教学课件：第八章-电力电子学基础.ppt

第8章 电力电子学基础1、半导体器件的两个发展方向高集成度的集成电路，称弱电子学电力电子器件，称强电子学2、电力电子器件在电动机控制系统中的作用：作为功率开关使用，不同的控制技术与功率开关相配合，达到向电动机提供不同极性、不同电压、不同频率、不同相序的供电电压，以控制电动机的启停、转向、转速。,8.1电力半导体器件（3类）1、不可控型开关器件二极管是不可控型开关器件，导通与关断都不能控制的器件，由一个p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结、两端引线、封装组成的。从外形上看，可以有螺栓型、平板型等多种封装。,A：阳极B：阴极,二极管的基本原理PN结的单向导电性 正向导通：PN结外加正向电压（正向偏置）时，形成自P区流入从N区流出的电流，称为正向电流IF，导通电压降为0.81V。反向截止：当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过。反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，当施加的反向电压过大，反向电流会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态。反向击穿发生时，将反向电流限制在一定范围内，PN结仍可恢复原来的状态。否则PN结会过热而烧毁。,A：阳极B：阴极,2、半控型开关器件：只能控制其导通，不能控制其关断的器件。普通晶闸管螺栓形晶闸管：带有螺栓的一端是阳极A，粗引线是阴极K，细线是控制极G。用于100A以下场合。平板形晶闸管：中间的金属环是控制极G，离控制极G较远的一面是阳极A，较近的一面是阴极K。用于200A以上场合。,晶闸管结构与符号晶闸管由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。,二级管,晶闸管,晶闸管的工作原理加反向电压：两个PN结反向偏置加正向电压：中间PN结反向偏置,阳极,阴极,晶闸管不能导通,K,A,半控型开关器件只能控制其导通不能控制其关断,发射区,集电区,基区,基区,发射区,集电区,集电极,基极,基极,晶闸管的主要参数,UDRM:,断态重复峰值电压晶闸管控制极断路且正向截止时,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。允许比正向转折电压 UB0小100V。普通晶闸管 UDRM 为100V 3000V,IH:维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导通状态所必须的最小电流。一般IH为几十 一百多毫安。,工频正弦半波电流的最大值为Im,则,普通晶闸管IT为1A 1000A。,晶闸管的应用1)顺变装置（交流电变成直流电）2)逆变装置（直流变成交流电源）3)变频装置（顺变和逆变的组合）4)直流电动机的调速（可代替直流发电机）,晶闸管型号及其含义,3CT表示普通晶闸管。3CT50/500表示额定电流为50A,额定电压为500V的晶闸管。,1）CT型晶闸管格式,通态电压的组别，用字母AI表示0.41.2V,额定电压等级，乘100为额定值,额定电流,如KP100-12G表示额定电流为100A,额定电压为1200V。通态压降小于1V的普通晶闸管。,2）KP型晶闸管格式,（2）双向晶闸管 相当于两个普通晶闸管反并联，控制极对电源的正、负两个半周都有控制作用，MT1为阳极1，G为控制极，MT2为阳极2。特点：控制极G无信号输入时，与晶闸管相同，MT2与MT1间不导电。MT2施加的电压高于MT1，控制极加正极性或负极性信号，晶闸管导通，电流自MT2流向MT1；MT1施加的电压高于MT2，控制极加正极性或负极性信号，晶闸管导通，电流自MT1流向MT2；额定电流：双向晶闸管的额定电流不是用正弦半波电流平均值，而是用有效值。额定值200A的双向晶闸管只能通过有效值200A的电流，有效值200A的普通晶闸管额定通态平均电流为90A，一全有效值200A双向晶闸管代替2个90A的普通晶闸管。,（3）逆导晶闸管 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，不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。（4）光控晶闸管 是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。阳级有正向外加电压时，中间的PN结J2被反向偏置。当照在反向偏置的J2结上时，J2结的漏电流增大，在晶闸管内正反馈作用下，晶闸管由断态转为通态。,逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性,反向漏电流,1,2,3,4,3、全控型开关器件：导通与关断都可以控制的器件1）门极可关断晶闸管（GTO）是晶闸管的一种派生器件，通过在门极施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。在门极（控制极）加了一条短线。门极可关断晶闸管的工作原理：在门极加正电压，GTO导通。在门极加反向电压，GTO断开。不需要外部电路强迫阳极电流为0而使其关断，仅由门极加反向电流使其断开。门极可关断晶闸管的结构：是一种多元的功率集成器件，虽然外部同样引出个极，但内部则包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO单元，这些小GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起。这种结构是为便于实现门极控制关断而设计的，开关时间在25微秒以内，甚至几百纳秒。,各单元的阴极、门极间隔排列的图形 电气图形符号,2）电力晶体管（GTR）特点：耐高压、大电流的双极结（通过一定的工艺将两个PN结结合在一起）型晶体管结构：至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构，把续流二极管V1、稳定电阴R、加速二极管V2组合在一起，用环氧树脂密封。三个极分别是集电极C、发射极E、基极B。电力晶体管可以做成双管模块，甚至可以做成六管模块。采用共发射极接法。,电力晶体管开关特性：断态到通态：电力晶体管用基极电流IB控制集电极电流IC，基极通入正向电流，集电极电流上升到0.9ICS（ICS是饱和导通的集电极电流）进入通态。通态到断态：给基极加一个负的电流脉冲，集电极电流不立即减小，延长一段时间才减小，逐渐下降到0.1ICS进入断态。电力晶体管的开关时间在几微秒以内，比晶闸管和门极可关断晶闸管的开关时间都短。,P-MOSFET是多元集成结构，一个器件由许多个小的MOSFET组成。三个极分别是源极S、漏极D和栅极G。P-MOSFET用栅极电压uGS控制漏极电流ID，改变uGS的大小，主电路中的漏极电流ID也跟着改变，由于G与S间的输入阻抗很大，控制电流几乎为0，所需驱动功率很小。P-MOSFET开关时间在10100纳秒，工作频率100kHZ以上，是电力电子器件中最高的。当栅极电压uGS上升开启电压UT，出现漏极电流iD，UT24V；栅源电压UGS的绝对值大于20V，将导致栅源之间的绝缘层被击穿。,3）电力场效应晶体管主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor field effect transistor）金属混合半导体效应晶体管,简称电力MOSFET（Power MOSFET）或P-MOSFET。,源极,栅极,漏极,4）绝缘栅双极晶体管电力场效应晶体管：单极型、电压控制开关，驱动功率很小，开关速度快，漏极D与源极S的通态压降大，难制成高压大电流器件。电力晶体管：双极型、电流控制开关，驱动功率大，开关速度不够快，通态压降小，可制成较高电压和电流的开关器件。绝缘栅双极晶体管：是两者的结合，栅极发射极短路时，集电集与发射极能承受的电压UCES高，1000V，导通时能流过集电极的最大持续电流IC大（1800A/4500V），集电极发射极导通压降值小，在2.55V之间，开关频率在1040kHZ。在新设计的电力电子器件中已取代电力晶体管和部份电力场效应管。,电力晶体管,电力场效应晶体管,电力变换电路，按功能分：1.可控整流电路：把固定的交流电压变成固定或可调的直流电压。2.交流调压电路：把固定的交流电压变成可调的交流电压。3.逆变电路：把直流电变成频率固定或可调的交流电。4.变频电路：把固定频率的交流电变成可调频率的交流电。5.斩波电路：把固定的直流电压变成可调的直流电压。6.电子开关：功率半导体器件工作在开关状态可替代接触器和继电 器用于频繁开合操作场合,8.2 可控整流电路,分类：单相半波、单相桥式、三相零式、三相桥式等,8.2.1 单相半波可控整流电路,(1)可控整流电路,电源电压u 0 时：控制极不加触发脉冲信号，晶闸管不导通，,电源电压u 0 时:晶闸管承受反向电压不导通,ud=0,uT=u，故称可控整流。,控制极加触发脉冲信号，晶闸管承受正向电压导 通，,1.带阻性负载,ud,(2)工作原理,t1,电源电压u 0 时:晶闸管承受反向电压不导通,即：晶闸管反向阻断,加触发脉冲信号，晶闸管承受正向电压导通,u 0时:,(4)整流输出电压及电流的平均值,由公式可知：,改变控制角，可改变输出电压Ud。,晶闸管承受的最大正向与反向电压：,ud,O,接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形,控制角,t1,O,t2,2,导通角,(3)工作波形,控制角:晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。,导通角:晶闸管在一周期时间内导通的电角度。,2.带感性负载的可控整流电路感性负载：感抗L与电阻R的大小相比不可忽略的负载。如电动机的励磁线圈。晶闸管没有导通时：晶闸管上的电压为电源电压，此时负载电压为0.晶闸管被触发导通时：电流从0逐渐上升，电感两端的自动电动势eL阻碍电流上升，随着电流上升，自感电动势减小，在电感中储存了磁场能量。电源电压变负时，电流变小，电感产生自感电动势eL阻碍电流减小。eL大于电源的负电压，负载上就有电流流过，晶闸管导通，负载消耗电感能量，电压为负值，当晶闸管的电流小于维持晶闸管导通电流时，晶闸管关断并立即承受反向电压。输出电压与电流：晶闸管在控制角触发导通，在+关断。负载为感性时，电源电压为负的时候晶闸管仍可导通，电感越大，导通角越大，每个周期中负载上的负电压所占比重越大，输出电压和输出电流的平均值越小。有可能得不到所需的电压和电流。,3.续流二极管的作用：提高电路输出平均电压措施：在负载两端并一只二极管V，电源为负电压时，二极管V导通，晶闸管受反压断开，负电压不作用在负载上。晶闸管导通时：电源电压为正，二极管V截止，负载电压波形与不加二极管V相同。电源电压为负时：二极管V导通，负载上由电感维持的电流流经二极管，负载两端电压仅为二极管管压降，接近于0，电感放出的能量消耗在电阻上。负载电流id在晶闸管导能时由电源提供，在晶闸管关断时由电感通过二级管提供。,前面还有波形,一、单相半控桥式整流电路,1.电路,2.工作原理,VS1和V2承受正向电压。VS1控制极加触发电压,则VS1和V2导通，电流的通路为,a,(1)电压u 为正半周时,此时，VS2和V1均承受反向电压而截止。,8.2.2 单相桥式可控整流电路,VS2和V1承受正向电压。VS2控制极加触发电压,则VS2和V1导通，电流的通路为,(2)电压u 为负半周时,b,此时，VS1和V2均承受反向电压而截止。,3.阻性负载的单相半控桥式整流电路 晶闸管在时被触发导通，电源电压过零变负时，电流降到0，晶闸管断开，输出电压平均值Ud与控制角的关系为,输出电流平均值Id,晶闸管承受的最大正反向电压：,5.反电动势负载的单相半控桥式整流电路 当整流电路输出接有反电势负载时，只有当电源电压的瞬时值大于反电势，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有电流输出。特点：负载两端的电压平均值比电阻性负载时高，220V电压经桥式整流输出，带阻性负载时，平均电压为198V；带反电动势负载时，平均值为250V以上。,电阻性负载,对于大容量电动机或蓄电池负载，为了使通过的电流不为0，常常串联电抗器，用以平滑电流的脉动:,电感滤波,二、单相全控桥式整流电路特点：把单相半控桥式整流电路中两只二极管用两只晶闸管替代。有4只晶闸管；电路每半个周期要求触发两只晶闸管；带感性负载且没有续流二极管时，输出电压瞬时会出现负值。工作过程：u12为正的某一时刻t1，给晶闸管VS1和VS2触发脉冲，VS1和VS2导通，电源电压加于负载；当u120，电感上反电动势的作用维持电流通过VS1、VS2及电源，晶闸管导通；直到u12为负，在下半周的的同一控制角对应的时刻t2，VS3、VS4有触发脉冲时，VS3、VS4导通，VS1、VS2承受反向电压而断开。同样，VS3、VS4要导通到触发VS1、VS2才断开。控制角在0/2内变化，Ud从0.9 U2下降到接近0，电流id连续；控制角/2，电压平均值接近0，电流断续且很小。为提高电压，在负载两端并续流二级管。,t1,t2,欲装一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，调节范围：电压Ud=0V180V,电流Id=010A。现采用单相半控桥式整流电路，试求最大输入交流电压和电流有效值，并选择整流元件。,解:设在晶闸管导通角为(控制角为0)时输出电压值为最大（180V），则对应的输入交流电压有效值为最大。,实际上还要考虑电网电压波动、管压降以及导通角常常到不了1800，交流电压要比上述计算而得到的值适当加大10%左右，即大约为220V。因此，在本例中可以不用整流变压器，直接接到220V的交流电源上。,交流电流有效值：,晶闸管所承受的最大正向电压、最大反向电压和二极管所承受的最大反向电压相等，即：,流过晶闸管和二极管的平均电流：,8.2.3 三相半波可控整流电路(三相零式电路),特点：整流变压器副边接成星形，有公共零点“0”。又称为三相零式电路。uA、uB、uC为三相对零点的相电压，用u2p表示。电源的三个相电压会分别通过晶闸管VS1、VS2、VS3向负载R供直流电流。,触发相序：,触发脉冲的相位：,1200,1、带电阻性负载的电路特点：1、2、3点之后对应负载承受正向电压，脉冲触发晶闸管才能导通。不控整流电路的自然换相点：不控整流电路三个控制极都接正向电压，相邻电压波形的交点1、2、3点。控制角：对三相半波可控整流，从自然换相点算起。,可能承受的最大反向电压为：,当晶闸管没有触发信号时，晶闸管承受的最大正向电压为:,电阻性负载时：当/6时，整流输出电压波形是连续的；当/6时，整流输出电压波形是不连续，当电源电压下降到零时，电流id也同时下降到零，晶闸管关断。,2.三相半波可控整流电路带感性负载,电感性负载时：在 VS1 管导通时，电源电压uA 加到负载上，t1时，uA=0 时，由于自感电动势的作用，电流的变化将落后于电压变化，t1时，负载电流id并不为零，VS1 要维持导通。若电感 L 足够大，VS1 要一直导通至 t2 时VS2触发导通。电压uB加于负载上，VS1承受反向电压关闭，电感越大，电流脉动越小，可以近为一条直线,连续：前/6两相交点/6+/6+120。,每只晶闸管导通角为120，输出电压的平均值为：,加接续流二极管:三相半波可控整流电路带电感性负载时，有续流二级管，整流输出电压波形、电压平均值Ud与控制角的关系和带纯阻性负载一样，负载电流与带感性负载一样，电感很大，电流将接近于一条平行于横轴的直线。总结：三相半波可控整流电路只用三只晶闸管，接线简单，在输出电压为220V时，不用变电器直接接380V的三相交流电源，这时的相电压为220V，控制角0时，可得到最大输出直流平均电压为Ud=1.17220V=257V，稍加控制即可满足220V直流负载的要求。,8.2.4 三相桥式全控整流电路1）简介三相半波共阴极组的整流电路：三只晶闸管的阴极接在一起。三相半波共阳极组的整流电路：三只晶闸管的阳极接在一起。三相桥式全控整流电路：把共阴极组的整流电路与共阳极组的整流电路串联起来，负载上的输出电压等于共阴极组与共阳极组的输出电压之和。再将变压器的两组次极绕组共用一个绕组。特点：与电动机连接时总是串联一定的电感，减小电流的脉动和保证电流连续，负载的性质看成感性的。输出电压平均值：带感性负载时，对共阴极组与共阳极组晶闸管同时进行控制，控制角为，三相全控桥式整流电路就是两组三相半波可控整流电路的串联，整流电压值Ud为：Ud=2.34U2pcosa(0 a/3)后面图中t1t2为/3,2)工作原理控制角0时，触发脉冲在自然换相点发出。共阴极组的晶闸管：VS1、VS3、VS5中某一相电压较其他两相为正，同时有触发脉冲，该相晶闸管导通；共阳极组的晶闸管：VS4、VS6、VS2中某一相电压较其他两相为负，同时有触发脉冲，该相晶闸管导通；,t1时刻：A相电压比C相电压的正值更大，B相电压为负，给VS1、VS6触发脉冲，则VS1、VS6导通，在t1t2时刻内VS1、VS6导通，电流从A相经VS1、负载和VS6回到B相，A相电流为正，B相电流为负。t2时刻：A相还保持较大的正电压，C相电压开始比B相是压的负值更大。在t2时给VS1、VS2触发脉冲，则VS1维持导通，且VS2导通，VS2导通使VS6承受反向电压而关断，电流从A相经VS1、负载和VS2回到C相，在t2t3时间内，VS1、VS2导通，A相电流为正，C相电流为负。,t3时刻：C相还保持较大的负电压，B相电压开始比A相电压的正值更大。在t3时刻给VS2、VS3触发脉冲，VS2维持导通，VS3导通使VS1承受反向电压而关断，t3t4时间内VS2、VS3导通，电流从B相经VS3、负载和VS2回到C相，B相电流为正，C相电流为负。t4t5时间内VS3、VS4导通；t5t6时间内VS4、VS5导通；t6t7时间内VS5、VS6导通；t7t8时间内又是VS1、VS6导通。三相桥式全控整流电路输出电压等于共阴极组与共阳极组输出电压之和。,可控整流电路(顺变器)小结,单相半波电路简单，指标差，只适用 于小功率要求不高的场合。单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用小功率电路。晶闸管在直流负载侧的单相桥式电路，接线简单，小功率的反电势负载。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。,利用晶闸管电路把直流电变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，称之为逆变，把直流电变成交流电的装置，叫做逆变器。,变流器交流侧接到负载，把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载,变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去,8.3 逆变电路,既可实现整流，又可实现逆变的装置称为变流器,每只晶闸管导通角为120，输出电压的平均值为：,2、无源逆变电路,当开关S1、S4闭合，S2、S3断开，电流从电源正极经S1、负载、S4回到电源负极；经过一定时间间隔，将开关S1、S4打开并同时将开关S2、S3闭合，则电流从电流正极经过S3、负载、S2回到电源负极。,1）、工作原理用开关电路来说明,改变两组开关每秒内闭合和断开的次数，就可改变输出电压的频率，这就是它的变频作用。频率的单位为秒分之一,2）波形与相位阻性负载：电流i0与电压u0的波形相同，相位也相同。感性负载：电流i0相位滞后电压u0，二者的波形不同。t1以前S1、S4闭合，u0、i0均为正。t1时断开S1、S4，同时闭合S2、S3，u0立即变负，负载中有电感，电流极性不能立刻改变仍维持原方向。从直流电源负极流出，经S2、负载、S3流回正极，电感中储存的能量向直流电源反馈，负载电流逐渐减小，到t2降为0，i0才反向并逐渐增大。3）换流：变流电路在工作中，电流不断从一个支路向另一个转移。4）换流方式：器件换流（用全控型器件的自关断能力换流）；电网换流（电网实现换流，如整流与有源逆变）；负载换流（电容性负载，由负载提供换流电压实现换流）；强迫换流（用电容上储存的能量给晶闸管强迫施加反向电压或反向电流实现换流）。,u0,i0,i0,Ud,3、电压型逆变电路特点：直流侧是电压源，并联有大电容，电容器阻止直流电流通过，允许交流电流通过，直流电压无脉动。交流侧输出电压波形为矩形波，交流侧输出电流波形和相位与负载阻抗有关，为三角形波或正弦波。,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容还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，逆变桥各臂并联反馈二极管。晶闸管开关器件一旦导通，不能自行关断，要关断晶闸管，需要设置强迫关断电路，增加了成本，降低了可靠性，也限制了开关频率。绝大多数逆变器都采用全控型的电力半导体器件，如绝缘栅双极晶体管，高压、大电流、开关速度快。,1）、单相半桥电压型逆变电路特点:有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管。直流侧接有两个相互串联的电容，两个电容的连接点是直流电源中点。负载接在直流电源中点与两个桥臂连接点之间。输出电压u0波形为矩形波，幅值UmUd/2。工作原理：t2以前VT1导通，VT2关断。t2时给VT1截止信号，给VT2导通信号，VT1截止，但感性负载中的电流i0不能立即改变方向，电流经电容、V2导通续流。t3时i0降到0，V2截止，VT2导通，i0开始反向。t4时给VT2截止信号，VT1导通信号，VT2截止，V1先导通续流，到t5时刻，VT1才导通。,1）、单相半桥电压型逆变电路导通状态：VT1或VT2导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；V1或V2导通时，负载电流与电压反向，负载电感中储存能量向直流侧反馈，反馈回的能量储存在直流侧电容器中。V1、V2是负载向直流侧反馈能量的通道，称为反馈二级管。V1、V2起负载电流连续的作用，又称续流二级管。,2、单相全桥电压型逆变电路特点：有四个桥臂，可以看成两个单相半桥电路组成，把桥臂1和桥臂4作一对，桥臂2和桥臂3作另一对，成对的两对桥臂交替导通，两对交替各导通180。输出电压u0波形为矩形波，幅值UmUd。,有四个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。即两个半桥组合而成。导通方式：成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180,2、单相全桥电压型逆变电路,输出电压波形为矩形波，输出电流波形随负载情况而异。,3、三相桥式电压型逆变电路,三个单相半桥逆变电路组成任意瞬间将有三个桥臂同时导通，换流方式为纵向换流：每次换流都在同一相上下两个桥臂之间进行。,同一相的上下两个桥臂交替导通180；各相开始导通的角度依次差120。,电流型逆变电路主要特点(1)直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源。,即直流电源为电流源的逆变电路。,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 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。电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。,四、电流型逆变电路,直流斩波电路：即直流直流变换器，将直流电源电压加在负载上，通过改变开关的动作频率或直流电流的流通时间比例，来改变加在负载上的电压和电流平均值的电路。,8.4 斩波电路与PWM控制技术,直流斩波电路分为：降压和升压,1.降压斩波电路,斩波电路,由电力半导体器件的控制极触发导通，关断时给负载中的电感电流提供通道续流二极管,减小导通占空比，输出电压随之减小，故称为降压斩波电路。,要得到较高频率的交流电，利用有触点开关是不可能做到的，必须采用半导体开关才能实现。,二、单相晶闸管桥式逆变器,利用全控型器件的自关断能力进行换流。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。,1.控制逆变器的输入直流电压,2.在逆变器内部的电压控制,逆变器自调控方案，脉宽控制,不改变逆变器输入直流电压的大小，而是通过改变逆变器中晶闸管（或晶体管）的导通时间以控制输出脉冲的宽度来改变逆变器输出电压。,单相无源逆变器的电压控制,交-直-交变频器中常用,可控整流方案：电源为交流，则可以通过可控整流电路，把交流变成可调的直流输入到逆变器，从而控制逆变器的输出交流电压。,斩波调压方案：若是直流电源，则可控制斩波器改变直流输入电压的大小。但输出交流电压波形的谐波成分随着输出电压的减少而增加。,若使控制角从0变到1800，将可以使逆变器的输出电压从最大值变到零。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,无源逆变器2).单相晶闸管桥式逆变器,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4 逆变器,无源逆变器2.单相无源逆变器的电压控制(1)控制输入直流电压(2)内部控制脉宽控制,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制脉宽调制改变脉冲数改变脉冲宽度,频率、电压协调控制(U/f保持不变)如f降低则保持脉冲数不变，间隔拉大使输岀电压U降低,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,2.单相无源逆变器的电压控制波形的改善,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.4.2 无源逆变器,3.无源逆变器的换相（换流）,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 晶闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求(1)触发电压和触发电流，要求触发电压 4VUg10V；(2)触发时间(一般在10us以下)，因此，触发脉冲的宽度必须在10us以上(最好有20us一50us)，才能保证晶闸管可靠触发。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 10.5 晶闸管的触发电路,晶闸管对触发电路的要求(3)提高抗干扰能力不触发时，触发电路的输出电压应该小于 0.15V0.20V，必要时可 在控制极上加上一个1V2V的 负偏压(就是在控制极上加一个 对阴极为负的电压)(4)触发脉冲的前沿要陡，前沿 最好在10us以下，否则将会 因温度、电压等因素的变化而 造成晶闸管的触发时间前后 不一致。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小 结,基本要求掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义；掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及其特点(特别是在不同性质负载下的工作特点)；熟悉逆变器的基本工作原理、用途和控制；了解晶闸管工作时对触发电路的要求。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 小 结,1重点晶闸管的导通与关断条件，可控性；晶闸管单相和三相基本可控整流电路在不同性质负载下的工作特点。晶闸管额定通态平均电流IT=Ie/K(波形系数K=Ie/Id)的含义(Id平均值，Ie有效值)2难点整流电路接电感性负载、电动势负载时的工作情况；额定通态平均电流IT的选择；逆变器的工作原理。,第十章 电力电子学-晶闸管及基本电路 习 题,10.1 10.6,