【導(dǎo)讀】以后的工作打下基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟悉和掌握可控整流、有源逆變、變頻、斬波、為《運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)》等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。原理、特點(diǎn)和基本應(yīng)用，正確選用元件與觸發(fā)電路。各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響；用多媒體展示電力電子技術(shù)應(yīng)用的圖片，教師對(duì)照?qǐng)D片進(jìn)行講解；目前電力電子器件均用半導(dǎo)體制成，故也稱電力半導(dǎo)體器件。電子技術(shù)一般即指信息電子技術(shù)，廣義而言，也包括電力電子技術(shù)。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個(gè)分支。電力電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制一起，和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為未來科學(xué)技術(shù)的兩大支柱。等電真空器件，成為絕對(duì)主力。

　　

【正文】 和 饋能式緩沖電路 （無損吸收電路）。 ?通常將緩沖電 路專指關(guān)斷緩沖電路，將開通緩沖電路叫做 di/dt抑制電路。 29 b)tuCEiCOd id t抑制電路無 時(shí)d id t抑制電路有 時(shí)有緩沖電路時(shí)無緩沖電路時(shí)uCEiC無 時(shí)有 時(shí)無 時(shí)有 時(shí) 緩沖電路作用分析 ?無緩沖電路： ?有緩沖電路： ?充放電型 RCD緩沖電路，適用于中等容量的場(chǎng)合。 電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 晶閘管的串聯(lián) ?問題 ：理想串聯(lián)希望器件分壓相等，但因特性差異，使器件電壓分配不均勻。 ?靜態(tài)不均壓：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同，但因靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件分壓不等。 ?動(dòng)態(tài)不均壓：由于器件動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。 ?靜態(tài)均壓措施： ?選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。 ?采用電阻均壓， Rp的阻 值應(yīng)比器件阻斷時(shí)的正、反向電阻小得多。 b)a)RCRCVT1VT2RPRPIO UUT1IRUT2VT1VT2 晶閘管的并聯(lián) 問題 ：會(huì)分別因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配不均勻。 ? 均流措施： ? 挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。 30 ? 采用均流電抗器。 ? 用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動(dòng)態(tài)均流。 ? 當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。 電力 MOSFET和 IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) ? Ron具有正溫度系數(shù)，具有電流自動(dòng)均衡的能力，容易并聯(lián)。 ? 注意選用 Ron、 UT、 Gfs和 Ciss盡量相近的器件并聯(lián)。 ? 電路走線和布局應(yīng)盡量對(duì)稱。 ? 可在源極電路中串入小 電感 ,起到均流電抗器的作用。 ? IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) ? 在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有 負(fù) 溫度系數(shù)。 ? 在以上的區(qū)段則具有 正 溫度系數(shù)。 ? 并聯(lián)使用時(shí)也具有電流的自動(dòng)均衡能力，易于并聯(lián)。 本章小結(jié) 全面介紹各種主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、基本特性和主要參數(shù)等。 集中討論電力電子器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)和串、并聯(lián)使用。 電力電子器件類型歸納： ? 單極型：電力 MOSFET 和 SIT ? 雙極型：電力二極管、晶閘管、 GTO、 GTR 和 SITH ? 復(fù)合型： IGBT 和 MCT 電壓驅(qū)動(dòng)型：單極型器件和復(fù)合型 器件，雙極型器件中的 SITH 特點(diǎn)：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單，工作頻率高。 電流驅(qū)動(dòng)型：雙極型器件中除 SITH 外 特點(diǎn)：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo)通損耗小，但工作頻率較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大 ,驅(qū)動(dòng)電路較復(fù)雜。 當(dāng)前的格局 ： （ 1） IGBT 為主體，第四代產(chǎn)品，制造水平 / ，兆瓦以下首選。仍在不斷發(fā)展，與 IGCT 等新器件激烈競(jìng)爭，試圖在兆瓦以上取代 GTO。 （ 2） GTO：兆瓦以上首選，制造水平 6kV / 6kA。 （ 3） 光控晶閘管：功率更大場(chǎng)合， 8kV / ，裝置最高達(dá) 300MVA，容量最大。 （ 4） 電力 MOSFET：長足進(jìn)步，中小功率領(lǐng)域特別是低壓，地位牢固。 （ 5） 功率模塊和功率集成電路是現(xiàn)在電力電子發(fā)展的一個(gè)共同趨勢(shì)。 31 教學(xué)內(nèi)容： 上次課主要內(nèi)容小結(jié)。 第 2章 整流電路 ?整流電路的分類 ： ?按組成的器件可分為 不可控 、 半控 、 全控 三種。 ?按電路結(jié)構(gòu)可分為 橋式電路 和 零式電路。 ?按交流輸入相數(shù)分為 單相電 路 和 多相電路。 ?按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為 單拍電路 和 雙拍電路 。 單相可控整流電路 單相半波可控整流電路 ???? tTVTR0a) u1u2uVTudid? t1? 2 ?tttu2uguduVT? ?0b)c)d)e)00 授課時(shí)間 第 7 次課，第 4 周星期 一 第 2 節(jié) 課時(shí) 2 授課方式 理論課 √ 討論課□ 習(xí)題課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 上機(jī)課□ 技能課□ 其他□ 授課題目 單相半波可控整 流電路（電阻負(fù)載） 目的與要求 掌握 單相半波可控整流電路（電阻負(fù)載）的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、數(shù)量關(guān)系。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)： 掌握 單相半波可控整流電路的工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系 ； 難點(diǎn)：單相半波可控整流電路的工作原理、波形分析。 方法及手段 用板書分析電路的工作原理，用 用多媒體展示電路波形，進(jìn)行講解分析 。 32 帶電阻負(fù)載的工作情況 變壓器 T起變換電壓和電氣隔離的作用。 電阻負(fù)載的特點(diǎn) ：電壓與電流成正比，兩者波形相同。 基本數(shù)量關(guān)系 首先，引入兩個(gè)重要的基本概念： 觸發(fā)延遲角 ： 從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度 ， 用 a表示 ， 也稱觸發(fā)角或控制角。 導(dǎo)通角 ：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度 ，用 θ 表示 。 直流輸出電壓平均值為 VT 的 移相范圍為 180? 通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為 相位控制方式 ，簡稱 相控方式 。 課后小結(jié)： （在下次課開始的 10 分鐘內(nèi)進(jìn)行） 結(jié)合單相半波可控整流電路的復(fù)習(xí)提問幾個(gè)名詞 ，觸發(fā)角、導(dǎo)通角的概念。 在 單相半波 可控整流電路內(nèi)容回顧。 ? ????? ???????? 2c o )c o s1(22)(s i n22 1 222 UUttdUU d 33 教學(xué)內(nèi)容： 上次課主要內(nèi)容小結(jié)。 單相半波可控整流電路 帶阻感負(fù)載的工作情況 ? tt?? t? t?u20 ? t1? 2 ? tug0ud0id0uVT0??b)c)d)e)f)+ + ? 阻感負(fù)載的特點(diǎn) ：電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。 ? 討論負(fù)載阻抗角 ? 、觸發(fā)角 a、晶閘管導(dǎo)通角 θ 的關(guān)系。 ?續(xù)流二極管 授課時(shí)間 第 8 次 課，第 4 周星期 三 第 4 節(jié) 課時(shí) 2 授課方式 理論課 √ 討論課□ 習(xí)題課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 上機(jī)課□ 技能課□ 其他□ 授課題目 單相半波可控整流電路（阻感負(fù)載） 目的與要求 掌握單相半波可控整流電路（阻感負(fù)載）的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、數(shù)量關(guān)系 ， 分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)： 掌握 單相半波可控整流電路的工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系 ； 難點(diǎn)：單相半波可控整流電路的工作原理、波形分析。 方法及手段 用板書分析電路的 工作原理，用 用多媒體展示電路波形，進(jìn)行講解分析 。 34 u2udiduVTiVTIdId? t1? t? t? t? t? t? tOOOOOO? ?? + ?b)c)d)e)f)g)iVDRa) 當(dāng) u2 過零變負(fù)時(shí)， VDR導(dǎo)通， ud 為零， VT 承受反壓關(guān)斷。 L 儲(chǔ)存的能量保證了電流 id 在 LRVDR 回路中流通，此過程通常稱為 續(xù)流 。 數(shù)量關(guān)系 (id 近似恒為 Id） ? 單相半波可控整流電路的特點(diǎn) ?VT的移相范圍為 180?。 ?簡單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。 ?實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路。 分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。 作業(yè)、討論題、思考題： dd V T 2 II ??? ?? d2dVT 2)(21 ItdII ????? ?? ??? ? dII d V D R ??? 2?? d2 2dVD 2)(21R ItdII ????? ?????? ? ? 35 作業(yè)： P97 1 題 課后小結(jié)： （在下次課開始的 10 分鐘 內(nèi)進(jìn)行） 掌握 不同負(fù)載時(shí)，單相半波可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系 ； （ 1）單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載） ； （ 2）單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載） ； （ 3）單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管） ； （ 4） 續(xù)流二極管的作用。 36 教學(xué)內(nèi)容： 上次課主要內(nèi) 容小結(jié) 。 單相橋式全控整流電路 1 帶電阻負(fù)載的工作情況 u ( i )? ? t? t? t000i2udidb)c)d)d d? ?uVT1 , 4圖 2 5 單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形圖 單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 工作原理及波形分析 VT1 和 VT4 組成一對(duì)橋臂，在 u2 正半周承受電壓 u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng) u2過零時(shí)關(guān)斷。 VT2 和 VT3 組成另一對(duì)橋臂，在 u2 正半周承受電壓 u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2 過零時(shí)關(guān)斷。 ?數(shù)量關(guān)系 授課時(shí)間 第 9 次課，第 5 周星期 一 第 2 節(jié) 課時(shí) 2 授課方式 理論課 √ 討論課□ 習(xí)題課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 上機(jī)課□ 技能課□ 其他□ 授課題目 單相橋式全控整流 電路 目的與要求 掌握 不同負(fù)載時(shí)，單相橋式全控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系 ； （ 1）單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載） ； （ 2）單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載） ； （ 3）單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載） 。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)： 掌握 單相橋式全控整流電路的工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系 ； 難點(diǎn)：單相橋式全控整流電路的工作原理、波形分析。 方法及手段 用多媒體展示電路波形，進(jìn)行講解分析 。 （強(qiáng)調(diào) 4 個(gè)晶閘管都不通時(shí)晶閘管上電壓的分析、數(shù)量關(guān)系分析時(shí)與半波電路作比較） 37 ? ? 的移相范圍為 180?。 ? 向負(fù)載輸出的平均電流值為： ? 流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即： ? 流過晶閘管的電流有效值： 變壓器二次測(cè)電流有效值 I2 與輸出直流電流 I 有效值相等： 2 帶阻感負(fù)載的工作情況 2O ? tO ? tO ? tudidi2b)O ? tO ? tuVT1 , 4O ? tO ? tIdIdIdIdIdiVT2 , 3iVT1 , 4 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)， id 的平均值不變。 II 21VT ? ? ????? ?? ?????? 2c o o s122)(ds in21 222d UUttUU 2c os122 22dd ??? ????? RURURUI ? ??????? ?? ???? ? 2s in2 12)(d)s in2(2 1 222VT RUttRUI ? ??????? ?? ????? ? 2s in2 1)()s in2(1 2222 RUtdtRUII 2c 2dd V T ???? RUII 38 假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流 id 連續(xù)且波形近似為一水平線。 u2 過零變負(fù)時(shí)，晶閘管 VT1 和 VT4 并不關(guān)斷。 至 ω t=π +a 時(shí)刻，晶閘管 VT1 和 VT4 關(guān)斷， VT2 和 VT3 兩管導(dǎo)通。 VT2 和 VT3 導(dǎo)通后， VT1 和 VT4 承受反壓關(guān)斷，流過 VT1 和 VT4 的電流迅速轉(zhuǎn)移到 VT2 和 VT3 上，此過程稱 換相 ，亦稱 換流 。 數(shù)量關(guān)系 ? 晶閘管移相范圍為 90?。 ? 晶閘管導(dǎo)通角 θ 與 a 無關(guān)，均為 180?。電流的平均值和有效值： 3 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 b)idOEud? tIdO