A组件6．NMCL—33组件7．双踪示波器（自备）8．万用表（自备）四．实验方法1．控制回路（NMCL-05E）与实验一相同，主回路部分按图2-1接线,2．断开NMCL-05E和NMCL-33的触发信号连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。

NMCL—31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

调节偏移电压电位器RP，使α=90°。

断开主电源，连接NMCL-05E和NMCL-33之间的触发信号连接线。

3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。

接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。

合上主电路电源，调节Uct，求取在不同α角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压Ud=f（t），晶闸管的端电压UVT=f（t）的波形，并记录相应α时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。

4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。

接入平波电抗器中700mH电感，观察α=60°，90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，记录相应α时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。

改变电感值（L=100mH），观察α=60°，90°，Ud=f（t）、id=f（t）的波形，记录相应α时的Uct、Ud和交流输入电压U2值。

五．实验结果分析实验准备：锯齿波触发电路处于工作状态波形：使Uct=0，调节偏移电压电位器RP，使α=90°的波形：1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当α=60°，90°时的Ud、UVT波形，根据公式计算α=60°，90°时的Ud值，并与实测值比较，分析数据结果。