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电力电子装置总结

发布时间:2020-03-02 19:38:19 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

1、电力电子装置的主要类型:AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、静态开关

2、器件特点

电力二极管:由于存在结电容,有反向恢复时间,在未恢复阻断能力之前,相当于短路状态

晶闸管:电流型器件。擎住电流 IL,触发后,当IA > IL 撤除Ig,仍导通。

维持电流IH,当IA

电力三极管:电流型器件。二次击穿,当Uce超过超过集电极额定电压后,发生正向雪崩击穿,Ic剧增,称为一次击穿。一次击穿后如不及时限流,大的集电结功耗会造成局部过热,导致三极管等效电阻减小,Ic再次急剧上上升,管子瞬时过热烧毁,称为二次击穿。

电力场效应管:电压型器件。单极性导电,开关速度快,常工作在高频方式,存在寄生体二极管D,有反向恢复过程, 易引起管子损坏。导通电阻有正的温度系数,便于并联使用(易于均流)

IGBT:电压型器件。MOSFET与双极晶体管构成的复合管,无二次击穿,有擎住效应。

达到擎住电流后,IGBT失去控制能力。解决办法:工作电流不超过规定最大值,并尽量减小du/dt值。

3、器件缓冲电路

主要作用:抑制开关器件的di/dt、du/dt,改变开关轨迹,减少开关损耗,使之工作在安全工作区内。

分类:无极性、有极性、复合型 RCD关断缓冲电路(P14)

电容选择:原则1:按总损耗为最小确定电容值

原则2:按临界缓冲计算电容

电阻选择:

1、器件最小导通时间应大于电容的放电时间常数

2、电容的最大电流与工作电流之和不超过器件额定值,为防振荡,采用无感电阻

二极管选择:要求快速回复,耐受瞬时大电流,耐压高,一般选用快速恢复二极管。

4、保护技术

保护的类型: 过电流保护、输出过压保护、输入瞬态电压抑制、输入欠压保护、过温保护、器件控制极保护(P19 重点,清楚其中各元件的作用。)

第二章

1、线性电源与开关电源的区别:线性电源管子工作在线性放大区,开关电源工作在开关模式

2、开关电源的基本组成:1.开关电源输入环节,(输入浪涌电流的抑制:限流电阻

加开关、采用负温度系数热敏电阻NTC) 2.功率变换电路(P23):拓扑结构,Buck、Boost、Buck\\Boost(不带隔离)

正激、反激、推挽、半桥、全桥(带隔离变压器)

重点掌握前5种的工作原理,波形绘制很重要 3.控制及保护电路:控制主要方式是PWM,又分为电压控制模式和峰值电流控制模式

3、反激变换器:开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感(变压器)中,当开关管关断时再将磁能变为电能传送到负载 (那么应该知道正激变换器了吧)  单端变换器:变压器磁通仅在单方向变化

4、重点掌握单端反激开关电源(P27)

工作模式:连续和不连续,两种模式输出电压表达式(输入公式困难,自己看书) 第三章 逆变器

1、逆变器的主电路拓扑机构:半桥式、全桥式、推挽式(P55)

2、半桥电压利用率低,仅为直流母线电压一半,但其可以利用两个大电容自动补偿不对称波形,这是其一大优点。

3、全桥和推挽电压利用率均为半桥2倍,但存在变压器直流不平衡的问题

4、推挽的主要优点是电压损失小,只有单管压降。而且两个开关管的驱动可以共用,驱动电路简单。

5正弦脉宽调制(SPWM):利用面积冲量等效的原理获得谐波含量很小的正弦电压输出,其谐波主要分布在载波频率以及载波频率的整数倍附近。

5、SPWM类型:单极性SPWM,双极性SPWM,单极性倍频SPWM

6、怎样区分单极性与双极性:(简单)看输出半周期内脉冲是否正负交替

7、单级倍频的有点:Uab存在三种电平(哪三种因该知道吧),电压脉动幅度比双极性低一倍,相同开关频率下输出SPWM脉动频率单极性倍频比双极性高一倍(单极倍频为载波频率两倍,双极性为载波频率),有利于猴急滤波。

8、会分析什么时候产生什么样的驱动信号,那些管子导通,输出什么样的波形。

9、什么是载波比?什么是调制比?(自己找一下答案比较好)

10、输出电压表达式:幅值 = 直流侧电压 * 调制比。有效值又是什么样的?

11、直流偏磁问题:由于逆变电压中出现直流分量,使变压器磁芯的工作磁滞回线中心偏离了坐标原点 ,正反向脉冲磁过程中工作状态不对称,使得变压器正负半周传输的能量不平衡,称为直流偏磁现象。

12、哪些变换电路存在直流偏磁现象:全桥变换一般存在,半桥变换利用两个大电容自动补偿不对称波形,不存在。

13、直流偏磁危害:造成变压器磁芯单向饱和 ,励磁电流急增, 威胁器件的安全运行。 同时逆变器输出电压波形发生严重畸变。

14、直流偏磁产生原因:控制系统的电源电压或元件参数引起三角载波或正弦调制波正、负半周不对称

15、抗不平衡措施:分静态、动态。静态:严格挑选器件,注意驱动电路一致性

动态:模拟补偿、数字适时补偿

16、辅助电源:为控制电路、检测电路、驱动电路等供电

17、感应加热电源:先将市电整流,在逆变为高频交流给感应线圈供电。分为串联谐振和并联谐振两种。其功率调节是靠调节工作频率来实现的,在谐振点附近时负载等效阻抗最低,电流大,功率亦大。提高频率后阻抗增加,电流减小,功率减小。 第四章 不间断UPS

1、UPS定义:Uninterruptible Power Supply是指当交流输入电源(习惯称为市电)发生异常或断电时,还能继续向负载供电,并能保证供电质量,使负载供电不受影响的装置。

2、UPS的类型:后备式、双变换在线式、在线互动式、Delta变换式

3、后备式原理:原理框图(P95)

市电正常时,充电器给蓄电池充电,市电经过滤波、稳压后向负载供电  市电异常(含掉电)时,蓄电池通过逆变器向负载供电 特点:

1、市电—电池转换时,输出电压有转换时间

2、供电品质不高

3、结构简单、成本低、效率高

4、双变换在线式原理:原理框图(重点掌握P95)

市电正常时,市电经AC/DC,DC/AC两次变换后给负载供电 市电故障时,由蓄电池经DC/AC变换供电

只有当逆变器故障时,才通过装换开关切换,市电直接旁路给负载供电 特点:市电—电池切换时,可实现零时间切换

供电品质高,结构复杂,成本高、效率低

5、在线互动式: 市电正常时,UPS逆变器工作在整流状态,向电池充电,市电通过智能调压直接向负载供电

市电掉电后,逆变器转为逆变状态,电池通过逆变器向负载供电 特点:

1、市电—电池转换时,输出电压有转换时间

2、供电品质较低

3、结构简单、成本低、效率高

6、Delta变换式

只对输出电压的差值进行调整和补偿

特点:

1、市电—电池转换时,可实现零切换时间

2、供电品质高

3、前端变换器功率等级较低

4、结构较复杂、成本较高(低于双变换在线式UPS)、效率高

7、蓄电池的基本性能指标(P106):

放电终止电压:表示电池不允许再放出电能时的电压,通常为1.75V/单格。 放电率:放电至终止电压的电流大小或时间快慢。可用放电电流或放电时间表示。容量:放电电流与放电时间的乘积来表示,单位为安时(A·h) 放电电流:就是电池的输出电流

8、逆变、市电切换

a.机械接触器:可以防止电弧,但不能很好解决对后级负载不间断、无扰动供电 b.静态开关:零时间切换,但是有管耗

c.混合式开关:同时导通实现不间断供电,但可能产生环流

9、输出滤波:作用是滤除逆变桥输出SPWM波中的谐波分量。由于输出脉宽调制波中的谐波主要分布在开关频率附近,选取LC滤波器的谐振频率满足(P113 式4-5)

10、同步锁相组成:鉴相器、环路滤波器、压控振荡器 第五章

1、四象限斩波调速(重点分析P135)

各象限运行时的工作原理,各管的通断状态(对照书上进行分析,图不好贴)

2、具有中间环节的DC/DC变换器

为什么采用具有中间变换环节的变换形式:输入输出电压悬殊,采用具有中间高频环节的变换形式,经高频变压器实现降压或升压 工作原理:直流输入电压经输入滤波后加到半桥式逆变器电路上,逆变后的方波经高频变压器降压,再经二极管不空整流,得到低压直流电压。输出电压通过闭环控制逆变器的PWM信号,达到电压的控制,实现电压稳定输出。

3、TL494锯齿波形成(P141):频率由5端和6端电容、电阻决定f=1.1/RC(知道1.

1是都少吗?Ln3,想到什么了吗)。5端产生锯齿波

4、TL494的脉宽控制原理(P141,结合图5.11进行分析) 第六章

1、交流调功器:调节输出功率,对电压,电流没有严格要求。

2、交流调功器的控制模式:过零触发半周波控制(定周期/ 变周期)、调相触发 控制

3、过零触发半周波控制:将交流电源每N个电压半周定为一个调节周期T,在该调节

周期内调节导通电压半周的个数M来调节输出功率。

特点:负载得到的电压(电流)波形总是完整的正弦波,避免了电流的瞬时冲击,功率因数高,但负载电流存在频率低于基频的次谐波分量,应用范围受限制,且调节周期较长。

4、调相触发控制:以每个交流电压半周为调节周期,通过调节晶闸管的导通相位角进行调功。

特点:负载的电压(电流)是缺角正弦波,功率因数差,且存在高次谐波,对电网和无线电波会产生射频干扰

5、谐振型逆变器(有可能会画波形)

主电路结构:1.串联谐振逆变电路。

2.电容分压电路(可增强电路承受冲击负载的能力P168) 3.移相调压(使得逆变电压可控P168)

6、400Hz谐振型逆变器实例分析 总体构成(P169图6.19):

1浪涌抑制电路 (启动电阻R97,接触器JC) 2输入滤波电路(滤波电感L01 电容C1-C4)

3移相全桥电路(Q

1、Q

2、Q

3、Q4以及开关器件的RCD缓冲电路) 4主变压器、5反馈变压器、

6桥臂直通保护电路(上下桥臂直通时,触发QE、QF,强制关断Q

2、Q4)

第七章 电力系统用电力电子装置

1、阻抗补偿方案(P175):1.晶闸管投切电容器TSC

2.晶闸管控制电抗器TCR(晶闸管触发角90-180) 3.晶闸管控制串联电容器TCSC

2、电压源变流器补偿方案:1.无功功率发生器 2.开关型串联基波电压补偿

3、谐波危害:公用电网、电缆、用电设备、继电器接触器、电气仪表、环境电磁干扰、电网局部谐振等(P181)

3、无源滤波器的缺点: 1.受参数影响;

2.消除特定次谐波;

3.与无功补偿、调压要求难以协调

4、有源滤波器(APF)的原理: 针对电网中非线性负载,检测其谐波电流,作为电流指令控制一个与电网并联的电流发生源,使之输出电流跟踪指令电流,该电流源就提供了非线性负载所需的谐波电流,电网只需提供基波电流。

5、有源滤波器拓扑结构:串联型、并联型、混合型,其变流器分电压型和电流型

6、直流输电基本原理:包括直流输电线和两个换流站,一站工作在整流,一站工作在逆变,功率从整流站向逆变站传送。直流输电系统通过调节换流器的触发控制角,将两端换流站的直流电压极性同时反向,实现输送功率翻转。

7、直流输电主接线方式: 双极方式、单极大地回线方式、单极金属回线方式、单极

双极线并联大地回线

8、直流输电有点:1.方便电网互联

2.线路造价低,功耗小 3.适宜远距离输电

9、直流输电缺点:

1、换流装置价格昂贵,结构复杂

2、消耗无功功率

3、产生谐波

4、控制装置复杂

10、直流输电适用场合:

1、与距离大功率输电

2、海底电缆隔海输电

3、出线走廊拥挤地区

4、两大系统互联或不同频率电网连接

11、直流输电的控制和调节:稳态直流电流表达式(P193)

明显从式中可以看出改变那些量可以改变直流电流 第八章

1、形成电磁干扰的条件:

1.向外发送电磁干扰的源——噪声源 2.传递干扰的途径——噪声耦合和辐射 3.承受电磁干扰的客体——受扰设备

2、常用抑制电磁干扰的措施:1.用电路和器件抑制电磁干扰

2.滤波 3.屏蔽 4.布线 5.接地

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