【文章內(nèi)容簡介】 晶閘管之間的換流不能瞬時(shí)完成，會(huì)出現(xiàn)參與換流的兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間對應(yīng)的電角度稱為換相重疊角。 晶閘管的伏安特性：晶閘管陽極與陰極之間的電壓 Ua與陽極電流 Ia的關(guān)系曲線。1換相過電壓：是指晶閘管與全控型器件反向并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流 過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流急劇減少，會(huì)由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。 1關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。 1控制角：在單相相控整流電路中，定義晶閘管從承受正向電壓起到觸發(fā)導(dǎo)通之間的電角度稱為控制角或觸發(fā)角。 1導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度稱為導(dǎo)通角。 1自然換相（流）點(diǎn)：是三相電路中各相晶閘管能被正常觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，在該點(diǎn)以前，對應(yīng)的晶閘管因承受反壓而不能觸發(fā)導(dǎo)通，稱為自然換流點(diǎn)。 四、簡答題（每題 5分，共 15分） 簡 述 GTR 基極驅(qū)動(dòng)電路的功能：答：（ 1）提供合適的正反向基流以保證 GTR可靠導(dǎo)通與關(guān)斷。（ 2）實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路的隔離。（ 3）自動(dòng)保護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動(dòng)切斷驅(qū)動(dòng)信號，避免損壞 GTR。（ 4）電路盡可能簡單，工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)。 簡述 IGBT 的性能與參數(shù)特點(diǎn)：答：（ 1） IGBT 的開關(guān)特性好，開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量 GTR的 1/10。（ 2） IGBT的通態(tài)壓降低。（ 3） IGBT的集電極電流最大值 ICM。 （ 4） IGBT的安全工作區(qū)比 GTR寬，且具有耐脈沖電流沖擊的能力。（ 5） IGBT的 輸入阻 抗高，可達(dá) 109—1011數(shù)量級，呈純電容性，驅(qū)動(dòng)功率小。（ 6）與 VDMOS和GTR相比， IGBT的耐壓可以做的更高，最大允許電壓可達(dá) 4500V以上。 IGBT的最高允許結(jié)溫 TjM為 1500。 VDMOS的通態(tài)壓降隨結(jié)溫升高而顯著增加，而 IGBT的通壓降在室溫和最高結(jié)溫之間變化很小，具有良好的溫度特性。簡述晶閘管整流電路對觸發(fā)脈沖的要求：答：（ 1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。（ 2）觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。（ 3）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件 在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流迅速上升到掣住電流而維持導(dǎo)通。（ 4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步。簡述晶閘管有源逆變的條件：答：（ 1）有直流電動(dòng)勢源，極性與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，且數(shù)值稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓。（ 2）變流器工作在 α900范圍。（ 3）直流側(cè)串接大電感。 簡述無源逆變電路的分類：答：（ 1）根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分：電壓型；電流型。（ 2）根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：半橋式；全橋式；推挽式。（ 3）根據(jù)換流方式分：負(fù)載換流型；脈沖換流型；自換流型。（ 4）根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分：非諧振式；諧振式。 簡述 逆導(dǎo)晶閘管在使用時(shí)應(yīng)注意的問題。 答：（ 1）逆導(dǎo)晶閘管的反相擊穿電壓很低，只能適用于反向不需承受電壓的場合。（ 2）逆導(dǎo)晶閘管存在著晶閘管區(qū)和整流區(qū)之間的隔離區(qū)。（ 3）逆導(dǎo)晶閘管的額定電流分別以晶閘管和整流管的額定電流表示。 1簡述交－交變頻的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：（ 1）只有一次變流，且使用電網(wǎng)換相，提高了變流效率。（ 2）可以很方便的實(shí)現(xiàn)四象限工作。（ 3）低頻時(shí)輸出波形接近正弦波缺點(diǎn)： （ 1）接線復(fù)雜，使用的晶閘管數(shù)目多。（ 2）受電網(wǎng)頻率和交流電路各脈沖數(shù)的限制，輸出頻率低。（ 3）采用相控方式，功率因數(shù) 較低。 1簡述變頻器的作用：答：（ 1）標(biāo)準(zhǔn) 50Hz 電源，用于人造衛(wèi)星，大型計(jì)算機(jī)等特殊要求的電源設(shè)備，對其頻率，電壓波形與幅值及電網(wǎng)干擾等參數(shù)有很高的精度要求。（ 2）不間斷電源（ UPS），平時(shí)電網(wǎng)對蓄電池充電，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障停電時(shí)將蓄電池的直流電逆變成 50Hz的交流電，對設(shè)備作臨時(shí)供電。（ 3）中頻裝置，用于金屬熔煉，感應(yīng)加熱及機(jī)械零件淬火（ 4）變頻調(diào)速，用于三相變頻器產(chǎn)生頻率、電壓可調(diào)的三相變頻電源，對三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。 1簡述防止誤觸發(fā)常用的措施。答：（ 1）脈沖變壓器初、次級 間加靜電隔離。（ 2）應(yīng)盡量避免電感元件靠近控制電路。（ 3）控制極回路導(dǎo)線采用金屬屏蔽線，且金屬屏蔽應(yīng)接地。（ 4）選用觸發(fā)電流較大的晶閘管。（ 5）在控制極和陰極間并接一個(gè) —，可以有效的吸收高頻干擾。（ 6）在控制極和陰極間加反偏電壓。 1簡述逆變失敗的原因。 答：（一）交流電源方面的原因：（ 1）電源缺相或一相熔絲熔斷。（ 2）電源突然斷電。 （ 3）晶閘管快熔燒斷。（ 4）電壓不穩(wěn)，波動(dòng)很大。（二）觸發(fā)電路的原因：（ 1）觸發(fā)脈沖丟失。（ 2）觸發(fā)脈沖分布不均勻。（ 3）逆變角太小。（三）晶閘管 本身的原因。 1簡述 PWM逆變電路的異步調(diào)制控制方式的特點(diǎn)。 答：在三相逆變電路中當(dāng)載波比 N不是 3的整數(shù)倍時(shí)，載波與調(diào)制信號就存在不同步的調(diào)制稱為異步三相 PWM 波形，在調(diào)制中通常 fc 固定不變，逆變輸出電壓頻率的調(diào)節(jié)是通過改變 fr 的大小來實(shí)現(xiàn)的。特點(diǎn)：（ 1）控制相對簡單。（ 2）在調(diào)制信號的半個(gè)周期內(nèi)，輸出脈沖的個(gè)數(shù)不固定，脈沖相位也不固定，正負(fù)半周的脈沖不對稱，而且半周期前后 1/4周期的脈沖也不對稱，輸出的波形就偏離了正弦波。（ 3）載波比 N越大，半周期內(nèi)調(diào)制的 PWM 波形脈沖數(shù)越多，正負(fù)半周不對稱和 半周內(nèi)前后 1/4 周期脈沖不對稱的影響就越小，輸出波形愈接近正弦波。 1簡述 “分段同步調(diào)制 ”的方法。答：即（ 1）在輸出為高頻率段時(shí)，取較小的載波比，這樣載波頻率不致過高，能在功率開關(guān)器件所允許的頻率范圍。（ 2）在輸出頻率為低頻率段時(shí)，取較大的載波比，這樣載波頻率不致過低，諧波頻率也較高且幅值也小，也易濾除，從而減小了對異步電動(dòng)機(jī)的不利影響。 分析說明題（ 15分） 試以三相全控橋式反并聯(lián)電路為例，分析 α＝ β工作制的主電路的工作原理。 答：（ 1）正轉(zhuǎn)。給 I組和 II組晶閘管觸發(fā)信號， αI900， αII900，即 βII900且保證 αI＝ βII，此時(shí)第一組工作在整流狀態(tài)，輸出電壓為 UdI=，電動(dòng)機(jī)電樞得到右正左負(fù)的電壓后運(yùn)行，且產(chǎn)生反電動(dòng)勢 E。第二組晶閘管由于觸發(fā)脈沖 βII900，其輸出電壓為 UdII=，和 UdI大小相等，極性也為右正左負(fù)，由于此時(shí) UdIIE，不滿足逆變條件，二組晶閘管工作在待逆變狀態(tài)。（ 2）調(diào)速。當(dāng)需要速度升高時(shí)，使 αI減小， βII減小，輸出電壓增大，電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，減速時(shí)相反。（ 3）停機(jī)。第一組晶閘管的觸發(fā)脈沖移動(dòng)到大于 900，在移相過程中，電樞電流迅速下降，電感將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，使一組晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，工作在有源逆變狀態(tài)，將電感中儲(chǔ)存的能量逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng)，稱本橋逆變，由于電流下降很快，轉(zhuǎn)速還來不及變化。當(dāng)電流下降到零時(shí)，將第二組晶閘管的觸發(fā)脈沖移相到 βII900，使的IUdIIIE，二組進(jìn)入它橋逆變，電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)發(fā)電制動(dòng)，機(jī)械慣性能量回饋電網(wǎng)。（ 4）反轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停機(jī)完成后，再繼續(xù)將二組晶閘管的脈沖由大于 900移到小于 900區(qū)域，一組進(jìn)入待逆變狀態(tài)，二 組進(jìn)入整流狀態(tài)，直流電壓極性改變，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 試分析反并聯(lián)供電時(shí)邏輯控制無環(huán)流可逆電路的工作原理。 答：采用邏輯方 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????????????????? 作于電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng) id 下降到零時(shí)，將第一組晶閘管封鎖，電動(dòng)機(jī)慣性運(yùn)轉(zhuǎn) 3－ 10ms 后，第二組晶閘管進(jìn)入有源逆變狀態(tài)，且使 Udβ在數(shù)值上隨電動(dòng)機(jī) E 減小，以使電動(dòng)機(jī)保持運(yùn)行在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，將系統(tǒng)的慣性能量逆變反送電網(wǎng)即他橋逆變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到零時(shí)，將第二組晶閘管的觸發(fā)脈沖繼續(xù)移至到大于 900，第二組晶閘管進(jìn)入整流狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 試分析交－交變頻工作過程的六個(gè) 階段。 答：（ 1）、第一階段：輸出電壓過零為正，由于電流滯后， io0。因?yàn)檎髌鞯妮敵鲭娏骶哂袉蜗蛐?，?fù)載負(fù)向電流必須由反組整流器輸出，則此階段為反組整流器工作，正組整流器被封鎖。由于 uo 為正，則反組整流器必須工作在有源逆變狀態(tài)。（ 2）、第二階段：電流過零。為無環(huán)流死區(qū)。（ 3）、第三階段： io0，uo0。電流方向?yàn)檎?，此階段正組整流器 工作，反組整流器被封鎖。由于 uo 為正，則正組整流器必須工作在整流狀態(tài)。（ 4）、第四階段： io0， uo0。由于電流方向沒有改變 ，正組整流器工作，反組整流器仍被封鎖，由于電壓方向?yàn)樨?fù)，則正組整流器工作在有源逆變狀態(tài)。（ 5）、第五階段：電流為零，為無環(huán)流死區(qū)。 （ 6）第六階段： io0， uo0。電流方向?yàn)樨?fù)，反組整流器工作，正組整流器被封鎖。此階段反組整流器工作在整流狀態(tài)。 試分析單相 PWM逆變電路的工作原理。 答：載波信號 uc 在信號波正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波，調(diào)制信號 ur 和載波信號 uc 的交點(diǎn)時(shí)刻控制逆變器電力晶體管 T T4的通斷。在 ur 的正半周期， T1 保持導(dǎo)通， T4 交替通斷。當(dāng) uruc時(shí)，使 T4導(dǎo)通，負(fù)載電壓 uo=Ud；當(dāng) uruc 時(shí)，使 T4關(guān)斷，由于電感中的電流不能突變，負(fù)載電流將通過當(dāng) D3 續(xù)流，負(fù)載電壓 uo=0。在 ur 的負(fù)半周期， T2保持導(dǎo)通，T3 交替通斷。當(dāng) uruc 時(shí)，使 T3 導(dǎo)通，負(fù)載電壓 uo=Ud；當(dāng) uruc 時(shí)，使 T3 關(guān)斷，由于電感中的電