直接变频电路 间接变频电路
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变频电路的主要作用是什么?它有哪几部电路组成?
通过改变交流电频率直接变频电路的方式实现交流电控制直接变频电路的技术就叫变频技术 另一种方法是改革变流器的工作机理直接变频电路,做到既抑制谐波,又提高功率因数,这种变流器称单位功率因数变流器。 大容量变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术直接变频电路:将多个方波叠加以消除次数较低的谐波,从而得到接近正弦的阶梯波。重数越多,波形越接近正弦,但电路结构越复杂。 几千瓦到几百千瓦的高功率因数变流器主要采用PWM整流技术。它直接对整流桥上各电力电子器件进行正弦PWM控制,使得输入电流接近正弦波,其相位与电源相电压相位相同。这样,输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波,这些谐波次数高,容易滤除,同时也使功率因数接近1。采用PWM整流器作为AC/DC变换的 PWM逆变器,就是所谓的双PWM变频器。它具有输入电压、电流频率固定,波形均为正弦,功率因数接近1,输出电压、电流频率可变,电流波形也为正弦的特点。这种变频器可实现四象限运行,从而达到能量的双向传送。 小容量变流器为了实现低谐波和高功率因数,一般采用二极管整流加PWM斩波,常称之为功率因数校正(PEC)。典型的电路有升压型、降压型、升降压型等。 (2)电磁干扰抑制解决EMI的措施是克服开关器件导通和关断时出现过大的电流上升率di/dt和电压上升率du/dt,目前比较引入注目的是零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)电路。方法是: ①开关器件上串联电感,这样可抑制开关器件导通时的di/dt,使器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗; ②开关器件上并联电容,当器件关断后抑制du/dt上升,器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗; ③器件上反并联二极管,在二极管导通期间,开关器件呈零电压、零电流状态,此时驱动器件导通或关断能实现ZVS、ZCS动作。 目前较常用的软开关技术有: ①部分谐振PWM。为了使效率尽量与硬开关时接近,必须防止器件电流有效值的增加。因此,在一个开关周期内,仅在器件开通和关断时使电路谐振,称之为部分谐振。 ②无损耗缓冲电路。串联电感或并联电容上的电能释放时不经过电阻或开关器件,称无损耗缓冲电路,常不用反并联二极管。 在电机控制中主开关器件多采用 IGBT,IGBT关断时有尾部电流,对关断损耗很有影响。因此,关断时采用零电流时间长的ZCS更合适。 2、功率因数补偿早期的方法是采用同步调相机,它是专门用来产生无功功率的同步电机,利用过励磁和欠励磁分别发出不同大小的容性或感性无功功率。然而,由于它是旋转电机,噪声和损耗都较大,运行维护也复杂,响应速度慢,因此,在很多情况下已无法适应快速无功功率补偿的要求。 另一种方法是采用饱和电抗器的静止无功补偿装置。它具有静止型和响应速度快的优点,但由于其铁心需磁化到饱和状态,损耗和噪声都很大,而且存在非线性电路的一些特殊问题,又不能分相调节以补偿负载的不平衡,所以未能占据静止无功补偿装置的主流。 收音机变频原理: 所谓“变频”,就是通过一种叫“变频器”的电路,将接收到的电台信号变换成一个频率比较低但节目内容一样的“中频”,然后对“中频”进行放大和“检波”(取出电台高频信号中携带的音频信号[“表示声音的电信号”],供收听)。 因为中频比电台信号频率低(现在有些机器的中频比电台信号频率高,另当别论),放大容易,不容易引起自激,灵敏度高,且可以针对固定的中频做很多的“调谐回路”,选择性好。带有自动增益(放大倍数)控制电路(即所谓的AGC),使强、弱电台的音量差距变小。
电力电子技术知识点
第1章电力电子器件
1电力电子器件一般工作在开关状态。
2.在通常情况下直接变频电路,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。
8.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
9.对同一晶闸管,维持电流IH与擎住电流I在数值大小上有大于H
10.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
11.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。12.GTO的多元集成结构是为直接变频电路了便于实现门极控制关断而设计的。
13 MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系,其中前者的截止区对应后者的截止区、前者的饱和区对应后者的放大区前者的非饱和区对应后者的饱和区
14.电力 MOSFET的通态电阻具有正温度系数。
15.IGBT的开启电压UGE(th)随温度升高而略有下隆,开关速度小于电力 MOSFET16.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。
17.GBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有负温度系数,在1/2或1/3额定电流以上区段具有正温度系数。
18.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 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一直接变频电路;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
第2章整流电路
1.电阻负载的特点是电压和电流成正比且波形相同,在单相半波可控整流电阻性负载电路中,晶闸管控制角a的最大移相范围是0-180°。
2.阻感负载的特点是流过电感的电流不能突变,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸管控制角a的最大移相范围是0-180°,其承受的最大正反向电压均为_√2U2,续流二极管承受的最大反向电压为_√2U(设U2为相电压有效值)
3.单相桥式全控整流电路中,带纯电阻负载时,a角移相范围为0-180单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_√2U22_和带阻感负载时,a角移相范围为0-90°,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为√2U和√2U2-;带反电动势负载时,欲使电阻上的电流不出现断续现象,可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。
4.单相全控桥反电动势负载电路中,当控制角a大于不导电角b时,晶闸管的导通角=pai-a-b;当控制角a小于不导电角8,晶闸管的导通角=π-2
5.电阻性负载三相半波可控整流电路中,晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于√2U2,晶闸管控制角a的最大移相范围是0-150°,使负载电流连续的条件为a≤30°(U2为相电压有效值
6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120°,当它带阻感负载时,a的移相范围为0-90°。
7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最高的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是最低的相电压;这种电路a角的移相范围0-120°,u波形连续的条件是_a≤60°_。
8.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值_下降。
9.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中,空载时,输出电压为√2U2,随负载加重Ud逐渐趋近于0.9U2,通常设计时应取RC≥1.5-2.5T,此时输出电压为Ud≈_1.2U2(U2为相电压有效值,T为交流电源的周期)
10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中,电流id断续和连续的临界条件是
wRC=√3_,电路中的二极管承受的最大反向电压为√6U2。
11.实际工作中,整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数,当a从0°~90°变化时,整流输出的电压ud的谐波幅值随a的增大而增大,当a从90°~180°变化时,整流输出的电压ud的谐波幅值随a的增大而减小。
12.逆变电路中,当交流侧和电网连结时,这种电路称为有源逆变,欲实现有源逆变,只能采用全控电路;对于单相全波电路,当控制角0<a<pai/2时,电路工作在整流状π/2<a<pai时,电路工作在逆变状态。
13.在整流电路中,能够实现有源逆变的有单相全波、三相桥式整流电路等可控整流电路均可),其工作在有源逆变状态的条件是有直流电动势,其性和晶闸管导通方向一致,其值大于变流器直流侧平均电压和晶闸管的控制角a90°,使输出平均电压U为负值。
14.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态,电流连续时,电动机的机械特性为一组平行的线,当电流断续时,电动机的理想空载转速将抬高,随a的增加,进入断续区的电流加大。
15.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行当其处于第一象限时,电动机作电动运行,电动机正转,正组桥工作在整流状态;当其处于第四象限时,电动正组桥工作在逆变状态。
16.大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路,同步信号为锯齿波的触发电路,可分为三个基本环节,即脉冲的形成与放大、锯齿波的形成与脉冲相和同步环节。
第3章直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到直流的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波电路。
3折波电路有三种控制方式:脉冲宽度调制(Pwm)、频率调制和(ton和T都可调,改变占空比混合型。
4升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。
5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为_0.5<a<1(a为导通比)
6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有升压斩波电路、斩波电路和Zeta斩波电路。
7.Sepic Sepic斩波电路的电源电流和负载电流均连续,Zet斩波电路的输入、输出电流均是断续的,但两种电路输出的电压都为正极性的。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时,降压斩波电路能使电动机工作于第1象限,升压斩波电路能使电动机工作于第2象限,电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限
9.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时,可使电动机工作于第1、2、3、4象限
10.复合斩波电路中,电流可逆斩波电路可看作一个升压斩波电路和一个降压新波电路的组合;多相多重斩波电路中,3相3重斩波电路相当于3个基本斩波电路并联
第4章交流一交流电力变换电路
1.改变频率的电路称为变频电路,变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式,前者又称为直接变频电路,后者也称为间接变频电路。
2.单相调压电路带电阻负载,其导通控制角a的移相范围为0-180°,随a的增大,Uo降低,功率因数λ降低。
3.单相交流调压电路带阻感负载,当控制角a<(=arctan(wL/r))时,VT1的导通时间逐渐缩短,VT2的导通时间逐渐延长。
4.根据三相联接形式的不同,三相交流调压电路具有多种形式TCR属于支路控制三角形联结方式,TCR的控制角a的移相范围为90-180°,线电流中所含谐波的次数为6k±1。
5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是:该时刻交流电源电压应和电容器预先充电电压相等。
6.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路。
7.单相交交变频电路带阻感负载时,哪组变流电路工作是由输出电流的方向决定的交流电路工作在整流还是逆变状态是根据输出电流方向和输出电压方向是否相同决定的。
8.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50H时单相交交变频电路的输出上限频率约为20Hz
9.三相交交变频电路主要有两种接线方式,即公共交流母线进线方式和输出星形联结方式,其中主要用于中等容量的交流调速系统是公共交流母线进线方式
10.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是全控器件;控制方式是斩控方式
1、请在空格内标出下面元件的简称:电力晶体管GTR;可关断晶闸管GTO功率场效应晶体管 MOSFET;IGBT是;绝缘栅双极型晶体管IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题,解决的方法是串专用均流电抗器。4、在电流型逆变器中,输出电压波形为正弦波波,输出电流波形为方波波。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
什么是直接变换电路
直接变换电路即直接变频电路,是指不经过任何中间环节,直接将一种频率的交流电转变为另一种频率的交流电的电路。一般还可同时控制输出电压。直接变频电路应用于变频调速装置、感应加热装置、不停电电源等场合。
与间接变频电路相比,直接变频电路仅进行一次电能变换,变换效率较高。按变频电路的输出频率和输入频率的关系分,可分为直接降频电路、直接升频电路和直接升降频电路。
电路分类
①定比式周波变流器
电路的输出频率与输入频率有一定的比例关系,不能连续变化,输出电压的低次谐波较大,但控制方式简单,可用于频率精度要求不高的场合。
②连续式周波变流器
它可连续改变正极组和负极组的触发滞后角,通过改变触发滞后角的变化周期改变输出频率,改变触发滞后角改变输出电压。它的输出频率和电压都是连续可调的。为使输出电压波形更接近于正弦波,各整流器的触发滞后角按余弦规律变化。连续式周波变流器的输出电压中包含有分数次谐波。
交流变交流电路可以实现哪些变换
对交流电直接变频电路的电压和频率进行转变的电路。按其对电能变换的功能直接变频电路,可分为交流调压电路和变频电路。前者不改变交流电的频率,只改变其电压。按一定规律控制交流调压电路开关的通断,即可控制输出负载电压。
对交流电的电压和频率进行转变的电路。按其对电能变换的功能,可分为交流调压电路和变频电路。前者不改变交流电的频率,只改变其电压。按一定规律控制交流调压电路开关的通断,即可控制输出负载电压。交流调压电路的控制方式有周波控制、相位控制和斩波控制等3种方式。周波控制调压适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。其缺点是在负载容量很大时,开关的通断引起对电网的冲击,从而引起电网电压闪变。相位控制调压适用于电动机速度控制或电热控制。其主要缺点是输出电压包含较多的谐波分量,当负载是电动机时,会使它产生脉动转矩和附加谐波损耗,还会引起电源电压畸变。为此,须在电源侧和负载侧分别加滤波网络。斩波调压电路输出电压质量较高,对电源影响也较小,主要缺点是元器件成本较高。
变频电路用于改变交流电能的频率,一般还可同时改变电压。变频电路分为直接变频电路和间接变频电路。前者不经过任何中间环节,直接将一种频率的交流电转变为另一种频率的交流电,通常还可同时控制输出电压。这类电路的优点是电能变换效率高;缺点是控制复杂,电路较庞大。间接变频电路需经两次以上变换才能将一种频率的交流电变为另一种频率。按变换途径可分为交流-直流-交流变频电路(即先经整流再逆变)和交流-直流-高频-交流变频电路(整流后先经逆变为高频,再经直接降频)两类。
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