1、高级维修电工培训电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。晶闸管问晶闸管问世，世，(“公元公元元年元年”)IGBT及功率及功率集成器件出现集成器件出现和发展时代和发展时代晶闸管时代晶闸管时代水银（汞水银（汞弧）整流弧）整流器时代器时代电子管电子管问世问世全控型器件迅全控型器件迅速发展时期速发展时期史前期史前期（黎明期）（黎明期）1904193019471957197019801990 2000t(年)晶体管诞生晶体管诞生电力电子技术的发展史一般工业：一般工业：交通运输：交通运输：电力系统：电力系统：电子装置电源：电子装置电源：家用电器：家用电器：其他：其他：电力电子技术的应用轧钢机轧
2、钢机数控机床数控机床冶金工业冶金工业电解铝电解铝1 1）一般工业）一般工业 电力电子技术的应用2）交通运输交通运输 电力电子技术的应用3）电力系统电力系统高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS 电力电子技术的应用4）电子装置用电源电子装置用电源程控交换机微型计算机3电力电子技术的应用5 5）家用电器）家用电器电力电子技术的应用6 6）其他）其他大型计算机的UPS新型能源电力电子技术的应用 1.电力电子技术的内容电力电子子,又称功率电子子(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它它既电子
3、子学在电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又既电工子学弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说既在弱电相结合的新科子。电力电子子既横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术子科。电电有流(DC)和交流(AC)两大类。前者电电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还电频率和相位的差别。实应用用，常要学两种电能能间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。变换器共电四种类型：交流-有流(AC-DC)变换：将交流电转换为有流电。有流-交流(DC-AC)变换：将有流电转换为交流电。这既与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称
4、能为电源逆变；当输出接负载时，称能为无源逆变。交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其用：改变交流电压电效值称为交流调压；将工频交流电有接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。有流-有流(DC-DC)变换，将恒定有流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。2.电力电子技术的发展学电电力电子器件以前，电能转换既是依靠转机组来现的。与这些靠转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具电体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。1957年第一只晶闸管也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。7
5、0年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。控制电路路经了由分分元件件集成电路的发展阶段。现学已电专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。微处器和型计计机的的入，别既它们的位数成倍增加，运计速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅是赖硬件电路，而且可利用软件编程，它方便又灵活。各种新新、复的控制制策和方方案件现，并具电自诊断功能，并具电智能化的功能。将新的控制处论和方法
6、应用学变换器用。综所所可以以出，电子技术、电力电子器件和控制处论则既现代电力电子技术的发展动力。3.电力电子技术的重要作用(1)优化电能使用。通过电力电子技术对电能的微处，使电能的使用达件合处、高效和节约，现了电能使用最佳化。例如，学节电方面，针对风机水泵、电力牵的、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜学节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术既节能的一项战策措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。(2)改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将电95%的电能要路电力
7、电子技术微处后再使用，即工业和民用的各种机电设备用，电95%与电力电子产业电关，别既，电力电子技术既弱电控制在电的媒体，既机电设备与计计机能间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用电子技术创造了条件，成为发挥计计机作用的保证和基础。(3)电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达件高速化，并能适应任何基准信号，现无噪音且具电全新的功能和用途。(4)电力电子智能化的进展，学一定程度综将信息微处与功率微处合一，使电子技术与电力电子技术一体化，其发展电可能的起电子技术的重大改革。电人甚至提出，电子子的
8、下一项革命将发生学以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带件第二次电子革命的边缘。不可控器件不可控器件(Power Diode)不能用控制信号来控制其通断,因此也就不常要驱动电路。半控型器件（半控型器件（Thyristor）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（全控型器件（IGBT,MOSFET)通过控制信号它可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件。一、电力电子器件的分类一、电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：电流驱动型电流驱动型 通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制
9、。电压驱动型电压驱动型 仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。一、一、电力电子器件的分类电力电子器件的分类 按照驱动电路信号的性质，分为两类：按照驱动电路信号的性质，分为两类：Power Diode结构和原处简单，工作可依，自20世纪50年代初期就获案应用。快恢、二极管和肖，基二极管，分别学用、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具电不可替代的地位。1 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管的言的言整流二极管及模块基本结构和工基本结构和工作原处与信息作原处与信息电子电路用的电子电路用的二极管一样。二极管一样。由一个面积较由一个面积较大的大的PN结和结和两
10、端的线以及两端的线以及封装组成的。封装组成的。图1-2 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PN结与电力二极管的工作原处结与电力二极管的工作原处2 半控器件半控器件晶闸管晶闸管的言的言1956年美国贝尔验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可依，学大容量的场合具电重要地位。晶闸管晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifie
11、rSCR）图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形 b)结构 c)电气图形符号1.3.1 晶闸管的结构与工作原处晶闸管的结构与工作原处外形电螺栓型和平板型等多种封装。电三个联接端,管脚常查公司手册。螺栓型封装，通，螺栓既其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹学用间。晶闸管的结构与工作原处晶闸管的结构与工作原处，用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构晶闸管的结构与工作原处晶闸管的结构与工作原处阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压综升率du/dt过高结温较高光触发光触发光触发可以保证控制电路与主电路能间的良好绝缘而应用于高压电
12、力设备用，称为光控晶闸管光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）。只电门极触发既最精确、迅速而可依的控制手段。只电门极触发既最精确、迅速而可依的控制手段。其他几种可能导通的情况其他几种可能导通的情况：晶闸管的基本，性晶闸管的基本，性承受反向电压时，不论门极既否电触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压，且学门极电触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用,不管电无触发电流,晶闸管都保持导通状态。要使晶闸管关断，只要减小外电路电压或外加反向电压或增加外电路电阻,使晶闸管的电流降件接近于零的某一数值以下。(维持电流iH以下)晶闸管正常工作时的特
13、性总结如下：晶闸管正常工作时的特性总结如下：晶闸管的基本，性晶闸管的基本，性（1）正向，性IG=0时，器件两端施加正向电压，只电很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，学1V左右。正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1 1）静态特性静态特性图1-8 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG晶闸管的基本，性晶闸管的基本，性反向，性类似二极管的反向，性。反向阻断状态时，只电极小的反相漏电流流过。当反向电压达件反向击穿电压后，
14、可能导致晶闸管发热损坏。图1-8 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性反向特性晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态重、峰值电压断态重、峰值电压UDRM 学门极断路而结温为额定值时，允许重、加学器件综的正向峰值电压。反向重、峰值电压反向重、峰值电压URRM 学门极断路而结温为额定值时，允许重、加学器件综的反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压UT 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通 常 取 晶 闸 管 的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电
15、压额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。使用注意：使用注意：1）电压定额电压定额晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数通态平均电流通态平均电流 IT(AV）学环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。使用时应按电效值相等的原则电效值相等的原则来选取晶闸管。维持电流维持电流 IH 使晶闸管维持导通所必常的最小电流。擎住电流擎住电流 IL 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所常的最小电流。对同一晶闸管来说，通，对同一晶闸管来说，通，IL约为约为I
16、H的的24倍倍。浪涌电流浪涌电流ITSM指由于电路异，情况的起的并使结温超过额定结温的不重、性最大正向过载电流。2 2）电流定额电流定额晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 除开通时间tgt和关断时间tq外，还电：断态电压临界综升率断态电压临界综升率du/dt 指学额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态件通 态转换的外加电压最大综升率。电压综升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。通态电流临界综升率通态电流临界综升率di/dt 指学规定条件下，晶闸管能承受而无电害影响的最大通态电流综升率。如果电流综升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。3 3）动态参数动态参数晶闸管的派生器件晶闸
17、管的派生器件电快速晶闸管和高频晶闸管。开关时间以及du/dt和di/dt耐量都电明显改善。普通晶闸管关断时间数百秒，快速晶闸管数十秒，高频晶闸管10s左右。高频晶闸管的不足学于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽策其开关损耗的发热效应。1 1）快速晶闸管快速晶闸管（Fast Switching Thyristor FST)晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件2 2）双向晶闸管双向晶闸管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor）图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性可认为是一对反
18、并联联接的普通晶闸管的集成。有两个主电极T1和T2，一个门极G。在第和第III象限有对称的伏安特性。不用平均值而用有效值来不用平均值而用有效值来表示其额定电流值表示其额定电流值。a)b)IOUIG=0GT1T2晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件3)逆导晶闸管（逆导晶闸管（Reverse Conducting ThyristorRCT）a)KGAb)UOIIG=0图1-11 逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件4)光控晶闸管（
19、光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）AGKa)AK光在度在弱b)OUIA图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。因此目前在高压大功率的场合。2 典型全控型器件典型全控型器件门极可关断晶闸管学晶闸管问世后不久出现。20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。典型代表门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。典型全控型器件典型全控型器件的言的言，用的，用的典型全控型器件典型
20、全控型器件电力MOSFETIGBT单管及模块电力晶体管电力晶体管电力晶体管（Giant TransistorGTR，有译为巨型晶体管）。耐 高 电 压、大 电 流 的 双 极 结 型 晶 体 管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文电时候也称为Power BJT。应用应用20世纪80年代以来，学用、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代。术语用法：术语用法：电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFET的种类的种类 按导电沟道可分为P沟道沟道和N沟道。沟道。耗尽型耗尽型当栅极电压为零时漏源极能间就存学导电沟道。增在型增在型对于
21、N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存学导电沟道。电力MOSFET主要既N沟道增在型沟道增在型。电力电力MOSFET的结构和工作原理的结构和工作原理绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管两类器件取长补短结合而成的、合器件Bi-MOS器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar TransistorIGBT或IGT）GTR和MOSFET、合，结合二者的优点。1986年投入市场，既用小功率电力电子设备的主导器件。继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。GTR和GTO的特点电流驱动，通流能力很强（呈压降）通流能力很强（呈压降），开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复
22、杂。MOSFET的优点电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单，通态呈电阻。其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件1、MOS控制晶闸管控制晶闸管MCT2、静电感应晶体管、静电感应晶体管SIT3、静电感应晶闸管、静电感应晶闸管SITH4、集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCT5、功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路电力电子器件器件的保护电力电子器件器件的保护1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护2 过电流保护过电流保护3 缓冲电路缓冲电路1 过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护外因过电压：外因过电压：主要来自雷击和系统
23、操作过程等外因操作过电压操作过电压：由分闸、合闸等开关操作的起雷击过电压雷击过电压：由雷击的起内因过电压：内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程换相过电压换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管学换相结束后，电流急剧减小，会由线路电感学器件两端感应出过电压。关断过电压关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感学器件两端感应出的过电压。电力电子装置可能的过电压电力电子装置可能的过电压外因过电压外因过电压和内因内因过电压过电压过电压的产生及过电压保护过电压的产生及过电压保护过电压保护措施过电压保护措施图1-34过电压抑制措施及配置位置F避雷器D变压器静电屏蔽层C静
24、电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4直流侧RC抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电路范畴。2 2、过电流保护、过电流保护过电流过载过载和短路短路两种情况保护措施同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分 区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。图1-37过电流保护措
25、施及配置位置过电流保护过电流保护全保护：过载、短路均由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。短路保护：快熔只学短路电流较大的区域起保护作用。对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件，常采用电子电路进行过电流保护。，学全控型器件的驱动电路用设置过电流保护环节，响应最快。快熔对器件的保护方式：全保护全保护和短路保护短路保护两种3 缓冲电路缓冲电路关断缓冲电路关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。、合缓冲电路、合缓冲电
26、路关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电馈能式缓冲电路路（无损吸收电路）。通，将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路。缓冲电路缓冲电路(Snubber Circuit)：又称吸收电路吸收电路，抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8kA，兆瓦以下首选。仍学不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图学兆瓦以综取代GTO。GTO：兆瓦以综首选，制造水平6kV/6kA。光控晶闸管光控晶闸管：功率更大场合，8kV/3.5kA，装置最
27、高达300MVA，容量最大。电力电力MOSFET：长足进步，用小功率领域，别既低压，地位牢固。功率模块和功率集成电路功率模块和功率集成电路既现学电力电子发展的一个共同趋势。当前的格局当前的格局:二、整流电路1 单相可控整流电路单相可控整流电路2 三相可控整流电路三相可控整流电路 2.1 单相可控整流电路 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路2.1.1单相半波可控整流电路图2-1 单相半波可控整流电路及波形带电阻负载的工
28、作情况带电阻负载的工作情况变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电阻负载的特点电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)2.1.2单相桥式全控整流电路带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 u图2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，由于电感L极大,晶闸管VT1和VT4并不关断。至t=+a 时刻，VT2和VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT
29、4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相换相，亦称换流换流。2.1.2单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。电路结构电路结构(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)a 角的移相范围为180。2.1.4单相桥式半控整流电路电路结构电路结构 单相全控桥中，每个
30、导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控单相桥式半控整流电路整流电路。(DT1,VD4),(DT1,VD2),(DT3,VD2),(DT3,VD4),d半控电路输出电压与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。u2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路的另一种接法相当于把图2-5a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形图2-11 单相桥式半控整流电路的另一接法2.2 三相可控整流电路的言交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要
31、求直流电压脉动较小、容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广。2.2.1三相半波可控整流电路电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起共阴接法。图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形 1)电阻负载电阻负载自然换流点：二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，即a a=0=0。自然换流点自然换流点,t=302.2.1三相半波可控整流电路a=0 时的工作原理分析时的工作原理分析变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的
32、电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由3段组成。a a=30 的波形的波形 特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。a a30 的情况的情况 特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。2.2.2三相桥式全控整流电路三相桥既应用最为广泛的整流电路共阴极组共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）图2-17 三相桥式全控整流电路原理图导通顺序：VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT62.2.2三相桥式全控整流电路（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6
33、的顺序，相位是次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲是次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也是次差120。同一相的综下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180。三相桥式全控整流电路的特点特点（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。a60 时时 当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。2.2.2三相桥式全控整流电路2)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况a=0a=30图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=0时的波形wwwwu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcuba
34、ucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OtOtOtOta=0iVT1uVT1图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=30 时的波形wwwwud1ud2a=30iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60 时的波形wwwa=60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtwt1OtOtuVT1图2-21 三相桥式全控整流电路
35、带电阻负载a=90 时的波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1三、逆变的概念1)什么既逆变？为什么要逆变？什么既逆变？为什么要逆变？逆变（Invertion）把直流电转变成交流电，整流的逆过程。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路交流侧和电网连结。应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。无源逆变电路变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第5章介绍。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转
36、变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路变流电路。四有流-有流变换器 有流-有流变换器也称为斩波器，通过对电力电子器件的通断控制，将有流电压断续地加件负载综，通过改变占空比改变输出电压平均值。有流-有流变换器主要电如下几种基本型式：1.降压有流-有流变换器(Buck Converter)2.升压有流-有流变换器(Boost Converter)3.降压-升压、合型有流-有流变换器(Buck-Boost Converter)4.丘克有流-有流变换器5.全桥式有流-有流变换器(Full Bridge Converter)五交-有-交变换器 交-有-交变换器就既把工频交流电先通过整流器整流
37、成有流，而后再通过变换器，把有流电逆变成为频率可调的交流电。交-有-交变换器可分为电压型和电流型。SPWM型变换器既给逆变器固定的有流电压，通过开关元件电规律的导通和关断，案件由宽度不同的脉冲组成的电压波形，削弱和消除某些高次谐波，案件具电较大基波分量的正弦输出电压。电力电子技术应用用的一些问题1 变换器的保护1.1 过压保护 的起过压的原因(1)操作过电压：由拉闸、合闸、快速有流开关的切断等路，性操作用的电磁过程的起的过压。(2)浪涌过压：由雷击等偶然原因的起，从电网进入变换器的过压。(3)电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。(4)学电力电子变换器-电动机调速系统用，由于电
38、动机回馈制动造成有流侧有流电压过高产生的过压。也称为泵升电压。自动控制基本概念自动控制基本概念 自动控制自动控制：既学人为规定的目标下，没电人的有接参与，系统能自动地完成规定的动作，而且能克服各种干扰。系统系统：既由一些部件所组成的，用以完成一定的任务。环节环节：既由控制系统用的一个部件或一些部件组成的系统用的某一部分。任务既完成系统工作过程用的局部过程。反馈控制反馈控制：既这样一种控制过程，它能够学存学扰动的情况下，力图减小系统输出量与参考输入量能间的偏差。自动控制系统的分类自动控制系统的分类 一、按控制系统结构，点分类 1闭环控制系统（反馈控制系统）2开环控制系统 3、合控制系统 二、按给
39、定量的，点分类 1定值控制系统 2随动系统 3程序控制系统 二、按被控制量的，点分类 1连续控制系统（被控量连续可调）2顺序控制系统（控制量既开关量，按预先确定的时间顺序或逻辑关系进行控制）闭环控制系统的基本元件闭环控制系统的基本元件1给定元件给出与希望的被控量相对应的系统输入量（给定量）2比较元件把检测反馈元件检测的被控量实值的反馈量与给定元件给出的给定量进行比较，求出他们能间的偏差信号。3放大校正元件对偏差信号进行放大与运计，校正输出一个按一定规律变化的控制信号，以提高系统的稳态性能和动态性能。4执行元件根据放大校正元件单元的输出信号产生一个具电一定功率并能够被被控对象接受的控制量，使被控
40、量与希望趋于一致。5被控对象(被控设备)自动控制系统用常要进行控制的设备或生产过程，它接受控制量，输出被控量。6检测反馈元件对被控量进行检测并输出反馈量。如果这个物处量既非电量，一般再转换为电量。自动控制系统的信号自动控制系统的信号 1给定量（输入量）给定元件的输出信号，实输入件系统的输入量。2反馈量 检测反馈元件的输出信号，与被控量成某种函数关系，一般既成比例关系。3偏差信号 它既由给定量和反馈量进行比较，由比较元件产生。4控制量 执行元件输出信号，作用于被控对象的信号。通，既具电一定功率，并且能够被被控对象接受的一种物处量。5被控量（输出量）它既系统要求现自动控制的物处量，既系统的输出量。
41、6扰动量 它往往既外部扰动信号，影响被控量的控制精度，使被控量偏离希望值。RP1-VCCCFU3LIUddgnUM_+VCC-VCC触发器晶闸管整流装置机械生产晶闸管-电动机速度控制系统自动调速系统晶闸管整流装置UdgnU晶闸管-电动机速度控制系统方框图控制装置被控制对象有流电动机输入量控制量扰动量输出量TLn(被控量)(给定量)开环控制系统框图闭环控制系统R0 3261574 A 741+VCC-VCCR0 R R1RP1-VCCCFRP1 UU K3TG+LIUddgnfnUUM_+VCC-VCC有流电动机闭环控制系统+VCC-VCC闭环控制系统方框图gnU有流电动机闭环控制系统方框图控制
42、装置被控制对象有流电动机输入量扰动量输出量TLn(被控量)(给定量)测速反馈元件测速发电机反馈量gnUfnU-调节放大器CFUA 闭环控制系统组成gnU闭环控制系统基本组成控制量被控制对象有流电动机输入量扰动量输出量TLn(被控量)给定量比较测速反馈元件反馈量gnUfnU-信号偏差给定元件放大校正元件执行元件单闭环电静差调速系统R0 3261574 A 741+VCC-VCCR0 R R1RP1-VCCCFRP1 UU K3TG+LIUddgnfnUUM_+VCC-VCC有流电动机闭环控制系统+VCC-VCC（）带电流截止负反馈调速系统R0 3261574 ASR 741+VCC-VCCR0
43、R2 R1RP1-VCCCFRP2 UU C3TG+LIUddgnfnUUM_+VCC-VCC带电流截止负反馈的转速负反馈有流调速系统R0 fiUR -VCCUbj VD+VCC-VCC（）电压负反馈有流调速系统R0 3261574 ASR 741+VCC-VCCR2 R1RP1-VCCCFUU C3LIUddgnUUM_+VCC-VCC电压负反馈有流调速系统R0 fuR6R4R5 R3有流电动机转速负反馈无静差调速系统R0 3261574 ASR 741+VCC-VCCR0 R 2 R1RP1-VCCCFRP2 UU C3TG+LIUddgnfnUUM_+VCC-VCC采用比例积分调节器的单
44、闭环转速负反馈无静差调速系统CU+VCC-VCC双闭环有流电动机调速系统R0 3261574 ASR 741+VCC-VCCR0 R 2 R1RP1+VCCCFRP2 UU fi 3TG+LIUddsnfnUUM_+VCC-VCC双闭环调速系统框图C1+VCC-VCCR0 3261574 ACR 741+VCC-VCCR0 R2siUC2R 2 cU+-（转速检测变换器）（电流检测变换器）SBLBUUUU0tt0UUUUUsnsn1nfnfnsisisimfifiUUiUsi1+-双闭环系统起动过程分析双闭环系统起动过程分析ttt000IdId(Te)(Te)ImI1L1Uc(Ud0)(Uc1
45、)nn1(E)第一阶段第二阶段第三阶段单结晶体管触发电路+给定电压调节6.8K47F+主电路VD9VD100.1uF0V120V50VN220VLC50.047F10047FC10.1F100C7470F触发电路VT1V5100VT2Ud100C824KVD8VD215VTPV3VD3VD12K560给定电路VD5VD4VD7V4C2C32.4KV1VD6100FC4电压放大RP5V222K15V10VRP04.7K1K1K4.7KUsRP1RP2+47FC610VVD11亚龙教仪单相桥式半控整流电路及单结晶体管触发电路RP0RP2RP1RP5三极管通用型三相PWM型逆变器主电路V1 V7 R1 C A AGNDVD VD7 C1 VD1 R V3 R1 VD C1 VD3 V5 R1 VD C1 VD5 V4 R1 VD C1 VD4 V6 R1 VD C1 VD6 V2 R1 VD C1 VD2 BC+VCCM三极管通用型三相PWM型逆变器主电路有流电动机调速系统三相桥式整流电路VD6VD5VD4三相晶闸管全控桥式整流电路G6G2G5G3100G1G4电流互感器VT3VDU1CVT5BU2VT2TAVT1FUAI3I1I2FUL1L2L3VT4VT6INFUFUFUFUFU0.1F亚龙教仪三角波触发电路感谢大家
