电力电子技术总复习.ppt

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1、电力电子技术,总复习,题型,1.填空题（20分）2.分析题（25分）3.简答题（30分）4.计算题（15分）5.设计题（10分）,第一章电力电子器件,本章重点内容:各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。电力电子器件的驱动、保护问题。,电力电子器件的特征？能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。电力电子器件的分类？半控型器件（Thyristor）全控型器件（IGBT,MOSFET)不可控器件(Power Diod

2、e)电流驱动型电压驱动型,1.不控器件-二极管,1.工作原理？2.基本特性？3.主要参数？1）额定正向平均电流IF(AV)2）正向压降UF3）反向重复峰值电压URRM4）反向恢复时间trr5）最高工作结温TJM6)浪涌电流IFSM,4、大功率二极管的型号ZP电流电压/100如ZP50-16表示普通型功率二极管，额定电流为50A，额定电压为1600V。,2.半控器件晶闸管（Thyristor）,特点：只能控制其导通，不能控制其关断。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光触发只有门极触发是最精确

3、、迅速而可靠的控制手段,晶闸管正常工作时的特性总结如下：,承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。,伏安特性,动态特性,反向阻断恢复时间trr正向阻断恢复时间tgr关断时间tq以上两者之和tq=trr+tgr（,延迟时间td(0.51.5s)上升时间tr(0.53s)开通时间tgt以上两者之和，tgt=td+tr,晶闸管的主要参数,1）电压定额通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取

4、额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。,2）、电流定额 通态平均电流（额定电流）IT(AV)选用器件时 IT(AV)=(1.5 2)IT/1.57维持电流 IH 使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流 IL 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。,浪涌电流ITSM指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。断态电压临界上升率du/dt 电压上升率过大，使结电容充电电流足够大，造成晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。,4)、晶闸管的

5、型号 普通,快速型，双向型，逆导型，可关断 KP电流电压/100,KP500-12,3.全控型器件,1.GTO2.GTR3.MOSFET4.IGBT,1-16,GTO 门极可关断晶闸管,GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅。GTO关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关断。多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快，承受di/dt能力强。,特点：,1-17,GTR 电力晶体管,典型输出特性：截止区、放大区和饱和区。在电力电子电路中GTR工作在开关状态。在开关过程中，即在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。,图1-16 共发射极接法时GTR的输出特性,GTR的基本特性,M

6、OSFET,特点用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关速度快，工作频率高。热稳定性优于GTR。电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。,N-MOS,截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS,1-20,截止区（对应于GTR的截止区）饱和区（对应于GTR的放大区）非饱和区（对应GTR的饱和区）工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。漏源极之间有寄生二极管，漏源极间加反向电压时导通。通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。,图1-20电力M

7、OSFET的转移特性和输出特性 a)转移特性 b)输出特性,MOSFET的漏极伏安特性（即输出特性）：,1-21,可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度。开关时间在10100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。场控器件，静态时几乎不需输入电流。但在开关过程中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。开关频率越高，所需要的驱动功率越大。,MOSFET的开关速度,1-22,3)电力MOSFET的主要参数,电力MOSFET电压定额,(1)漏极电压UDS,(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM,电力MOSFET电流定额,(3)栅源电压UGS,UGS20V

8、将导致绝缘层击穿。,除跨导Gfs、开启电压UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外还有：,(4)极间电容,极间电容CGS、CGD和CDS,1-23,IGBT-绝缘栅双极晶体管,驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。导通：uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。,IGBT的原理,1-24,2 电力电子器件驱动电路,使电力电子器件工作在较理想的

9、开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。驱动电路的基本任务：按控制目标的要求施加开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号。对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。,驱动电路主电路与控制电路之间的接口,1-25,驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。光隔离一般采用光耦合器磁隔离的元件通常是脉冲变压器,图1-25 光耦合器的类型及接法a)普通型 b)高速型 c)高传输比型,1-26,按照驱动信号的性质分，可分为电流驱动型和电压驱动型。

10、驱动电路具体形式可为分立元件的，但目前的趋势是采用专用集成驱动电路。双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路。为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路。,分类,1-27,晶闸管的触发电路,脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。触发脉冲应有足够的幅度。不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。,t,图1-26理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1t2脉冲前沿上升时间（1s）t1t3强脉宽度IM强脉冲幅值（3IGT5IGT）t1t4脉冲宽度I脉冲平顶幅值（1.5IGT2IGT）,晶闸管的触发电路,1-28,

11、触发脉冲要求：1、触发信号的形式：交流、直流、脉冲。一般采用脉冲形式2、触发脉冲信号有一定的功率和宽度。一般采用双窄脉冲或宽脉冲。,1-29,3、为使并联晶闸管同时导通，采用强触发脉冲。4、触发脉冲的同步及其移相范围。5、隔离输出方式和抗干扰能力。采用脉冲变压器进行隔离，并采用静电屏蔽。,1-30,典型全控型器件的驱动电路,电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。使MOSFET开通的驱动电压一般1015V，使IGBT开通的驱动电压一般15 20V。关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5-15V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值

12、电阻可以减小寄生振荡。,2)电压驱动型器件的驱动电路,典型驱动芯片：IR2110IR2130IPM：PS21564,1-32,3.电力电子器件器件的保护,1.过电压的产生及过电压保护2.过电流保护3.缓冲电路,1-33,过电压保护方法：,1-34,过电流过载和短路两种情况保护措施,同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分 区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。,图1-37过电流保护措施及配置位置,1-35,关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，

13、减小关断损耗。开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。复合缓冲电路关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路（无损吸收电路）。通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路。,缓冲电路(Snubber Circuit)：又称吸收电路，抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。,典型 缓冲电路,缓冲电路作用分析无缓冲电路：有缓冲电路：,图1-38di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路 b)波形,图1-39关断时的负载线,2-37,第

14、2章 整流电路,重点：2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态,2-38,2.1 单相可控整流电路,2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路,2-39,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路2.2.2 三相桥式全控整流电路,重点掌握,1.电路的基本结构和工作原理2.负载的电压、电流波形分析3.基本数量关系4.不同负载类型分析：阻性，感性（带续流二极管）、反电动势5.不同电路拓扑结构对比，器件选型,2.1

15、.1 单相半波可控整流电路,图2-1 单相半波可控整流电路及波形,1）带电阻负载的工作情况,变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。,单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier),2.1.1 单相半波可控整流电路,VT的a 移相范围为180通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。,两个重要的基本概念：触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，

16、用表示。,基本数量关系,直流输出电压平均值为,(2-1),重点掌握：,单相桥式全控电路，阻感性负载,2-44,2.4 电容滤波的不可控整流电路,电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的三相不可控整流电路,2-45,2.4 电容滤波的不可控整流电路,在交直交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中，大量应用。,最常用的是单相桥和三相桥两种接法。由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为二极管整流电路。,2-46,常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及的微机、电视机等家电产品中。,1）工作原理及波形分析,图2-26 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a)电路 b)波

17、形,基本工作过程：,在u2正半周过零点至wt=0期间，因u2ud，故二极管均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。,至wt=0之后，u2将要超过ud，使得VD1和VD4开通，ud=u2，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。,a),+,R,C,u,1,u,2,i,2,VD,1,VD,3,VD,2,VD,4,i,d,i,C,i,R,u,d,至 之后，VD1和VD4关断，电容开始以指数规律放电。,2-47,2)主要的数量关系,输出电压平均值,2-48,2.7 整流电路的有源逆变工作状态,逆变的概念 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 逆变失败与最小逆变角的限制,2-49,1)什么是逆变？,逆变（

18、Invertion）把直流电转变成交流电，整流的逆过程。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路 交流侧和电网连结。无源逆变电路 变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到 负 载。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。,2-50,产生逆变的条件有二：,有直流电动势，其极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。晶闸管的控制角/2，使Ud为负值。,半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采

19、用全控电路。,2-51,三相桥整流电路的有源逆变工作状态,逆变和整流的区别：控制角 不同,0 p/2 时，电路工作在整流状态。p/2 p时，电路工作在逆变状态。,可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题。把a p/2时的控制角用p-=b表示，b 称为逆变角。逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量。,2-52,逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败（逆变颠覆）,逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。,触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、

20、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源缺相或突然消失。换相的裕量角不足，引起换相失败。,1)逆变失败的原因,3-53,3 基本斩波电路,1 降压斩波电路2 升压斩波电路3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路4 可逆斩波电路（桥式可逆）,重点掌握,1.电路结构2.工作原理3.基本数量关系4.特点和应用,3-55,降压斩波电路,电路结构,全控型器件 若为晶闸管，须有辅助关断电路。,续流二极管,负载出现的反电动势,典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。,降压斩波电路（Buck Chopper),3-56,工作原理,图3-1 降压斩波电路得原理图及

21、波形,t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。,3-57,数量关系,电流连续,输出电压平均值：,（3-1）,（3-2）,tonV通的时间 toffV断的时间 a-导通占空比（a1),电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。,负载电流平均值：,3-58,斩波电路三种控制方式T不变，变ton 脉冲宽度调制（PWM）。ton不变，变T 频率调制。ton和T都可调混合型。,此种方式应用最多,主要应用：直流稳压电源和直流电机的调速。,4

22、-59,4.1 交流调压电路 4.2 交流调功电路 4.3 交交变频电路,第4章 交流电力控制电路和交交变频电路,4-60,交交变频 直接 交直交变频 间接,交流电力控制电路,只改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。,变频电路,改变频率的电路,交流调压电路 相位控制交流调功电路 通断控制,4-61,4.1 交流调压电路,应用 1 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。2 异步电动机软起动。3 异步电动机调速。4 供用电系统对无功功率的连续调节。5 在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。,4-62,4.1.1 单相交流调压电路,图4-1 电阻负载单相交流调压电

23、路及其波形,重点：相位控制方式（掌握）1.阻性、阻感性负载分析2.电压电流波形分析,4-63,用V2进行斩波控制,用V4给负载电流提供续流通道,图4-7 斩控式交流调压电路,4 斩控式交流调压电路（理解）,4-64,图给出了电阻负载时斩控式交流调压电路的负载电压Uo和电源电流i1波形。电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波。功率因数接近1。,电阻负载斩控式交流调压电路波形,三相调压与单相原理一样，关键注意电流的连接方式,4-66,2.交流调功电路,交流调功电路与交流调压电路的异同比较 相同点 电路形式完全相同 不同点 控制方式不

24、同交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,再断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。应用：电炉的温度控制(也可以采用调压电路),4-67,电阻负载时的工作情况控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期导通，后MN个周期关断。负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为M倍电源周期。,p,M,电源周期,控制周期,=,M,倍电源周期,=,2,p,4,p,M,O,导通段,=,2,p,N,M,3,p,M,2,p,M,u,o,u,1,u,o,i,o,w,t,U,1,2,图4-13 交流调功电路典型波形(M=3、N=2),图4

25、-1电阻负载单相交流调压电路,4-68,3.交交变频器,电路构成基本工作原理电路构成由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同。变流器P和N都是相控整流电路。,图4-18 单相交交变频电路原理图和输出电压波形,工作原理P组工作时，负载电流io为正。N组工作时，io为负。两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电。改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率wo。改变变流电路的控制角a，就可以改变交流输出电压的幅值。,4-70,存在输出上限频率 输出频率增高时，输出电压一周期内所含电网电压段数减少，波形畸变严重。电压波形畸变及其导致的电流波

26、形畸变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。就输出波形畸变和输出上限频率的关系而言，很难确定一个明确的界限。当采用6脉波三相桥式电路时，输出上限频率不高于电网频率的1/31/2。电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。,5-71,第5章 逆变电路,5.1 换流方式 5.2 电压型逆变电路 5.3 电流型逆变电路,5-72,逆变的概念 逆变与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。主要应用各种直流电源，如蓄电池、干

27、电池、太阳能电池等，给交流负载供电。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。,5-73,1.逆变电路的基本工作原理,图5-1 逆变电路及其波形举例,S1S4是桥式电路的4个臂，它由电力电子器件及辅助电路组成，负载为阻感负载。,5-74,逆变电路最基本的工作原理 改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。,图5-1 逆变电路及其波形举例,电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。,阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。,5-75,2.换流方式分类,换流电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。,开通：适当的门极驱动信号就可使

28、器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。,5-76,1)器件换流（Device Commutation）利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用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。2)电网换流（Line Commutation）由电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。3)负载换流（Load Commutat

29、ion）由负载提供换流电压的换流方式。凡负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。,5-77,3.电压型逆变电路,1）逆变电路的分类 根据直流侧电源性质的不同,5-78,2）电压型逆变电路的特点,图5-5 电压型全桥逆变电路,(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。(2)交流侧输出电压为矩形波，输出电流和相位因负载阻抗不同而不同。(3)阻感负载时需提供无功功率。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。,5-79,2)半桥、全桥和带中心抽头逆变电路,共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通180。输出电压和电流波形与半桥电

30、路形状相同，幅值高出一倍。改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。,工作原理,5-80,阻感负载时，还可采用移相的方式来调节输出电压 移相调压。,V3的基极信号比V1落后q（0 q 180）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1前移180q。输出电压是正负各为q的脉冲。改变q就可调节输出电压。故移相调压就是调节输出电压的脉宽。,了解电流型逆变电路的特点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。(2)交流侧输出电流为矩形波，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

31、型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。换流方式有负载换流、强迫换流。,6-82,第6章 PWM控制技术,6.1 PWM控制的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法,6-83,6.1 PWM控制的基本思想,若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。,SPWM波,如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,6-84,对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：,根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。,6-85,2)PWM波形,6-86,掌握单极性和双极性PWM调制方法,

32、工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。,图64 单相桥式PWM逆变电路,(1)电路工作原理,6-87,图64 单相桥式PWM逆变电路,V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替

33、通断，uo可得-Ud和零两种电平。,6-88,(2）调制原理,ur正半周，V1保持通，V2保持断。当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud。当uruc时使V4断，V3通，uo=0。这样就在负载端得到了SPWM波形u0。,设调制信号ur为正弦波；载波信号uc为三角波。利用ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。,6-89,3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变）,在ur的半个周期内，三角波载波不再是单极性，而是有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有Ud两种电平。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。,当ur uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io0，V1和V4通，如i

34、o0，VD2和VD3通，uo=-Ud。,图6-6 双极性PWM控制方式波形,和单极性PWM控制方式对应，也是在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。,6-90,对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。,掌握关键名词：异步调制同步调制分段调制,6-92,规则采样法（掌握）,规则采样法计算公式推导,正弦调制信号波,6-93,电流滞环跟踪PWM,1)采用滞环比较方式的PWM电路跟踪控制。,图6-22 滞环比较方式电流跟踪控制举例,基本原理把指令电流i*和实际输出电流i的偏差i*-i作为滞环比较器的输入

35、。V1（或VD1）通时，i增大V2（或VD2）通时，i减小通过环宽为2DI的滞环比较器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*。,第8章 组合变流电路,基本的变流电路 第25章分别介绍的AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本的变流电路。间接交流变流电路 先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先整流后逆变的组合。间接直流变流电路 先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流为直流电，是先逆变后整流的组合。,第七章 软开关技术,7.1 软开关的基本概念 7.1.1 软开关及其特点 7.1.2 软开关的分类7.2 基本的软开关电路 7.2.1

36、准谐振变换电路 7.2.2 零开关PWM变换电路 7.2.3 零转换PWM变换电路,电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电磁干扰增大。软开关技术降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。,第七章,软开关技术,1、硬开关：,2）特点：不存在电压和电流的交迭。降低开关损耗、开关噪声。提高开关频率。,软开关及其特点,2）特点：开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化。产生较大的开关损耗和开关噪声。,2、软开关：,1）定义：开关器件在开通过程中端电压很小，在关断过程中其电流也很小，这种开关过程的功率损耗不大，称之为软开关。,1）定义：开关器

37、件在其端电压不为零时开通（硬开通），在其电流不为零时关断（硬关断），硬开通、硬关断统称为硬开关。,软开关及其特点,图7.1.1 Buck直流变换电路的硬开关特性,硬开关（开关过程）,其中：开关管T开通和关断时存在电压和电流的交迭，即开通时T两端电压uT很大，关断时流过T中的电流iT很大，从而产生较大的开关损耗和开关噪声。,软开关过程（开关过程）,软开关及其特点,1）器件开通：器件两端电压uT首先下降为零，然后施加驱动信号ug，器件的电流iT才开始上升；2）器件关断：通过某种控制方式使器件中电流iT下降为零后，撤除驱动信号ug，电压uT才开始上升。,图7.1.2 软开关特性,1、理想软开关：,2

38、、实际软开关:,1）器件开通：对开关管施加驱动信号，电流上升的开通过程中，电压不大且迅速下降为零。2）器件关断：撤除驱动信号，电流下降的关断过程中，电压不大且上升很缓慢。,(图7.1.2 b),(图7.1.2 a),2、根据软开关技术发展的历程软开关电路 可分为：1）准谐振变换电路 2）零开关PWM变换电路 3）零转换PWM变换电路,7.1.,软开关的分类,1、根据开关元件开通和关断时电压电流状态，适应于 DC/DC和DC/AC变换器的软开关技术 大体上可分为两类：1）零电压开关（ZVS）2）零电流开关（ZCS）,8.1 间接交流变流电路,间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成。分为电压型间接交流变流电路和电流型间接交流变流电路间接交流变流电路的逆变部分多采用 PWM控制。,当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有再生反馈电力的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名交直交变频电路。,不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路的整流部分采用的是不可控整流，它只能由电源向直流电路输送功率，而不能反馈电力。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，将导致电容电压升高，称为泵升电压。,