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文檔簡介
1、,,,,Fundamentals of Power Electronics Technology,電力電子技術(shù)基礎(chǔ),South China University of Technology,,習(xí)題講解,6,,——習(xí)題1-3,圖1-39為晶閘管導(dǎo)通時(shí)電流波形,各電流最大值為Im,試求各波形的電流平均值、電流有效值以及波形系數(shù),——習(xí)題1-3,電流平均值的定義,電流有效值的定義,波形系數(shù) 的定義,——習(xí)題1-3,解:(1),,——習(xí)題1-
2、3,(2),,——習(xí)題1-3,(3),——習(xí)題1-4,上題中不考慮安全裕量,額定電流IT(AV)=200A的晶閘管,能送出電流平均值各為多少?對應(yīng)的電流最大值為多少?,電流定額___ 通態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。使用時(shí)應(yīng)按實(shí)際電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原則來選取晶閘管應(yīng)留一定的裕量,一般取1.5~2
3、倍,——習(xí)題1-4,特定情況,具體情況,已知:平均電流(通態(tài)平均電流),,SCR允許的有效電流,正弦半波波形系數(shù),,SCR允許的有效電流,,,具體波形波形系數(shù),求:平均電流,——習(xí)題1-4,(工頻正弦半波導(dǎo)通),——習(xí)題1-4,解:“額定電流為200A的SCR”,表示該SCR在 工頻正弦半波情況下可以通過的平均電流 為200A,由于正弦半波的波形系數(shù)為1.57, 所以,該SCR可
4、以通過的電流有效值為 200×1.57=314A 因此,這個(gè)SCR不管在什么情況下,允許 通過的電流有效值最大都為314A!?。。?也就是說,這個(gè)SCR在圖中3種不同的波形 下,允許通過的電流有效值最大都為314A,——習(xí)題1-4,上題中已經(jīng)求出各種波形的波形系數(shù),所以,——習(xí)題1-4,上題中已經(jīng)求出各種波形下有效值和
5、最大值之間的關(guān)系,所以,具體電路中,需要求電流定額的時(shí)候,首先求出通過的電流有效值I,考慮1.5~2倍的冗余,電流定額可以直接用下式求出:,——習(xí)題2-5,某電阻負(fù)載R=0.8Ω ,要求直流平均電壓在0~24V可調(diào)。如用220V交流電源直接供電和用變壓器降到60V供電,都采用單相半波可控整流電路,試比較兩種供電方案的晶閘管導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電源與變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)以及對電源要求的容量,從中可以得到什么結(jié)論?,——習(xí)題2-5
6、,解:在負(fù)載電阻恒定的情況下 直流電壓0~24V連續(xù)可調(diào), 因此,在電壓為24V時(shí)為嚴(yán) 酷工作條件;(1)采用交流220V直接供電時(shí),所以,當(dāng)輸出電壓為24V時(shí),控制角為,導(dǎo)通角為,;,——習(xí)題2-5,晶閘管兩端的最大正、反壓為,也可以采用下面的公式計(jì)算,晶閘管的額定電壓為,取900V;,流過晶閘管的電流有效值為,例題2-1公式,公式2-3,,——習(xí)題2-5,所以,選擇的晶閘管要
7、求能通過84A的電流有效值,電流定額___ 通態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。,電流定額為,正弦半波的 波形系數(shù),取100A;,——習(xí)題2-5,功率因數(shù),電源的容量為,注意單位?。。。。。。?!,(2)采用交流60V供電時(shí),所以,當(dāng)輸出電壓為24V時(shí),控制角為,導(dǎo)通角為,;,——習(xí)題2-5,——習(xí)題2-5,晶閘
8、管兩端的最大正、反壓為,也可以采用下面的公式計(jì)算,晶閘管的額定電壓為,取200V;,流過晶閘管的電流有效值為,——習(xí)題2-5,電流定額為,功率因數(shù),電源的容量為,取60A;,——習(xí)題2-5,結(jié)論:,(1)選用220V直接供電時(shí),需要選用900V,100A的晶閘管;而60V供電時(shí),只需要選用200V,60A的晶閘管;前者對器件的要求高;,(2)選用220V直接供電時(shí),功率因數(shù)為0.31
9、而60V供電時(shí),功率因數(shù)為0.68 前者的功率因數(shù)比較低;,(3)選用220V直接供電時(shí),電源的容量為18480VA 而60V供電時(shí),電源的容量為3060VA 前者對電源的容量要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者。,所以,從技術(shù)層面講,后者特性優(yōu)于前者;但是,后者需要額外增加變壓器,一定程度上也會(huì)提高成本。,——習(xí)題2-8,單
10、相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載R=2 Ω, L值極大,反電動(dòng)勢50V,當(dāng)α=30º 時(shí),求輸出平均電壓、平均電流、晶閘管的電流平均值和有效值。設(shè)整流變壓器的一次測電壓為220V,求變壓器一、二次側(cè)的電流有效值、變壓器容量,并做出ud、id、i2的波形 。,——習(xí)題2-8,課本57頁第5~8行:(阻感反電動(dòng)勢負(fù)載)如果電感量足夠大就能使電流連續(xù),SCR每個(gè)周期導(dǎo)通180度,ud、Id的波形和電感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)
11、完全相同, ud計(jì)算公式也一樣。,輸出平均電壓為,輸出平均電流為,,不同,輸出(變壓器二次側(cè))有效電流為,晶閘管平均電流為輸出平均電流的1/2,——習(xí)題2-8,晶閘管有效電流為輸出有效電流的,變壓器一次側(cè)電流有效值為,——習(xí)題2-8,變壓器的容量為,注意單位!?。?!,——習(xí)題2-13,如圖所示單相橋式半控整流電路,負(fù)載R=5 Ω, L值極大,當(dāng)α=60º 時(shí),求各元件定額。設(shè)畫出晶閘管兩端的波形 ,整流二極管和續(xù)流二極管一
12、個(gè)周期各導(dǎo)通多少度?,——習(xí)題2-13,一個(gè)周期(2π )內(nèi):,每個(gè)整流二極管導(dǎo)通120º;,續(xù)流二極管導(dǎo)通2×60=120º;,——習(xí)題2-13,晶閘管的電流有效值為,輸出電流有效值、平均值為,輸出電壓平均值為,晶閘管的電流定額為,取30A.,晶閘管的最大正反相電壓為,——習(xí)題2-13,晶閘管的電壓定額為,取800V.,或者,整流二極管的電流有效值為,電流定額為,取20A.,——習(xí)題2-13,續(xù)流二極管的
13、最大反壓為,續(xù)流二極管的電壓定額為,此處最好不要求電流平均值,不同,有效值,,續(xù)流二極管的電流有效值為,電流定額為,取20A.,——習(xí)題2-13,整流二極管的最大反壓為,整流二極管的電壓定額為,——習(xí)題2-19,三相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載R=5 Ω, L值極大,當(dāng)α=60º 時(shí),做出ud、id、iVT1的波形 。求輸出平均電壓、平均電流、晶閘管的電流平均值和有效值。,課本53頁2.5.3:(三相全橋阻感負(fù)載
14、)當(dāng)α≤60º時(shí),電路的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)基本相同,各晶閘管通斷情況、ud、 uvt 的波形都一樣,不同之處在于負(fù)載電流波形為一條水平線。,——習(xí)題2-19,——習(xí)題2-19,輸出平均電壓為,輸出平均電流為,晶閘管平均電流為輸出平均電流的1/3,晶閘管有效電流為輸出有效電流的,輸出有效電流為,——習(xí)題2-21,三相半波可控整流電路,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載, E=50VU2=100V,R=1 Ω, L值極大, LB=1mH,當(dāng)α
15、=30º 時(shí),做出ud、iVT的波形 ,求輸出平均電壓、平均電流、換流重疊角。,——習(xí)題2-21,直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時(shí)的輸出平均電壓為
16、 (2),漏感上的電壓可由下頁的表查得 (3),將(2)(3)帶入 (1)可得,負(fù)載平均電壓為,換流壓降為,——習(xí)題2-21,換流重疊角計(jì)算公式可由下表查得,所以,——習(xí)題2-23,三相橋式全控整流電路,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載, E=20
17、0VU2=220V,R=1 Ω, L值極大,α=60º , 在LB=0和LB=1mH情況下分別做出ud、iVT的波形 ,求輸出平均電壓、平均電流,后者還要求出換流重疊角。,,,——習(xí)題2-23,LB=0,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載,L值極大,和,L值極大,阻感負(fù)載,ud波形相同,和習(xí)題2-19波形一樣,LB=0時(shí),輸出平均電壓為,輸出平均電流為,——習(xí)題2-23,——習(xí)題2-23,LB=1mH,——習(xí)題2-23,LB=1mH時(shí),直流
18、回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時(shí)的輸出平均電壓為 (2),漏感上的電壓為
19、 (3),將(2)(3)帶入 (1)可得,負(fù)載平均電壓為,換流壓降為,換流重疊角計(jì)算公式,所以,——習(xí)題2-23,——習(xí)題3-5,三相半波有源逆變電路某晶閘管兩端的電壓波形如圖3-14所示,試指出這是第幾個(gè)晶閘管兩端的電壓波形,α、β 為何值?,——習(xí)題3-5,第二個(gè)晶閘管導(dǎo)通,α=150°,β=30°
20、;,——習(xí)題3-6,單相橋式全控有源逆變電路,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載, R=1 Ω, L值極大, U2=100V, LB=0.5mH 當(dāng)EM= -99V , β =60º 時(shí),求Ud 、id和γ值?,——習(xí)題3-6,LB=1mH時(shí),直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時(shí)的輸出平均電壓為
21、 (2),漏感上的電壓為 (3),將(2)(3)帶入 (1)可得,負(fù)載平均電壓為,換流壓降為,換流重疊角
22、計(jì)算公式,——習(xí)題3-6,所以,——習(xí)題3-8,三相半波有源逆變電路,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載, R=1 Ω, L值極大, U2=100V, LB=1mH 當(dāng)EM= -150V , β =30º 時(shí),求Ud 、id和γ值?,直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時(shí)的輸出平均電壓為
23、 (2),漏感上的電壓為 (3),將(2)(3)帶入 (1)可得,負(fù)載平均電壓為,換流壓降為,——習(xí)題3-8,——
24、習(xí)題3-8,換流重疊角計(jì)算公式,所以,——習(xí)題3-9,三相橋式全控有源逆變電路,反電動(dòng)勢阻感負(fù)載, R=1 Ω, L值極大, U2=220V, LB=1mH 當(dāng)EM= -400V , β =60º 時(shí),求Ud 、Id和γ值?此時(shí)送回電網(wǎng)的平均功率是多少?,,例3-1,——習(xí)題3-9,LB=1mH時(shí),直流回路電壓平衡方程為 (1),
25、其中Ud為不考慮漏感時(shí)的輸出平均電壓為 (2),漏感上的電壓為 (3
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