電力電子要點

2022-12-31 10:54:04 字數 4570 閱讀 3186

6. 如何防止電力mosfet因靜電感應應起的損壞?

答:電力mosfet的柵極絕緣層很薄弱,容易被擊穿而損壞。mosfet的輸入電容是低洩漏電容,當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20的擊穿電壓,所以為防止mosfet因靜電感應而引起的損壞,應注意以下幾點:

① 一般在不用時將其三個電極短接;

② 裝配時人體、工作台、電烙鐵必須接地,測試時所有儀器外殼必須接地;

③ 電路中,柵、源極間常併聯齊納二極體以防止電壓過高

④ 漏、源極間也要採取緩衝電路等措施吸收過電壓。

7. igbt、gtr、gto和電力mosfet的驅動電路各有什麼特點?

答:igbt驅動電路的特點是:驅動電路具有較小的輸出電阻,igbt是電壓驅動型器件,igbt的驅動多採用專用的混合整合驅動器。

gtr驅動電路的特點是:驅動電路提供的驅動電流有足夠陡的前沿,並有一定的過衝,這樣可加速開通過程,減小開通損耗,關斷時,驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流,並加反偏截止電壓,以加速關斷速度。

gto驅動電路的特點是:gto要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度,且一般需要在整個導通期間施加正門極電流,關斷需施加負門極電流,幅值和陡度要求更高,其驅動電路通常包括開通驅動電路,關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。

電力mosfet驅動電路的特點:要求驅動電路具有較小的輸入電阻,驅動功率小且電路簡單。

8. 全控型器件的緩衝電路的主要作用是什麼?試分析rcd緩衝電路中各元件的作用。

答:全控型器件緩衝電路的主要作用是抑制器件的內因過電壓,du/dt或過電流和di/dt,減小器件的開關損耗。

rcd緩衝電路中,各元件的作用是:開通時,cs經rs放電,rs起到限制放電電流的作用;關斷時,負載電流經vds從cs分流,使du/dt減小,抑制過電壓。

9. 試說明igbt、gtr、gto和電力mosfet各自的優缺點。

解:對igbt、gtr、gto和電力mosfet的優缺點的比較如下表:

4.單相橋式半控整流電路,電阻性負載,畫出整流二極體在一周內承受的電壓波形。

解:注意到二極體的特點:承受電壓為正即導通。因此,二極體承受的電壓不會出現正的部分。在電路中器件均不導通的階段,交流電源電壓由閘流體平衡。

整流二極體在一周內承受的電壓波形如下:

5.單相橋式全控整流電路,u2=100v,負載中r=2ω,l值極大,反電勢e=60v,當α=30時,要求:

1 作出ud、id和i2的波形;

2 求整流輸出平均電壓ud、電流id,變壓器二次側電流有效值i2;

3 考慮安全裕量,確定閘流體的額定電壓和額定電流。

解:①ud、id和i2的波形如下圖:

②整流輸出平均電壓ud、電流id,變壓器二次側電流有效值i2分別為

ud=0.9 u2 cosα=0.9×100×cos30°=77.97(a)

id =(ud-e)/r=(77.97-60)/2=9(a)

i2=id =9(a)

③閘流體承受的最大反向電壓為:

u2=100=141.4(v)

流過每個閘流體的電流的有效值為:

ivt=id ∕=6.36(a)

故閘流體的額定電壓為:

un=(2~3)×141.4=283~424(v)

閘流體的額定電流為:

in=(1.5~2)×6.36∕1.57=6~8(a)

閘流體額定電壓和電流的具體數值可按閘流體產品系列引數選取。

6. 閘流體串聯的單相半控橋(橋中vt1、vt2為閘流體),電路如圖2-11所示,u2=100v,電阻電感負載,r=2ω,l值很大,當α=60時求流過器件電流的有效值,並作出ud、id、ivt、id的波形。

解:ud、id、ivt、id的波形如下圖:

負載電壓的平均值為:

=67.5(v)

負載電流的平均值為:

id=ud∕r=67.52∕2=33.75(a)

流過閘流體vt1、vt2的電流有效值為:

ivt=id=19.49(a)

流過二極體vd3、vd4的電流有效值為:

ivd=id=27.56(a)

7. 在三相半波整流電路中,如果a相的觸發脈衝消失,試繪出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓ud的波形。

解:假設,當負載為電阻時,ud的波形如下:

當負載為電感時,ud的波形如下:

11.三相半波可控整流電路,u2=100v,帶電阻電感負載,r=5ω,l值極大,當α=60時,要求:

1 畫出ud、id和ivt1的波形;

2 計算ud、id、idt和ivt。

解:①ud、id和ivt1的波形如下圖:

②ud、id、idt和ivt分別如下

ud=1.17u2cosα=1.17×100×cos60°=58.5(v)

id=ud∕r=58.5∕5=11.7(a)

idvt=id∕3=11.7∕3=3.9(a)

ivt=id∕=6.755(a)

12.在三相橋式全控整流電路中,電阻負載,如果有乙個閘流體不能導通,此時的整流電壓ud波形如何?如果有乙個閘流體被擊穿而短路,其他閘流體受什麼影響?

答:假設vt1不能導通,整流電壓ud波形如下:

假設vt1被擊穿而短路,則當閘流體vt3或vt5導通時,將發生電源相間短路,使得vt3、vt5也可能分別被擊穿。

13.三相橋式全控整流電路,u2=100v,帶電阻電感負載,r=5ω,l值極大,當α=60時,要求:

1 畫出ud、id和ivt1的波形;

2 計算ud、id、idt和ivt。

解:①ud、id和ivt1的波形如下:

②ud、id、idt和ivt分別如下

ud=2.34u2cosα=2.34×100×cos60°=117(v)

id=ud∕r=117∕5=23.4(a)

idvt=id∕3=23.4∕3=7.8(a)

ivt=id∕=23.4∕=13.51(a)

18.單相橋式全控整流電路,其整流輸出電壓中含有哪些次數的諧波?其中幅值最大的是哪一次?變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波?其中主要的是哪幾次?

答:單相橋式全控整流電路,其整流輸出電壓中含有2k(k=1、2、3…)次諧波,其中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側電流中含有2k+1(k=1、2、3……)次即奇次諧波,其中主要的有3次、5次諧波。

19.三相橋式全控整流電路,其整流輸出電壓中含有哪些次數的諧波?其中幅值最大的是哪一次?變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波?其中主要的是哪幾次?

答:三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k(k=1、2、3……)次的諧波,其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側電流中含有6k1(k=1、2、3……)次的諧波,其中主要的是5、7次諧波。

20.試計算第3題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值i23、i25、i27。

解:在第3題中已知電路為單相全控橋,其輸出電流平均值為

id=38.99(a)

於是可得:

i23=2id∕3π=2×38.99∕3π=11.7(a)

i25=2id∕5π=2×38.99∕5π=7.02(a)

i27=2id∕7π=2×38.99∕7π=5.01(a)

21.試計算第13題中i2的5、7次諧波分量的有效值i25、i27。

解:第13題中,電路為三相橋式全控整流電路,且已知

id=23.4(a)

由此可計算出5次和7次諧波分量的有效值為:

i25=id∕5π=×23.4∕5π=3.65(a)

i27=id∕7π=×23.4∕7π=2.61(a)

22. 試分別計算第3題和第13題電路的輸入功率因數。

解:①第3題中基波電流的有效值為:

i1=2id∕π=2×38.99∕π=35.1(a)

基波因數為

ν=i1∕i=i1∕id=35.1∕38.99=0.9

電路的輸入功率因數為:

λ=ν=0.9 cos30°=0.78

②第13題中基波電流的有效值:

i1=id∕π=×23.39∕π=18.243(a)

基波因數為

ν=i1∕i=i1∕id=0.955

電路的輸入功率因數為:

λ=ν=0.955 cos60°=0.48

24.整流電路多重化的主要目的是什麼?

答:整流電路多重化的目的主要包括兩個方面,一是可以使裝置總體的功率容量大,二是能夠減少整流裝置所產生的諧波和無功功率對電網的干擾。

26.使變流器工作於有源逆變狀態的條件是什麼?

答:條件有二:

①直流側要有電動勢,其極性須和閘流體的導通方向一致,其值應大於變流電路直流側的平均電壓;

3 要求閘流體的控制角α>π/2,使ud為負值。

29.什麼是逆變失敗?如何防止逆變失敗?

答:逆變執行時,一旦發生換流失敗,外接的直流電源就會通過閘流體電路形成短路,或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變為順向串聯,由於逆變電路內阻很小,形成很大的短路電流,稱為逆變失敗或逆變顛覆。

防止逆變失敗的方法有:採用精確可靠的觸發電路,使用效能良好的閘流體,保證交流電源的質量,留出充足的換向裕量角β等。

30.單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中,當負載分別為電阻負載或電感負載時,要求的閘流體移相範圍分別是多少?

答:單相橋式全控整流電路,當負載為電阻負載時,要求的閘流體移相範圍是0 ~ 180,當負載為電感負載時,要求的閘流體移相範圍是0 ~ 90。

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