1、电力电子复习大纲电力电子复习大纲第2章 电力电子器件1.电力电子器件一般工作在开关_状态。2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为通态损耗，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。3.电力电子器件组成的系统，一般由_控制电路_、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路_。4.按能被控制电路信号所控制的程度，电力电子器件可分为_不可控器件_ 、 _半控型器件_ 、_全控型器件_三类。按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。5.在如下器件：电力二极管（Powe
2、r Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管_，属于半控型器件的是_晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 _ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸
3、管、GTO 、GTR _。IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下，器件优点、缺点 IGBT 开关速度高，开关损耗小，具有耐脉 冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小；开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO GTR 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低 开关速度低，为电流驱动；所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题 GTO 电压、电流容量大，适用于大功率场 合，具有电导调制效应，其通流能力很强 电流关断增益很小；关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低 电 力 MOSFET 开
4、关速度快，输入阻抗高，热稳定性 好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题；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6.晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于_ 1.57 _ 倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培， 则它允许的有效电流为157安培。通常在选择晶闸管时还要留出1.5 2 倍的裕量。晶闸管的导通条件和关断条件。（1）阳极和门极承受正向电压（2）阳极承受反向电压或阳极电流降到接近零的某一数值以下。第2章 整流电路1. 单相半波可控整流电路中电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸
5、管控制角的最大移相范围是_0-180_。晶闸管承受的最大反向电压为 U2 。 阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180 _ ，其承受的最大正反向电压均为_U2_，续流二极管承受的最大反向电压为_U2_（设U2为相电压有效值）。晶闸管的导通角等于-，续流二极管的导通等于+。2.单相桥式全控整流电路中纯电阻负载时，角移相范围为_0-180_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_U2_ 和U2_；晶闸管的导通角=-阻感负载时，角移相范围为_0-90 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分
6、别为_U2_和_U2_；晶闸管的导通角与无关，为-。带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。当控制角大于停止导电角时，晶闸管的导通角=_- 。3.三相半波可控整流电路中（3.2.1）三相半波可控整流电路的自然换相点是本相相电压与相邻相电压正半周的交点。三只晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120 _。电阻性负载时，晶闸管所承受的最大正向电压为_U2_，晶闸管承受的最大反向电压为_U2_(U2为相电压有效值)。晶闸管控制角的最大移相范围是_0-150 _，使负载电流处于连续和断续的临界状态的条件为_=30 _。波形连续时，阻感负载时，角的
7、移相范围是_0-90,_， 。4、三相桥式全控整流电路中（3.2.2）共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高_的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压；六只晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_60 _，同一相上下两个桥臂上两只晶闸管的触发相位相差_180 _，共阴极组或共阳极组相邻晶闸管的触发相位相差_120 _。电阻性负载时，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-120 _，使负载电流处于连续和断续的临界状态的条件为_=60 _。波形连续时，阻感负载时，角的移相范围是_0-90,_， 。晶闸管对触发脉冲的要求是 要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿要陡幅值要高 和 触发脉
8、冲要与晶闸管阳极电压同步。要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用大于60小于120的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差60的双窄脉冲 触发。对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般取_80-100_较合适；如采用双窄脉冲触发时，双窄脉冲的间隔应为 _20-30_。5.考虑变压器漏感对整流电路的影响（3.3）对于可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值_下降_。换相重迭角随着变压器二次侧漏感的增加而增加，随着负载电流的减小而减小。控整流电路在换相时，换相重叠角的大小与哪几个参数有关在一般可逆电路中，最小逆变角min选在下面那一
9、种范围合理 A 。 A、30-35， B、10-15， C、0-10， D、0。6.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_，欲实现有源逆变，只能采用_全控_电路；在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等。对于单相全波电路，当控制角 0 2/ 时，电路工作在_整流_状态； 90 ，使输出平均电压Ud为负值_。变流器工作在逆变状态时，控制角必须在 D 度。A、0-90； B、30-120； C、60-150； D、90-150；7(3.8)大、中功率的变流器广泛应用的是_晶体管_触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即_脉冲的形
10、成与放大_、_锯齿波的形成与脉冲移相_和_同步环节_。第4章 逆变电路1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变_，当交流侧有电源时称为_有源逆变_，当交流侧无电源时称为_无源逆变_。2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和_自换流_，进一步划分，前者又包括_电网换流_和_负载换流_两种换流方式，后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。3.适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_，由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为_直接耦合式强迫换流_。4.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为_电压型逆变电路
11、_，当直流侧为电流源时， 称此电路为_电流型逆变电路_。电压型逆变电路通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用 电容器 进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的 同一桥臂 元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 180 度。电流型逆变电路通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用 电感 滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在 不同桥臂 元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 120 度。5.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为_0.5_Ud ，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为_1_Ud 。6.三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为_180 _，各相开始导电的角度依次相差_120 _，在任一时
12、刻，有_三_个桥臂导通。电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。（电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。） 在电流型逆变电路中,直流电流极性
13、是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。大题：单相桥式电压型逆变电路会根据给出的4个IGBT栅极信号波形画出稳态时负载电压uo波形、负载电流io波形；以及结合波形分析电路工作过程。第5章 直流斩波电路1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM）_、_频率调制_和_（ton和T都可调，改变占空比）混合型。4.升压斩波电路的典型应用有_直流电动机传动_和_单相功率因数
14、校正_等。降压斩波电路中，已知电源电压Ud=16V,负载电压U0=12V,斩波周期T=4ms，则开通时间Tab=（ ） 1ms 2ms 3ms 4ms 大题：会判断给出的电路图为何种电路（升压斩波电路或降斩波电路），分析出其工作原理和能量转移过程，以及计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。第五章习题2,3在图示升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。 （2分） （2分）5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为_。升压斩波电路电压的输入输出关系相同的有_CuK斩波电路_
15、、_Sepic斩波电路_和_Zeta斩波电路_。5.2复合斩波电路中斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第_1_象限，升压斩波电路能使电动机工作于第_2_象限，_电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第_1、2、3、4_象限。复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个_降压_斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个_基本_斩波电路并联。第6章 交流交流电力变换电路1.改变频率的电路称为_变频电路_，变频电路有交交变频电路和_交直交变频_电路两种形式，前者又称为_直接
16、变频电路_，后者也称为_间接变频电路_。在交交变频电路中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路。交流调压电路通常采用相位控制方式，交流调功电路采用通断控制方式2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角 的移相范围为_0-180 _，随的增大，Uo_降低_，功率因数_降低_。带阻感负载，当控制角 ， = arctan (L/R)，其导通控制角 的移相范围为_-180 _，当控制角 , VT1的导通时间_逐渐缩短_,VT2的导通时间_逐渐延长_。三相交流调压电路其导通控制角 的移相范围为_-150 _，例单相交流调压电路，负载阻抗
17、角为30，问控制角的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则的有效移相范围又为多大？单相交流调压电路，负载阻抗角为30，控制角的有效移相范围是30-180；如为三相交流调压电路，的有效移相范围是30-150。3.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为_交交变频电路_。4.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_输出电流的方向_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_输出电流方向和输出电压方向是否相同_决定的。5.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为_20Hz_。一般认为上限频率不高于电网频率的1/3-1/2
18、。6.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即_公共交流母线进线方式_和_输出星形联结方式_，其中主要用于中等容量的交流调速系统是_公共交流母线进线方式_。7.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是_全控_器件；控制方式是_斩控方式_。课后习题 2单相交流调压电路，电源电压220V，电阻负载R=9,当=30时，求：（1）输出电压和负载电流；（2）晶闸管额定电压和额定电流；（3）输出电压波形和晶闸管电压波形。解：(1)负载上交流电压有效值为 负载电流为 (2)晶闸管承受的正反向电压最大值是，考虑到2-3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压应该为 晶闸管流过的电流有效值为考虑到1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为
