您的浏览器Javascript被禁用,需开启后体验完整功能, 请单击此处查询如何开启
  • 百度首页
  • 登录
  • 加入VIP
  • 享专业文档下载特权
  • 赠共享文档下载特权
  • 100w优质文档免费下载
  • 赠百度阅读VIP精品版
  • 立即开通
  • 意见反馈
  • 下载客户端
  • 网页 资讯 视频 图片 知道 贴吧 采购 地图 文库 |

    电力电子技术_工学_高等教育_教育专区

    18096人阅读|176次下载

    标签:
  • 电力电子技术|

  • 电力电子技术_工学_高等教育_教育专区。电力电子基础知识


    电子电力技术考纲 序言:提玄勾要,弃小留大,以飨读者 第1考点 晶闸管 1 . 1 内容归纳与总结 1 . 1 . 1 晶闸管的结构与工作原理 (1 ) 晶闸管可用图1-1 的符号表示, 阳极———A, 阴极———K, 门极(控制极) ———G。 图1-1 晶闸管符号 其结构为三个PN 结、四层结构、三端的半控型半导体开关管。 (2) 它的工作原理可理解为一个PNP三极管与一个NPN 三极管的连 接, 这种连接是以电流正反馈的原理按特殊工艺制造而成的。一旦晶 闸管导通, 其控制极就失去作用。 普通晶闸管有平板型与螺旋型两种 1 . 1 . 2 关断与导通条件 (1 ) 导通的充分必要条件。 1) 阳极与阴极间承受正向电压。 2) 门极施加相对阴极来说为正的脉冲信号。 (2 ) 关断条件为下列之一。 1) 阳极与阴极间承受反向电压。 2) 阳极电流减小到小于维持电流 1 . 1 . 3 晶闸管的主要参数 (1 ) 晶闸管的通态平均电流I F 。 在规定的条件下, 为晶闸管通以工频、正弦半波电流, 且负载 为纯电阻负载, 导通角不小于170°。此时这个电流的平均值就是 半波电流的平均值。 若正弦半波电流的峰值为Im , 则 IF =1/2π ? ? 0 Im sinωtdωt = I m /π. 通过的电流有效值为 I =1/2π ? ? 0 ( Im sinωt ) 2 dωt =Im/2. 波形系数: 通过晶闸管的电流的(一般为非正弦) 有效值与平 均值之比Kf , 在此 I/ IF = 1 . 57 , 即I = 1 . 57 IF = Kf IF Kf 称波形系数。 还有其他参数: 额定电压、维持电流、擎住电流以及一些动态 参数和门极特性等。 (2 ) 实际应用中晶闸管的选择。 主要按实际承受的电压、电流选择晶闸管。 电压的选择: 按晶闸管实际在线路中承受的电压的峰值, 还要乘以一个安全裕量。 电流的选择: 按晶闸管中实际通过电流的有效值与所选晶闸管( 通态平均电流为 IF ) 允许通过的电流有效值相等的原则, 再乘以安全裕量, 这被称做 有效值相等的原则。 这里要注意: 无论是电流还是电压波形, 都有一个峰值、有效 值、平均值, 要弄清它们的定义及算法。 1 . 2 例题解析 例题1 . 1 在不用晶闸管测试仪的情况下, 如何用万用表简 易地测出晶闸管的阳极、阴极与控制极? 解: (1) 用万用表的欧姆档测试晶闸管的三个电极间的电阻。 晶闸管的阳极与阴极间的正向电阻与反向电阻都接近无限大(一般 为几百千欧以上)。门极对阴极间的正向电阻一般为几欧到几百 欧, 不能为零或大于几千欧; 反向电阻比正向电阻稍大。 (2 )要真正判断其好坏, 可用以下简单电路测试。 图1-2 例题1 . 1 图 例题1 . 2 图1-3为流过晶闸管中的电流波形, 其峰值为Im 。 (1 )计算其平均值与有效值。 (2 )KP-100 型晶闸管不计安全裕量, 当这些波形电流流经晶闸管时, 晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。 解: ( 1) 平均值与有效值。 平均值 1) Id1 =1/2π ?? /2 Im sinωtdωt =Im/2π 2) I d 2 2 ? 1 ? 3 Im ? Im 2? 3 ? 图1-3 例题1 . 2 图 有效值 1) I1 ? 2) I 2 ? 1 2? ?? (I 2 ? m sin ?t )2 d?t ? Im 2 2 1 2? ? 2 ? 3 0 2 Im d ?t ? Im 3 (2 ) 100A 的晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。 1) 晶闸管能承受的电流最大值与平均值 100A 的晶闸管允许通过的有效值电流为 IT ? 1.57 ?100 ? 157 A 实际通过的电流有效值为 I? 1 2? ?? (I 2 ? m sin ?t )2 d?t ? Im 2 2 按有效值相等的原则, 最大值为 Im ? 157 A , I m1 ? 442.7 A 2 2 平均值为 Id1 =1/2π ?? /2 Im sinωtdωt =Im/2π=70.7A 2)电流的平均值与最大值 100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为 IT = 1 . 57×100 = 157 A 实际通过的电流有效值为 I2 ? 1 2? ? ? 2 ? 3 0 2 Im d ?t ? Im 3 按有效值相等的原则 Im ? 157 A , I m ? 272 A 3 允许的平均值: Id 2 2 ? 1 3 ? I m ? I m =90.5A 2? 3 例题1 . 3 电 路如图1-4 , VT 导通, 画出负载R 上的电压波形。 图 1-4 例题 1 . 3 图 解: ( 1) R 上的波形如下: (2 ) R 上的波形如下: 例题1 . 4 电路与波形示于图1-5( a) , ( b)。若在t1 时刻合上K, 在t2 时 刻断开K, 求负载电阻上的电压波形。若在t1 时刻合上K, t3 时刻断开 K, 输出电压的波形又如何( ug 宽度大于360°) ? 图1-5 例题1 . 4 图 例题1 . 5 在 图1-7 中, 晶闸管阳极总加正向电压, 只要在VT1 与VT2 的控制极分别加上脉冲, 可实现两只晶闸管轮流导通, 试分析工作情 况。 图1-7 例题1 . 5 图 解: 当触发VT1 时, 正电源经R2 , C, VT1 为电容器充电, 其极 性为左负右正, 这样, 如果VT2 正在导通, 电容器两端的电压将会使 VT2 承受反压而关断。另外一支晶闸管也如此。 习题1-1 晶闸管由关断状态变为导通状态的条件, 由导通状态变为关 断状态的条件是什么? 答案:晶闸管由关断状态变为导通状态必须同时满足两个条 件: (1 )晶闸管阳极、阴极间承受正向电压。 (2 )控制极对阴极有正的足够大的触发脉冲。 由导通变为关断状态, 满足下列两个条件之一即可: (1 )晶闸管的阳极、阴极间承受反向电压。 (2 )减小阳极电流, 使其小于维持电流。 习题1-2 晶闸管的转折电压、额定电压、额定电流、维持电 流、擎住电流是如何定义的? 答案: 转折电压: 当断开门极, 阳极电压Ua 增大到晶闸管正向击穿导 通的电压。 额定电压: 晶闸管断态正向不重复峰值电压的90% , 即断态正 向重复峰值电压。 额定电流: 通态平均电流, 条件为环境温度为40℃ 和规定的冷 却条件, 电阻负载且导通角不小于170°, 所加电流为工频正弦半波 时的电流平均值。 维持电流: 晶闸管维持导通状态所必需的最小电流。 擎住电流: 晶闸管由断态进入导通过程中, 如果撤掉触发脉冲, 能继续维持晶闸管导通的最小电流。 习题1-3 额定电流为100A的晶闸管, 当导通角为90°, 180°时, 允许 的晶闸管峰值电流为多少? 若考虑到晶闸管的安全裕量呢? 提示:假设通过晶闸管的电流为工频正弦半波的90°, 180°, 见图1-8。 图1-8 习题1-3 图 100A 的晶闸管, 允许通过的电流有效值为157A。 (1 ) 当导通角为90°时, 实际通过的电流有效值为 IT ? 1 2? ? ?I ? 2 ? m sin wt ? dwt ? 2 Im 2 2 根据有效值相等的原则求出Im 。 答案:Im = 442 . 7A。考虑到安全裕量, Im 应乘以安全裕量系数。 (2 ) 根据同样的方法可求出电流为180°时的Im 。 答案:Im = 314A。考虑到安全裕量, Im 应乘以安全裕量系数。 习题1-4 额定电流为100A的晶闸管流过单相全波电流时,允许其最 大平均电流是多少? 提示 100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为1 . 57×100= 157A。 当流过单相全波电流时, 求出这个电流的有效值, 这里注意: 两个相 同波形的有效值为其中一个波形有效值的 2 倍, 而不是2 倍。 I? 2 1 2? ? ?I 0 ? m sin wt ? dwt 2 按有效值相等的原则求出Im 。 平均电流 Id =1/π ?0 I msinωtdωt 根据有效值相等的原则先求出Im , 代入平均电流公式, 或先 求出波形系数再求Id。 答案 最大平均电流 Id = 141 . 4 A。 习题1-5 图 1-9 中波形的阴影部分为晶闸管中的电流波形, 其最大值为Im , 计算各波形电流平均值、有效值与波形系数。在 不考虑安全裕量时, 各应选择多大的晶闸管( 电流) ? ? 提示从题中可以看出一个波形的电流都有其峰值、有效值、 平均值, 要将它们的定义弄清楚。在选择晶闸管的额定电流时, 一 定要按有效值相等的原则, 即晶闸管允许的电流有效值与实际通 过晶闸管的电流有效值相等的原则。 解: 1) I d 1 ? IT 1 ? K F1 ? ?? 1 1 ? 0 2 I m sin wtdwt ? I m ? ?? ? 0 I m2 (sin wt )2 dwt ? Im 2 IT 1 ? ? I d1 2 2 1 ? 3 2) I d 2 ? IT 2 ? ?? 1 ? I m sin wtdwt ? ? 3 Im 2? 1 3 ? Im ? 3 8? 0I m .63 ? (I ?? 3 m s i wt n 2 dwt ) ? KF 2 ? IT 2 ?1 . 3 1 Id 2 3) I d 3 ? IT 3 ? 1 2? ? ? 2 0 Im dwt ? ? Im 4 1 2? ? 2 2 0 m I dwt ? Im 2 KF 3 ? IT 3 ?2 Id 3 第2考点 单相可控整流电路 从本章起, 主要分析的内容是可控电路的输出电压波形及有 关的计算。从某种意义上来讲, 波形分析法是理解各种可控电路 的一种基本方法, 掌握了波形分析法, 其他一切问题都可迎刃而 解。从电路角度来看, 有各种整流电路, 如单相、三相零式、三相桥 式等, 这些整流电路又可接各种负载, 如电阻负载、电感性负载、反 电动势负载等。这样看起来, 内容就显得很多。但是, 它们都有一 个共同的规律。只要掌握这些规律, 分析问题就能得心应手, 书就会 越念越薄。 2 . 1 内容归纳与总结 2 . 1 . 1 单相半控桥式整流电路 分析了单相半控桥式整流电路在电阻性负载、电感性负载时,输出 电压波形及输出电压平均值与控制角α的关系。 所有的半控电路对电感性负载来讲, 都有一个失控的问题, 必须加续 流二极管才能得以解决。 电阻性负载与带续流二极管的电感性负载输 出电压波形在形式上是相同的。 电阻性负载时: 负载电流的波形与电阻上的电压波形是相同的, 只是 幅值不同。 电感性负载时: 在电感足够大时, 认为电流是连续且是平行于横轴的 纯直流量。这样, 给计算与分析问题带来很大方便, 计算中所引起的 误差, 在工程上是允许的。 2 . 1 . 2 单相全控桥式整流电路 电阻性负载: 输出电压波形同半控桥式整流电路。 电感性负载: 没有失控的问题。它不但在电压的正半周能使晶闸管导 通, 在电感足够大时, 此电感还能维持晶闸管在交流电压的负半周继 续导通, 并且在α= 90°时, 正负电压相等, 使其输出电压的平均值 为零。 2 . 2 例题解析 例2 . 1 带整流变压器的单相半控桥式整流电路, U1 =220V, 电阻负载, R = 4Ω。要求负载电流在0~25A 之间变化, 试求(1 )变压器的变比; (2 )波形系数; ( 3 ) 变压器容量; ( 4 )负载电阻R 的功率; ( 5)电路最大 功率因数。 解: ( 1) Ud = 0 . 9 U2 ( 1 + cosα)/ 2 , Ud = 4×25 = 100V。 设α= 0 时, Ud 最大, 见图2-1 , 则 U2 = Ud/ 0 . 9 = 100/ 0 . 9 = 111V 变比K = U1/ U2 = 220/ 111≈2 图 2-1 例题 2 . 1 图 (2 ) 波形系数是有效值与平均值之比。 有效值 平均值 IT ? Id ? 1 1 2? ? ?I 0 ? m sin wt ? dwt ? 2 ? 2 Im 2 ?? ? 0 I m sin wtdwt ? 2 ? Im 波形系数 K f ? It ? 1.11 Id

    您的评论

    发布评论

    用户评价

  • 关于电力电子技术的内容,受教了 2018-06-23 07:44:05
  • +申请认证

    文档贡献者

    邹杰

    教授

    352821
    4.1
    浏览总量
    总评分

    喜欢此文档的还喜欢