电压型逆变器与电流型逆变电路的定义及特点
电压型逆变器电流型逆变器的区别
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下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象。
对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求。
串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值。
可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求。
另外，二极管换流阶段的持续时间可确定。
为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。
因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上。
这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反。
在功率半导体器件耐压已知的情况下，应合理地选择电动机，以减小换流电容器的电容量。
从电动机运行的安全可靠性对电动机材料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行过程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰。
这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上。
因此，电动机在运行过程中实际承受的最高电压，于电动机额定线电压的峰值。
为了电动机安全地运行，应适当加强其绝缘。
由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加。
为了不致因电机效率过低和温升过高造电动机过热而损坏，应适当降低电动机铜铁材料的电负荷。
在运行频率较高的情况下，应注意降低电动机的机械损耗和铁耗。
起动转矩和避免机振对电动机结构的要求。
电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的波动率。
逆变工作原理逆变教学课件PPT
Vd
Vd 0 2
(cosa
cos )
若逆变器电压公式用γ角来表示，则：
Vd
Vd 0
cosa
Vd
Vd 0（c osa
2
cos）
Ud0（cos(p b ) cos(p ）)
2
1（ 2
U
d
0
cosb
Ud0
cos）
1 2
(U d
Rc Id
Ud0
cos
)
2024/8/4
Ud Ud0 cos RcId (Ud0 cos RcId )
2024/8/4
9
a = 30°
逆 变
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
器 的
O
wt
换
相
a = 150°
过 程
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
O
wt
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10
不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形
u
u
u
u
2
a
2
90 2
17
三、逆变整器流交器直与流逆数变量器关的系转表折达点式
1.若不考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa a转折点为90
2.若考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa Ud
Ud
0
cosa
Ud 2
0
(cosa
cos
)
Ud 0 (cosa cos )
2
可见，从整流器转向逆变的转折点所对应的触发角有下式确定
一、无源逆 变
1. 工作原理
变频器技术与应用第3章 思考与练习解答
思考与练习1.交-直-交变频器的主电路包括那些组成部分？并说明各部分的作用。
答:交-直-交变频器的主电路由整流电路、中间电路、逆变电路三部分组成。
整流电路：把从电网接入幅值和频率都恒定的交流电压信号，经由整流器转换为直流电压；中间电路：整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波，中间电路的滤波电路能减少电压和电流的波动，还可以避免变频器被雷击时二极管被烧坏。
在直流回路中的制动电阻或反馈通道吸收电动机的再生电能，能使电动机快速制动。
逆变电路：能把直流电源逆变成交流电源，驱动电动机实现变速。
2.说明可控整流电路和不可控整流电路的组成和原理有什么区别。
答:不可控整流电路使用的器件为电力二极管，三相桥式整流电路共有6个整流二极管，其中3个二极管、、的阴极连接在一起，称为共阴极组；另外3个二极管、、的阳极连接在一起，称为共阳极组。
在接入电源、、工作期间，每等份时间段内，在共阴极组中二极管阳极电位最高的优先导通，在共阳极组中二极管阴极电位最低的优先导通。
同一时刻每组各一个二极管同时导通，其余四个反向截止。
在自然换相点各二极管换相导通或截止。
在每个周期内，每个二极管导通1/3周期，即导通角为120°，极性始终上正下负，为脉动直流电压。
负载电阻上输出的平均电压为输入相电压的2.34倍，不可改变。
可控整流电路：三相桥式整流电路中的二极管换为晶闸管（又称可控硅），就成为三相桥式全控整流电路。
当闸管阳极和阴极承受正向电压且门极和阴极两端加正向触发电压时才能导通，所以晶闸管可控整流电路输出电压的平均值可随门极控制电压信号的变化连续可调，负载上平均电压的平均值电压可被晶闸管触发延迟角调控。
3.中间电路有哪些形式？并说明各形式的功能。
答: 中间电路有哪些形式有滤波电路、制动电路。
滤波电路分为电压型可以可使直流母线电压基本保持恒定，能有效的减小受负载变动造成的影响；电流型电流基本不受负载的影响。
制动电路：分为动力制动、反馈制动、直流制动三种方式。
电力电子试题及答案A
交通大学电力电子复习 一、 选择题1、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ABD ）A 、GOTB 、GTRC 、power MOSFETD 、IGBT2、单相桥式全控整流电路，阻感性负载R L 〉〉ω 。
设变压器二次侧电压为U 2，则晶体管承受的最高正、反向电压分别为（D ）A 、2222,22U U B 、222,22U UC 、2222,2U U D 、222,2U U3、单相半控桥式整流电路带大电感负载，为了避免出现一只晶体管一直导通，另两只整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（D ）A 、电容B 、电感C 、电阻D 、二极管 4、逆变电路的功能是将直流电能转换为（B ）A 、直流电能B 、交流电能C 、磁场储能D 、电场储能 5、三相桥式变流电路工作在有源逆变状态，其输出侧平均电压U d 与外接直流电动势E 间的关系为（C ）A 、E U d =B 、E U d >C 、E U d <D 、U d =-E6、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C ） A 、12±k B 、13±k C 、16±k D 、112±k (k 为整数)7、交—直—交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是（B ）A、大电容B、大电感C、蓄电池D、电动机8、无源逆变电路不能采用的换流方式是（A）A、电网换流B、负载换流C、强迫换流D、器件换流9、、电压型逆变电路的输出电压波形为（A）A、矩形波B、三角波C、正弦波D、与负载性质有关10、支路控制三角形连接三相交流调压电路的典型应用是（B）A、TSCB、TCRC、SVCD、SVG二、填空题1、晶闸管是一种由四层半导体材料构成的三端器件，它有3个PN节，阳极用字母A表示，阴极用字母K表示，门极用字母G 表示。
2、在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中较小的作为其额定电压。
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明单相逆变器电路由于受到功率开关器件的容量、零线（中性线）电流、电网负载平衡要求和用电负载性质等的限制，容量一般都在100kV A以下，大容量的逆变电路大多采用三相形式。
三相逆变器按照直流电源的性质不同分为三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。
1.三相电压型逆变器。
电压型逆变器就是逆变电路中的输入直流能量由一个稳定的电压源提供，其特点是逆变器在脉宽调制时的输出电压的幅值等于电压源的幅值，而电流波形取决于实际的负载阻抗。
三相电压型逆变器的基本电路如图6-15所示。
该电路主要由6只功率开关器件和6只续流二板管以及带中性点的直流电源构成。
图中负载L和R表示三相负载的各路相电感和相电阻。
图6-15 三相电压型逆变器电路原理图图6-15三相电压型逆变器电路原理图功率开关器件VT1～VT6在控制电路的作用下，控制信号为三相互差1200的脉冲信号时，可以控制每个功率开关器件导通180度或120度，相邻两个开关器件的导通时间互差60度逆变器三个桥臂中上部和下部开关元件以180度间隔交替开通和关断，VT1～VT6以60度的电位差依次开通和关断，在逆变器输出端形成a、b、c三相电压。
控制电路输出的开关控制信号可以是方波、阶梯波、脉宽调制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等，其中后三种脉宽调制的波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输出正弦波波形。
普通方波和被正弦波调制的方波的区别如图6-16所示，与普通方波信号相比，被调制的方波信号是按照正弦波规律变化的系列方波信号，即普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
方波调制波形图6-16 方波与被调制方波波形示意图2.三相电流型逆变器。
电流型逆变器的直流输入电源是一个恒定的直流电流源，需要调制的是电流，若一个矩形电流注入负载，电压波形则是在负载阻抗的作用下生成的。
在电流型逆变器中，有两种不同的方法控制基波电流的幅值，一种方法是直流电流源的幅值变化法，这种万法使得交流电输出侧的电流控制比较简单；另一种方法是用脉宽调制来控制基波电流。
电力电子技术习题及答案
电力电子技术习题集习题一1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。
2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因4.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。
如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少(f)图1-30 习题1-4附图5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽图中，E =50V ；L =；R =; I L =50mA （擎住电流）。
图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。
9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。
10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。
11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量习题二1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5，电感为，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。
2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。
系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。
电力电子技术(第二版)第5章答案
第五章1.换流方式有哪几种?各有什么特点?答:换流方式有4种:器件换流。
利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
电网换流。
由电网提供换流电压称为电网换流。
这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
负载换流。
由负载提供换流电压称为负载换流。
这种换流方法多用于直流电源供电的负载电路中。
强迫换流。
设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。
换流回路的作用是利用储能元件中的能量，产生一个短暂的换流脉冲，使原来导通的晶闸管电流下降到零，再使它承受一段时间反压，便可关断。
强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称电容换流。
2.什么是电压型和电流型逆变器？它们各有什么特点？答：⑴直流侧是电压源的逆变器称为电压型逆变器。
电压型逆变器的特点如下：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由于直流电压源的箝位作用，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随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。
逆变桥各臂反并联的二极管为交流侧向直流侧反馈无功能量提供了通道。
④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。
因为直流电源电压无脉动，故传送功率的脉动由直流侧电流的脉动来实现。
⑵直流侧电源为电流源的逆变器称为电流型逆变器。
电流型逆变器有如下特点：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各开关管仅是改变直流电流流通途径，交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形常接近正弦波。
③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功功率能量的作用。
因反馈无功能量时电流并不反向，故开关管不必反并联二极管。
电气传动变频器习题解答
第1章习题得解答1.什么叫变频器变频调速有哪些应用答：变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置;变频调速的应用主要有：①在节能方面的应用;例如风机、泵类负载采用变频调速后,节电率可以达到20%～60%；②在提高工艺水平和产品质量方面的应用;例如变频调速应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域；③在自动化系统中的应用;例如,化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等;2.为什么说电力电子器件是变频器技术发展的基础答：变频器的主电路不论是交-直-交变频或是交-交变频形式,都是采用电力电子器件作为开关器件;因此,电力电子器件是变频器发展的基础;3.为什么计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱答：计算机技术使变频器的功能也从单一的变频调速功能发展为包含算术、逻辑运算及智能控制的综合功能；自动控制理论的发展使变频器在改善压频比控制性能的同时,推出了能实现矢量控制、直接转矩控制、模糊控制和自适应控制等多种模式;现代的变频器已经内置有参数辨识系统、PID调节器、PLC控制器和通讯单元等,根据需要可实现拖动不同负载、宽调速和伺服控制等多种应用;4.变频调速发展的趋势如何答：①智能化；②专门化；③一体化；④环保化.5.按工作原理变频器分为哪些类型按用途变频器分为哪些类型答：按工作原理变频器分为：交-交变频器和交-直-交变频器两大类;按用途变频器分为：①通用变频器；②专用变频器;6.交-交变频器与交-直-交变频器在主电路的结构和原理有何区别答：交-交变频器的主电路只有一个变换环节,即把恒压恒频CVCF的交流电源转换为变压变频VVVF电源；而交-直-交变频器的主电路是先将工频交流电通过整流器变成直流电,再经逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电;7.按控制方式变频器分为哪几种类型答：按控制方式变频器分为：①V/f控型变频器；②转差频率控制变频器；③矢量控制变频器；④直接转矩控制变频器;第3章习题解答1.交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分说明各部分的作用;答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路;整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波电路或制动作用；逆变电路可将直流电转换为交流电;2.不可控整流电路和可控整流电路的组成和原理有什么区别答：不可控整流电路整流元件为二极管,不可控整流电路输出的直流电压不可调节；可控整流电路的整流元件为晶闸管,利用晶闸管的可控导电性可使输出的直流电压大小可以调节;3.中间电路有哪几种形式说明各形式的功能;答：中间电路有滤波电路和制动电路两种形式;滤波电路是利用电容或电感的储能特性,将整流电路输出的直流电压或电流减少谐波分量趋于稳定；而制动电路一般由制动单元和制动电阻组成,可将电动机的再生能量返送电网或消耗掉,并产生制动作用,使电动机快速停车;4. 对电压型逆变器和电流型逆变器的特点进行比较;答：电压型逆变器是将整流电路产生的直流电压,通过电容进行滤波后供给逆变电路;由于采用大电容滤波,故输出电压波形比较平直,在理想情况下可以看成一个内阻为零的电压源,逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波;电流型逆变器是将整流输出的直流电压采用大电感滤波,因此,直流电流波形比较平直,因而电源内阻很大,对负载来说基本上是一个电流源,逆变电路输出的交流电流是矩形波;5. 说明制动单元电路的原理;答：制动电路一般接于整流器和逆变器的P 、N 之间,图中的制动单元包括晶体管V B 、二极管VD B 和制动电阻R B ;如果回馈能量较大或要求强制动,还可以选用接于P 、R 两点上的外接制动电阻R EB ;当电动机制动时,能量经逆变器回馈到直流侧,使直流侧滤波电容上的电压升高,当该值超过设定值时,即自动给V B 施加基极信号,使之导通,将R B R EB 与电容器并联,则存储于电容中的再生能量经R B R EB 消耗掉;6. 说明图3-15所示全桥逆变电路的工作原理;答：全桥逆变器可看作两个半桥逆变电路的组合;电路原理如图3-15a 所示;直流电压U d 接有大电容C ,使电源电压稳定;电路中的四个桥臂,桥臂1、4和桥臂2、3组成两对,工作时,设t 2时刻之前V 1、V 4导通,负载上的电压极性为左正右负,负载电流i o 由左向右;t 2时刻给V 1、V 4关断信号,给V 2、V 3导通信号,则V 1、V 4关断,但感性负载中的电流i o 方向不能突变,于是VD 2、VD 3导通续流,负载两端电压的极性为右正左负;当t 3时刻i o 降至零时,VD 2、VD 3截止,V 2、V 3导通,i o 开始反向;同样在t 4时刻给V 2、V 3关断信号,给V 1、V 4导通信号后,V 2、V 3关断,i o 方向不能突变,由VD 1、VD 4导通续流;t 5时刻i o 降至零时,VD 1、VD 4截止,V 1、V 4导通,i o 反向,如此反复循环,两对交替各导通180°;其输出电压u O和负载电流i O见图3-15b 所示;a 全桥逆变器b 工作波形图3-15 全桥逆变器及工作波形7.SPWM控制的原理是什么为什么变频器多采用SPWM控制答：SPWM控制技术就是对逆变电路开关器件的通断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形;变频器采用SPWM控制可使输出的SPWM波形,加至电感性的电动机绕组,经过滤波作用,使流过绕组的电流波形基本为正弦波,谐波成分大为减少;第6章习题解答1.变频器的外形有哪些种类答：变频器的外形根据功率的大小有挂式和柜式两种;2.由图6-2所示变频器的结构框图,说明变频器的基本组成;答：变频器由主电路和控制电路组成,控制电路由主控板、键盘与显示板、电源板、外接控制电路等构成;3.变频器的主电路端子有哪些分别与什么相连接答：变频器的主电路端子R、S、T连接三相交流电源；U、V、W连接三相电动机；P1、P+连接直流电抗器；P+、DB连接外部制动电阻器；P+、N-连接制动单元；PE接地;4.变频器的控制端子大致分为哪几类答：多功能数字输入、多功能数字输出、模拟输入、模拟输出、多功能继断器输出、脉冲频率输入、脉冲频率输出、RS485接口等;5.说明变频器的基本频率参数,如何预置答：1给定频率;其设置方法常有两种：一种是用变频器的操作面板来输入频率的数字量50；另一种是从控制接线端上以外部给定电压或电流信号进行调节,最常见的形式就是通过外接电位器来完成;2输出频率;输出频率是在给定频率附近经常变化的;从另一个角度来说,变频器的输出频率就是整个拖动系统的运行频率;3基本频率;基本频率,用f b表示;一般以电动机的额定频率f N作为基频f b的给定值;4上限频率和下限频率;上限频率和下限频率是指变频器输出的最高、最低频率,常用f H和f L来表示;5跳跃频率;跳跃频率也叫回避频率,变频器在预置跳跃频率时通常采用预置一个跳跃区间,区间的下限是f J1、上限是f J2;6.变频器有哪些运行功能需要进行设置如何设置答：变频器的运行功能参数主要有：加速时间、加速模式、减速时间、减速模式、多功能端子、程序控制等;依据变频器说明书给定的功能参数进行设置;7.变频器有哪些保护功能需要进行设置答：变频器的保护功能参数有：过电流、电动机过载、过电压、欠电压保护和瞬间停电的处理等;依据变频器说明书给定的功能参数进行设置;8.变频器的节能控制功能有什么意义答：对于风机、水泵等二次方律负载在稳定运行时,其负载转矩及转速都基本不变;如果能使其工作在最佳的节能点,就可以达到最佳的节能效果;9.说明设置变频器的PID功能的意义;答：PID控制是闭环控制中的一种常见形式;反馈信号取自调速系统的输出端,当输出量偏离所要求的给定值时,反馈信号成比例的变化;在输入端,给定信号与反馈信号相比较,存在一个偏差值;对该偏差值,经过PID调节,变频器通过改变输出频率,迅速、准确地消除拖动系统的偏差,回复到给定值,振荡和误差都比较小;第7章 思考题答案1. 异步电动机的变频调速的理论依据是什么答：三相交流电动机的同步转速即定子旋转磁场转速n 0可表示为：： p f n 1060= 如果将电源频率调节为f x ,则同步转速n 0x 也随之调节成： pf n x x 600=异步电动机变频后的转速n x 的表达式为这就是异步电动机变频调速的理论依据;2. 简述异步电动机常用的起动和制动方法;答：在生产中,除了小容量的三相异步电动机能直接起动外,一般要采取不同的方法起动,比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-Δ降压起动等;在变频调速系统中,变频器用降低频率f 1从而也降低了U 1的方法来起动电动机;三相异步电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等;3. 传统的异步电动机调速方法有哪些答：三相异步电动机的调速方式主要有三种,即变极调速、变转差率调速和变频率调速;4. 实现异步电动机变频调速有哪些要求答：在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;这时应当注意的是,电动机工作在额定频率时,其定子电压也应是额定电压,即：f 1 = f N U 1=U N若在额定频率以上调频时,U 1就不能跟着上调了,因为电动机定子绕组上的电压不允许超过额定电压,即必须保持U 1=U N 不变;5. 异步电动机变频调速时,在额定频率以下调节频率,必须同时调节加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制,为什么答：由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和,ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度饱和,这将使励磁电流急剧升高,导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加,使电动机工作不正常;可见,在变频调速时单纯调节频率是行不通的;为了达到下调频率时,磁通ΦM 不变,可以让 ： =11f E 常数 有U 1 ≈ E 1,上式可写为：=11f U 常数 因此,在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;6. 电动机的调速范围是如何定义的答：电动机的调速范围 指电动机在额定负载时所能达到的最高转速n Lmax 与最低转速n Lmin 之比,即 LminLmax L n n =α 7. 常见的负载机械特性有几种类型说明各种类型的特点;答：1恒转矩负载是指那些负载转矩的大小,仅仅取决于负载的轻重,而和转速大小无关的负载;恒转矩负载下变频器的选择：1依据调速范围;2依据负载转矩的变动范围;3考虑负载对机械特性的要求;2恒功率负载;是指负载转矩T L 的大小与转速n 成反比,而其功率基本维持不变的负载;对恒功率负载,一般可选择通用型的,采用V /f 控制方式的变频器;但对于动态性能有较高要求的卷取机械,则必须采用具有矢量控制功能的变频器;3 二次方律负载;是指转矩与速度的二次方成正比例变化的负载;二次方律负载变频器的选择：1 风机和水泵一般不容易过载,所以,这类变频器的过载能力较低;为120％,1min 通用变频器为150％,1min;因此在进行功能预置时必须注意;由于负载转矩与转速的平方成正比,当工作频率高于额定频率时,负载的转矩有可能大大超过变频器额定转矩,使电动机过载;所以,其最高工作频率不得超过额定频率;2 配置了进行多台控制的切换功能;3 配置了一些其他专用的控制功能,如“睡眠”与“唤醒”功能、PID调节功能;8.为什么对风机、泵类负载进行变频调速节能效果最好答：风机、泵类负载属于二次方律负载机械在低速时由于流体的流速低,所以负载转矩很小,随着电动机转速的增加,流速增快,负载转矩和功率也越来越大,所以采用变频调速节能效果最好;9.起重机械属于恒转矩类负载,速度升高对转矩和功率有何影响答：恒功率负载的力F必须保持恒定,且线速度v保持恒定;所以,在不同的转速下,负载的功率基本恒定;而负载阻转矩的大小与转速成反比,当速度升高时转矩变大;第8章习题解答1.什么是V／f控制变频器在变频时为什么还要变压答：V／f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使V／f为常数,变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩、效率、功率因数不下降;2.说明恒V／f控制的原理;答：E1为每相定子绕组的反电动势,它是定子绕组切割旋转磁场而产生的,其有效值计算如下：M N N k f E Φ=111144.4由于均为常数,所以定子绕组的反电势E 1可用下式表示： M f E Φ∝11在额定频率时即f 1=f N 时,可以忽略△U ,可得到： U 1 ≈ E 1因此进而得到： U 1 ≈ E 1∝f 1ΦM此时若U 1没有变化,则E 1也可认为基本不变;如果这时从额定频率f N 向下调节频率,必将使ΦM 增加,即f 1↓→ΦM ↑;由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和,ΦM 增加将会使电动机的铁心出现深度饱和,这将使励磁电流急剧升高,导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加,使电动机工作不正常;可见,在变频调速时单纯调节频率是行不通的;为了达到下调频率时,磁通ΦM 不变,可以让：=11f E 常数 有U 1 ≈ E 1,即可写为：=11f U 常数 因此,在额定频率以下,即f 1＜f N 调频时,同时下调加在定子绕组上的电压,即恒V ／f 控制;3.什么是转矩补偿答：转矩提升是指通过提高V ／f 比来补偿f x 下调时引起的T Kx 下降;即通过提高U x k u ＞k f 使得转矩T Kx 提升4.转矩补偿过分会出现什么情况答：如果变频时的V ／f 比选择不当,使得电压补偿过多,即U x 提升过多,E x 在U x 中占的比例会相对减小E x ／U x 减小,其结果是使磁通ΦM 增大,从而达到新的平衡;即： ↑→↑→Φ↑→↑→↓→↑↑→xx x M x x x U E E I I U E U 01 由于ΦM 的增大会引起电动机铁心饱和,而铁心饱和会导致励磁电流的波形畸变,产生很大的峰值电流;补偿越过分,电动机铁心饱和越厉害,励磁电流的峰值越大,严重时可能会引起变频器因过电流而跳闸;5.为什么变频器总是给出多条V／f控制曲线供用户选择答：给出多条V／f控制曲线供选择,是由于具体的补偿量的计算非常复杂,因此在实际操作中,常用实验的办法来选择V／f曲线;／f控制曲线分为哪些种类,分别适用于何种类型的负载答：V／f控制曲线的种类：1 基本V／f控制曲线,用于低起动转矩负载； 2 转矩补偿的V／f曲线,适用于低速时需要较大转矩的负载；3 负补偿的V／f曲线,主要适用于风机、泵类的平方率负载；4V／f比分段的补偿线,这种补偿线主要适合负载转矩与转速大致成比例的负载;7.选择V／f控制曲线常用的操作方法分为哪几步答：选择V／f控制曲线常用的操作有下面几个步骤：1 将拖动系统连接好,带上最重的负载;2 根据所带负载的性质,选择一个较小的V／f曲线,在低速时观察电动机的运行情况,如果此时电动机的带负载能力达不到要求,需将V／f曲线提高一档;依此类推,直到电动机在低速时的带负载能力达到拖动系统的要求;3 如果负载经常变化,在2中选择的V／f曲线,还需要在轻载和空载状态下进行检验;方法是：将拖动系统带以最轻的负载或空载,在低速下运行,观察定子电流I1的大小,如果I1过大,或者变频器跳闸,说明原来选择的V／f曲线过大,补偿过分,需要适当调低V／f曲线;8.什么是转差频率控制说明其控制原理;答：转差频率控制就是检测出电动机的转速,构成速度闭环,速度调节器的输出为转差频率,然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率;9.转差频率控制与V／f控制相比,有什么优点答：由于通过控制转差频率来控制转矩和电流,与V／f控制相比其加减速特性和限制过电流的能力得到提高;另外,它有速度调节器,利用速度反馈进行速度闭环控制,速度的静态误差小,适用于自动控制系统;10.矢量控制的理念是什么矢量控制经过哪几种变换答：矢量控制是通过控制变频器输出电流的大小、频率及相位,用以维持电动机内部的磁通为设定值,产生所需的转矩;变频器的控制器输出直流电流i M和i T,其中i M是励磁电流分量,i T是转矩电流分量;它们都是由变频器的给定信号分解而成的表示变频中的控制信号;经过直／交变换,将i M和i T变换成两相交流信号iα和iβ,再经2／3变换得到三相交流控制信号i A、i B、i C去控制三相逆变器;11.矢量控制有什么优越性使用矢量控制时有哪些具体要求答：矢量控制系统的优点：1动态的高速响应；2低频转矩增大；3控制灵活;使用矢量控制对变频器和电动机有如下要求：1 一台变频器只能带一台电动机;2 电动机的极数要按说明书的要求,一般以4极电动机为最佳;3 电动机容量与变频器的容量相当,最多差一个等级;如：根据变频器的容量应选配1lkW的电动机,使用矢量控制时,电动机的容量可是1lkW或,再小就不行了;4 变频器与电动机间的连接线不能过长,一般应在30m以内;如果超过30m,需要在连接好电缆后,进行离线自动调整,以重新测定电动机的相关参数;第9章习题解答1．若变频器拖动的负载为笼型电动机,选择变频器时应考虑哪些问题答：对于笼型电动机选择变频器拖动时,主要依据以下几项要求：1依据负载电流选择变频器；2考虑低速转矩特性；3考虑短时最大转矩；4考虑容许最高频率范围；5考虑噪声；6考虑振动;2. 变频器专用电机分为哪些种类答：变频器专用电机的分类有以下几种：1在运转频率区域内低噪声、低振动;2在低频区内提高连续容许转矩恒转矩式电机;3高速用电机;4用于闭环控制抑制转速变动的带测速发电机的电机;5矢量控制用电机;3.变频器的主电路端子R、S、T和U、V、W接反了会出现什么情况电源端子R、S、T连接时有相序要求吗答：变频器的主电路端子R、S、T和U、V、W接反了会出现烧坏变频器的严重后果;电源端子R、S、T连接时一般没有相序要求;4.主电路电源输入侧连接断路器有什么作用断路器如何选择答：连接断路器的作用：1接通和分断负载电路；2隔离作用；3保护作用;通常情况下低压断路器的额定电流I QN应选：I QN≥～I N式中,I N——变频器的额定电流;在电动机要求实现工频和变频的切换控制的电路中,断路器应按电动机在工频下的起动电流来进行选择：I QN≥I MN式中,I MN——电动机的额定电流;5.主电路中接入交流电抗器有什么作用答：主电路中接入交流电抗器,可起到以下作用：1 减少变频器的输入电流谐波含量； 2 改善三相输入电流的不平衡；3 抑制电源系统的瞬变干扰；4 提高功率因数;6.制动电阻与制动单元有什么不同答：制动电阻与制动单元的功能是当电动机因频率下降或重物下降如起重机械而处于再生制动状态时,避免在直流回路中产生过高的泵生电压;制动电阻是把泵生电压变为热能消耗掉,而制动单元一般具有将泵生电压回馈电网的作用;制动电阻的选择：1制动电阻R B的大小；2 制动电阻的功率P B；3常用制动电阻的阻值与容量的选择可参考变频器说明书;制动单元的配置可参考变频器说明书;7.变频器与电动机之间的连线过长会出现什么问题如何选择长距离导线答：变频器与电机之间的连线过长,则电压降增大,可能引起电机转矩不足;特别是变频器输出频率低时,其输出电压也低,线路电压损失所占百分比加大;变频器与电机之间的线路压降规定不能超过额定电压的2％,根据这一规定来选择电缆;工厂中采用专用变频器时,如果有条件对变频器的输出电压进行补偿,则线路压降损失容许值可取为额定电压的5％;容许压降给定时,主电路电线的电阻值必须满足下式：式中R C——单位长电线的电阻值Ω/km△U——容许线间电压降V；L—— 1相电线的铺设距离m；I——电流A;8.画出电动机正转控制电路图;答：由继电器控制的正转运行电路如图所示;9. 画出电动机正、反转控制电路图;继电器控制的正反转电路如图所示;10.如何实现工频和变频切换运行画出控制电路来;答：变频与工频切换的电路如下图所示,可以满足以下要求;1 用户可根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”;2 在“变频运行”时,一旦变频器因故障而跳闸时,可自动切换为“工频运行”方式,同时进行声光报警;11.频率给定信号有哪几种设置方法什么方法最简便精确答：给定信号方式,就是调节变频器输出频率的具体方法,有模拟量给定、面板给定和通讯接口给定等多种方法;在选择给定方法时应优先选择面板给定方法,因为面板给定属于数字量给定,不需要外部接线,方法简单,频率设置精度高;12.说明最大频率、最大给定频率与上限频率的区别;答：最大频率f max和最大给定频率f XM都与最大给定信号x max相对应,但最大频率f max通常是根据基准情况决定的,而最大给定频率f XM常常是根据实际情况进行修正的结果;当f XM＜f max时,变频器能够输出的最大频率由f XM决定,f XM与x max对应；当f XM＞f max时,变频器能够输出的最大频率由f max决定;上限频率f H是根据生产需要预置的最大运行频率,它并不和某个确定的给定信号x相对应;当f H＜f max时,变频器能够输出的最大频率由f H决定,f H并不与x max对应；当f H＞f max时,变频器能够输出的最大频率由f max决定;第10章习题解答1.变频器储存时应注意哪些事项答：①必须放置于无尘垢、干燥的位置;②储存位置的环境温度必须在-20℃～+65℃范围内;③储存位置的相对湿度必须在0％～95％范围内,且无结露;④避免储存于含有腐蚀性气体、液体的环境中;⑤最好适当包装存放在架子或台面上;⑥长时间存放会导致电解电容的劣化,必须保证在6个月之内通一次电,通电时间至少5小时,输入电压必须用调压器缓缓升高至额定值;2.变频器的安装场须满足什么条件答：变频器装设的电气室应湿气少、无水浸入；无爆炸性、可燃性或腐蚀性气体和液体,粉尘少；装置容易搬入安装；有足够的空间,便于维修检查；备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量；与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离;若安装在室外,必须单独按照户外配电装置设置;3.变频器安装时周围的空间最少为多少答：变频器在运行中会发热,为了保证散热良好,必须将变频器安装在垂直方向,切勿倒装、倾斜安装或水平安装;其上下左右与相邻的物品和挡板墙必须保持足够的空间,左右5cm以上,上下15cm以上;。
电力电子试题和答案A
交通大学电力电子复习 一、 选择题1、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ABD ）A 、GOTB 、GTRC 、power MOSFETD 、IGBT2、单相桥式全控整流电路，阻感性负载R L 〉〉ω 。
设变压器二次侧电压为U 2，则晶体管承受的最高正、反向电压分别为（D ）A 、2222,22U U B 、222,22U UC 、2222,2U U D 、222,2U U3、单相半控桥式整流电路带大电感负载，为了避免出现一只晶体管一直导通，另两只整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（D ）A 、电容B 、电感C 、电阻D 、二极管 4、逆变电路的功能是将直流电能转换为（B ）A 、直流电能B 、交流电能C 、磁场储能D 、电场储能 5、三相桥式变流电路工作在有源逆变状态，其输出侧平均电压U d 与外接直流电动势E 间的关系为（C ）A 、E U d =B 、E U d >C 、E U d <D 、U d =-E6、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C ） A 、12±k B 、13±k C 、16±k D 、112±k (k 为整数)7、交—直—交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是（B ）A、大电容B、大电感C、蓄电池D、电动机8、无源逆变电路不能采用的换流方式是（A）A、电网换流B、负载换流C、强迫换流D、器件换流9、、电压型逆变电路的输出电压波形为（A）A、矩形波B、三角波C、正弦波D、与负载性质有关10、支路控制三角形连接三相交流调压电路的典型应用是（B）A、TSCB、TCRC、SVCD、SVG二、填空题1、晶闸管是一种由四层半导体材料构成的三端器件，它有3个PN节，阳极用字母A表示，阴极用字母K表示，门极用字母G 表示。
2、在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中较小的作为其额定电压。
电力电子技术41逆变
4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式
②脉冲频率调制（PFM）：
u
这种控制方式是指调制脉
冲宽度和幅值固定不变，而
o
t
脉冲调制频率可调。基于PFM 控制的逆变器输出波形如图
b)
4-5b所示。PFM控制方式由于
需要很宽的开关频率变化范
围，考虑到输出滤波器设计
的困难，因此在逆变器中一
般较少采用。
显然，采用SPM控制方式时，逆变 器输出方波的幅值即逆变器直流侧 电压（或电流）的幅值恒定。
4.1.1 逆变器的基本原理
1. 方波变换方式
采用SPM变换方式时，由于逆变器输出方波的幅值一定，因此逆 变器直流侧可采用较为简单的不变幅值的直流电源整流输入方 式（如二极管整流电路）。
但是SPM方式由于需要调节方波的导通角，因而需要采用快速功 率元件（如IGBT等）
方波逆变器常采用脉冲幅值调制（PAM）控制 阶梯波逆变器常采用移相叠加或多电平控制 正弦波逆变器则常采用脉冲宽度调制（PWM）控制
3. 按逆变器功率电路结构形式的不同，逆变器可分为半桥逆变器、 全桥逆变器、推挽式逆变器等。
4. 按逆变器功率电路的功率器件的不同，逆变器可分为半控型逆 变器和全控型逆变器。
4.1 概述
许多场合下，电网提供的50Hz工频电源不能满足负载的特殊需 要，要用交直交变频电路进行电能变换。如感应加热，根据加 热工艺和对象的不同，所需感应加热电源的频率范围从几百Hz 到几千Hz。
交流电机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源，这些 电源的核心就是逆变电路。
有些负载虽然也用工频电源供电，但对电源的频率稳定性、波 形畸变等有严格要求，且绝不允许瞬时停电。比如对于计算机 一类的负载，特别是银行、证券公司、医院以及大型计算机中 心的计算机，瞬时的停电会带来严重后果。因此，需要不间断 电源（Uninterruptable Power Supply——UPS），其核心就 是逆变电路。
东南大学继续教育,电力电子试题
2015年东南大学继续教育电力电子考题范围一、简答题1、在选择晶闸管电流定额时为什么不用晶闸管的额定电流？为什么说有效值相等的原则是选择晶闸管电流定额的基本原则？答：①在环境温度为+40度，及规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻负载的单相、工频、正弦半波、导通角不小于170度的电路中，单结温稳定在额定值125度时所允许的通态最大平均电流称为额定通态平均电流。
将这个电流整化至规定的电流等级，则为该元件的额定电流。
②平均电流作为额定电流不一定能保证晶闸管的安全使用，原因是排除电压击穿的破坏外，影响晶闸管工作安全与否的主要因素是管芯PN结的温度，结温的高低决定于元件的发热与冷却两方面的平衡，在规定的冷却条件下，结温主要取决于管子的R耗损，这里的应是流过晶闸管电流的有效值不是平均值。
2、为什么要定义晶闸管的断态电压临界上升率du/dt？防止du/dt过大可采取什么方法与措施？答：①是因为防止晶闸管工作时误导通。
②采取在晶闸管阴极与阳极并联RC阻容支路，利用电容两端电压不能突变的特点来限制电压上升率。
电阻R的作用是防止并联电容与阳极主回路电感产生串联谐振。
3、某单相可控整流电路，给电阻性负载供电和给蓄电池充电时，流过负载电流的平均值相等，试问那种情况下晶闸管发热厉害些？为什么？答：给蓄电池充电时晶闸管发热厉害些。
因为：给蓄电池充电时，晶闸管导通做条件除了门极需要触发外，还必须瞬时阳极电压大于蓄电池的电源电动势，所以导通角比电阻性负载时小，在平均电流相等时，蓄电池负载电流波形系数Kf比电阻负载时大，电流有效值也大，发热更厉害。
4.晶闸管导通的必要条件是什么？工作原理是？答：晶闸管导通条件：同时承受正向阳极、正向门极电压；与触发电流＞擎住电流晶闸管关闭条件：阳极电压减小接近于零或者施加反向阳极电压；或阳极电流＜维持电流5、晶闸管的伏安特性：①正向阻断高阻区②负阻区③正向导通低阻区④反向阻断高阻6、在电压源型逆变器中与功率开关反并联的二极管的作用是什么？如果逆变电路中没有反并联二极管会出现什么现象?答：逆变电源中一般都有一逆变变压器，这个变压器作为逆变管的负载而存在，当逆变管截止时会产生高压而使逆变管损坏，为了防止这种故障的产生，采用反向并联二极管来释放电感上的电压，这叫做续流二极管或逆程二极管。
电流型逆变器的特点
电流型逆变器的特点
电流型逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力转换设备，其特点主要表现在以下几个方面：
1. 高效率：电流型逆变器采用了高效率的电路设计和控制算法，能够将直流电转换为高质量的交流电，其转换效率可达到90%以上，相比于传统的逆变器，其能够更加有效地利用电能，降低能源消耗。
2. 稳定性强：电流型逆变器采用了先进的控制技术，能够实现对输出电压、电流、频率等参数的精确控制，从而保证了输出电能的稳定性和可靠性。
3. 适应性强：电流型逆变器具有较强的适应性，能够适应不同的负载类型和工作环境，其输出电压和频率可以根据实际需要进行调整，从而满足不同的应用需求。
4. 可靠性高：电流型逆变器采用了高品质的电子元器件和先进的故障保护技术，能够有效地防止电路故障和损坏，从而提高了设备的可靠性和稳定性。
5. 维护方便：电流型逆变器具有良好的维护性能，其故障诊断和维修
操作简单方便，能够快速定位和解决故障，从而降低了设备的维护成本和维修时间。
总之，电流型逆变器具有高效率、稳定性强、适应性强、可靠性高和维护方便等特点，是一种高性能、高可靠性的电力转换设备，广泛应用于太阳能发电、风能发电、电动汽车等领域。
电力电子技术_复习题
《电力电子技术》复习题一、名词解释1、电力电子变流技术2、斩波控制3、直接变频器4、全控型器件5、转折电压6、无源逆变7、驱动电路8、电流源型逆变器9、电压源型逆变器10、全控型器件二、判断题1.在电力电子技术中，电力电子器件工作在放大状态。
2.根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端间有效信号波形，可将电力电子器件（电力二极管除外）分为脉冲触发型和电平控制型。
3.半波可控整流电路，大电感负载不加续流二极管，输出电压波形中没有负向面积。
4.无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。
5. 单相全控桥式整流电路可用于有源逆变。
（）6.单相半波可控整流电路属单脉波整流电路。
（）7.整流电路按电路组成器件可分为单相和多相两类。
（）8.单相全控桥式整流电路可用于有源逆变。
（）9、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150HZ。
（）10、在普通晶闸管组成的全控整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。
（）11、在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。
（）12、提高电力电子装置的工作频率，可以使电力电子装置的体积和重量减小。
（）13、无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网，（）三、读图题1 写出下列电路符号的名称或简称。
（a） (b)(c) (d)2．画出单结晶体管的电路符号及伏安特性；说明单结晶体管的导通条件和截止条件。
3．在第1题所给的器件中，哪些属于自关断器件？四、简答题1、晶闸管导通和关断条件是什么？2、有源逆变实现的条件是什么？3、什么是逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点？5、换流方式有哪几种？分别用于什么器件？6、什么是直流斩波电路？7、单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，两者的区别？8、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。
什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有何特点？
什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二
者各有何特点？
电压型逆变电路和电流型逆变电路是逆变器的两种常见控制方式，它们在控制策略和特点上有所不同。
电压型逆变电路：
1.电压型逆变电路是通过控制输出电压的大小和波形来实现
逆变操作的方式。
2.在电压型逆变电路中，控制变量是输出电压，通常通过比
较输出电压与参考电压来生成控制信号。
3.电压型逆变电路具有输出电压精度高、输出电压波形好的
特点。
它适用于精确控制输出电压、要求较高的电压波形质量的应用，如UPS电源、电动车驱动器等。
电流型逆变电路：
1.电流型逆变电路是通过控制输出电流的大小和波形来实现
逆变操作的方式。
2.在电流型逆变电路中，控制变量是输出电流，通常通过比
较输出电流与参考电流来生成控制信号。
3.电流型逆变电路具有输出电流响应快、对负载变化适应性
强的特点。
它适用于需要实现精确控制输出电流、对负载变动响应要求高的应用，如电动车制动能量回馈、太阳能微网等。
需要注意的是，电压型和电流型逆变电路并不是互斥的，实际
的逆变器控制系统中也可以结合两种控制方式。
控制方式的选择取决于具体的应用需求、系统要求和设计考虑。
详细逆变电路原理分析
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.3
1、工作过程：
电压型三相桥式逆变电路
电压型三相桥式逆变电路的基 本工作方式为180°导电型，即每个 桥臂的导电角为180°，同一相上下 桥臂交替导电的纵向换流方式，各 相开始导电的时间依次相差120°。 在一个周期内，6个开关管触 发导通的次序为T1→T2 →T3 →T4 →T5→T6 ，依次相隔60°，任一时 刻均有三个管子同时导通，导通的 组合顺序为T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5， T4T5T6，T5T6T1，T6T1T2，每种组合 工作60°。
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）， 即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机 逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计 算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正 常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压 器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池 的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载 维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压 太低都提供保护。
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。 应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
第4章 逆变电路
本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在 本章集中讲述。
1-10
4.1.2 换流方式分类
1) 器件换流（Device Commutation） （ ）
利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。
2) 电网换流（Line Commutation） （ ）
uo io O
uo a)
io i O i O uVT O iVT iVT
1 4
?t
iVT
2
iVT
3
?t ?t ?t
t1
uVT
1
uVT b)
4
图4-2 负载换流 电路及其工作波形
1-12
4.1.2 换流方式分类
4)强迫换流（Forced Commutation） （ ）
设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫 施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流 强迫换流。 强迫换流 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因 电容换流。 此也称为电容换流 电容换流 分类 由换流电路内电容 直接提供换流电压 通过换流电路内的 电容和电感的耦合 来提供换流电压或 换流电流 直接耦合式 强迫换流 电感耦合式 强迫换流
电容器串联，要控制两者电压均衡。
应用： 应用
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
1-20
4.3 电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆 变电路称为电流型逆变 电流型逆变 电路。 电路 电流型逆变电路主要特点 特
(1) 直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源。 因负载不同而不同。 (3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。 图4-11 电流型三相桥式逆变电路 (2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位
电力电子技术期末考试试题
电力电子技术期末考试试题电力电子技术试题一、填空1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、_主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、_双极型器件_、_复合型器件_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、_肖特基二极管_。
7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。
7.晶闸管的基本工作特性可概括为__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__。
8.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。
9.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。
10.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。
11.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。
12.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。
13.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
14.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管_，属于全控型器件的是GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR ，属于复合型电力电子器件得有 IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。
电力电子技术-研究生(A卷)
一、填空题（每空1分，共15分）1、晶闸管导通的条件是正向阳极电压、正向门极触发电流。
2、电子器件据其能被控制信号所控制的程度，可分为三大类: 不控型、半控型、全控型。
3、擎住电流是指晶闸管刚从断态转入通态, 移除触发信号使元件保持导通所需最小阳极电流。
4、绝缘栅晶体管（IGBT）是GTR（或电力晶体管）和MOSFET（或功率场效应管或电力场效应管) 的复合型器件.5、根据无源逆变器直流输入端接入滤波器的不同，可分为电压(或电压源) 型逆变器和电流(或电流源）型逆变器,按电子开关的工作规律分，无源逆变器的基本类型为1800导电型和1200导电型。
6、将一个不可控直流电压变换为适合于负载要求的可控直流电压的技术称为直流斩波技术。
二、简答题（每题5分,共30分)1、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路各元件的作用？(1）抑制电力电子器件内因过电压，du/dt 或过电流和di/dt，减少器件的开关损耗。
（2）C限制关断时电压的上升,R限制电流的大小。
D利用单向导电性, 关断时起作用.2、简述电压型逆变器和电流型逆变器主电路中每一桥臂的结构,并分析二极管的作用。
（1）电压型逆变器每个桥臂由电子开关和一个反并联的二极管组成，二极管起续流作用。
(2）电流型逆变器每个桥臂由电子开关串联一个二极管组成,二极管确保每一个桥臂的电流单方向流动。
3、什么是逆变失败? 如何防止逆变失败？(1）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。
（2)防止逆变失败的方法: 采用精确可靠的触发电路,使用性能良好的晶闸管,保证交流电流的质量，留出充足的换向裕量角等.4、什么是IGBT掣住效应？它有什么危害?(1）在额定集电极电流范围内,在NPN管的基极与发射极之间的体内短路电阻Rs上的偏压很小，对NPN管无影响.(2)如果集电极电流大到一定程度，Rs上压降上升，相当于加一正偏电压,使NPN管导通,进而使NPN、PNP两晶体管同时处于饱和状态，造成寄生晶闸管开通IGBT 栅极失去控制作用，这就是所谓的掣住效应。
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比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。
由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。
如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。
电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。
2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易。
4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈控制电流型逆变器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采用了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很方便地实现电机的制动功能。
缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难。
另外，由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。
1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。
功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。
1.3高低高变频器;采用升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。
原理是通过降压变压器，将电网电压降到低压变频器额定或允许的电压输入范围内，经变频器的变换形成频率和幅度都可变的交流电，再经过升压变压器变换成电机所需要的电压等级。
这种方式，由于采用标准的低压变频器，配合降压，升压变压器，故可以任意匹配电网及电动机的电压等级，容量小的时侯（<500KW）改造成本较直接高压变频器低。
缺点是升降压变压器体积大，比较笨重，频率范围易受变压器的影响。
一般高低高变频器可分为电流型和电压型两种。
1.3.1高低高电流型变频器在低压变频器的直流环节由于采用了电感元件而得名。
输入侧采用可控硅移相控制整流，控制电动机的电流，输出侧为强迫换流方式，控制电动机的频率和相位。
能够实现电机的四象限运行。
1.3.2高低高电压型变频器在低压变频器的直流环节由于采用了电容元件而得名。
输入侧可采用可控硅移相控制整流，也可以采用二极管三相桥直接整流，电容的作用是滤波和储能。
逆变或变流电路可采用GTO,IGBT,IGCT,或,SCR元件，通过SPWM变换，即可得到频率和幅度都可变的交流电，再经升压变压器变换成电机所需要的电压等级。
需要指出的是，在变流电路至升压变压器之间还需要置入正弦波滤波器（F），否则升压变压器会因输入谐波或dv/dt过大而发热，或破坏绕组的绝缘。
该正弦波滤波器成本很高，一般相当于低压变频器的1/3到1/2的价格。
1.4高高变频器高高变频器无需升降压变压器，功率器件在电网与电动机之间直接构建变换器。
由于功率器件耐压问题难于解决，目前国际通用做法是采用器件串联的办法来提高电压等级，其缺点是需要解决器件均压和缓冲难题，技术复杂，难度大。
但这种变频器由于没有升降压变压器，故其效率较高低高方式的高，而且结构比较紧凑。
高高变频器也可分为电流型和电压型两种。
1.4.1高高电流型变频器它采用GTO，SCR或IGCT元件串联的办法实现直接的高压变频，目前电压可达10KV。
由于直流环节使用了电感元件，其对电流不够敏感，因此不容易发生过流故障，逆变器工作也很可靠，保护性能良好。
其输入侧采用可控硅相控整流，输入电流谐波较大。
变频装置容量大时要考虑对电网的污染和对通信电子设备的干扰问题。
均压和缓冲电路，技术复杂，成本高。
由于器件较多，装置体积大，调整和维修都比较困难。
逆变桥采用强迫换流，发热量也比较大，需要解决器件的散热问题。
其优点在于具有四象限运行能力，可以制动。
需要特别说明的是，该类变频器由于较低的输入功率因数和较高的输入输出谐波，故需要在其输入输出侧安装高压自愈电容。
1.4.2高高电压型变频器电路结构采用IGBT直接串联技术，也叫直接器件串联型高压变频器。
其在直流环节使用高压电容进行滤波和储能，输出电压可达6KV，其优点是可以采用较低耐压的功率器件，串联桥臂上的所有IGBT作用相同，能够实现互为备用，或者进行冗余设计。
缺点是电平数较低，仅为两电平，输出电压dV/dt也较大，需要采用特种电动机或整加高压正弦波滤波器，其成本会增加许多。
它不具有四象限运行功能，制动时需另行安装制动单元。
这种变频器同样需要解决器件的均压问题，一般需特殊设计驱动电路和缓冲电路。
对于IGBT驱动电路的延时也有极其苛刻的要求。
一旦IGBT的开通、关闭的时间不一致，或者上升、下降沿的斜率相差太悬殊，均会造成功率器件的损坏.1.5嵌位型变频器钳位型变频器一般可分为二极管钳位型和电容钳位型。
1.5.1二极管嵌位型变频器它既可以实现二极管中点嵌位，也可以实现三电平或更多电平的输出，其技术难度较直接器件串联型变频器低。
由于直流环节采用了电容元件，因此它仍属于电压型变频器。
这种变频器需要设置输入变压器，它的作用是隔离与星角变换，能够实现12脉冲整流，并提供中间嵌位零电平。
通过辅助二极管将IGBT等功率器件强行嵌位于中间零电平上，从而使IGBT两端不会因过压而烧毁，又实现了多电平的输出。
这种变频器结构，输出可以不安装正弦波滤波器。
1.5.2电容嵌位型变频器它采用同桥臂增设悬浮电容的办法实现了功率器件的嵌位，目前这种变频器应用的比较少。
1.6单元串联型变频器这是近几年才发展起来的一种电路拓扑结构，它主要由输入变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。
采用模块化设计，由于采用功率单元相互串联的办法解决了高压的难题而得名，可直接驱动交流电动机，无需输出变压器，更不需要任何形式的滤波器。
以6单元串联为例。
整套变频器共有18个功率单元，每相由6台功率单元相串联，并组成Y形连接，直接驱动电机。
每台功率单元电路、结构完全相同，可以互换，也可以互为备用。
变频器的输入部分是一台移相变压器，原边Y形连接，副边采用沿边三角形连接，共18副三相绕组，分别为每台功率单元供电。
它们被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有6副三相小绕组，之间均匀相位移10度该变频器的特点如下：①采用多重化PWM方式控制，输出电压波形接近正弦波。
②整流电路的多重化，脉冲数多达36，功率因数高，输入谐波小。
③模块化设计，结构紧凑，维护方便，增强了产品的互换性。
④直接高压输出，无需输出变压器。
⑤极低的dv/dt输出，无需任何形式的滤波器。
⑥采用光纤通讯技术，提高了产品的抗干扰能力和可靠性。
⑦功率单元自动旁通电路，能够实现故障不停机功能。
电压型逆变器与电流型逆变电路的定义及特点文章来源：网络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。
逆变器的两种电流型控制方式摘要：研究分析了逆变器的两种双环瞬时反馈控制方式——电流型准PWM控制方式和三态DPM电流滞环跟踪控制方式，介绍其工作原理，分析比较其动态和静态性能，并给出具体实现电路及系统仿真结果。
关键词：PWM逆变器功率变换器控制电流型双环控制技术在DC/DC变换器中广泛应用，较单电压环控制可以获得更优良的动态和静态性能[3]。
其基本思路是以外环电压调节器的输出作为内环电流给定，检测电感(或开关)电流与之比较，再由比较器的输出控制功率开关，使电感和功率开关的峰值电流直接跟随电压调节器的输出而变化。
如此构成的电流、电压双闭环变换器系统瞬态性能好、稳态精度高，特别是具有内在的对功率开关电流的限流能力。
逆变器(DC/AC变换器)由于交流输出，其控制较DC/DC变换器复杂得多，早期采用开关点预置的开环控制方式[1]，近年来瞬时反馈控制方式被广泛研究，多种各具特色的实现方案被提出，其中三态DPM(离散脉冲调制)电流滞环跟踪控制方式性能优良，易于实现。
本文将电流型PWM控制方式成功用于逆变器控制，介绍其工作原理，与电流滞环跟踪控制方式比较动态和静态性能，并给出仿真结果。
1三态DPM电流滞环跟踪控制方式电流滞环跟踪控制方式有多种实现形式[1，2，4，5]，其中三态DPM电流滞环跟踪控制性能较好且易于实现[1]。
参照图1，它的基本工作原理是：检测滤波电感电流iL，产生电流反馈信号if。
if与给定电流ig相比较，根据两个电流瞬时值之差来决定单相逆变桥的4个开关在下一个开关周期中的导通情况：ig－if>h时（h见图1，为电流滞环宽度，可按参考文献[1]P64式5?2选取）S1、S4导通，UAB=＋E，＋1状态；ig－if －h时S2、S3导通，UAB="－"E，－1状态；|ig－if|h时S1、S3或S2、S4导通，UAB="0，"0状态。
两个D触发器使S1～S4的开关状态变化只能发生在周期性脉冲信号CLK(频率2f)的上升沿，也就是说开关点在时间轴上是离散的，且最高开关频率为f。
仿真和实验表明，iL正半周，逆变器基本上在＋1和0状态间切换，而iL负半周，逆变器基本上在－1和0状态间切换，只有U0过零点附近才有少量的＋1和－1之间的状态跳变，从而使输出脉动减小。