2022年电力电子技术复习资料整理版 .pdf

.Word 资料第 1 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.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。6.电力二极管的主要类型有_普通二极管 _、_快恢复二极管 _、_肖特基二极管 _。7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。8.晶闸管的基本工作特性可概括为_正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止_。9.对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流 IL 在数值大小上有 IL_大于_IH。10.晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压 Ubo 数值大小上应为，UDSM_大于_Ubo。11.逆导晶闸管是将 _二极管 _与晶闸管 _反并联 _（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。12.GTO 的_多元集成 _结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区 _、前者的饱和区对应后者的 _放大区 _、前者的非饱和区对应后者的_饱和区 _。14.电力 MOSFET的通态电阻具有 _正_温度系数。15.IGBT 的开启电压 UGE（th）随温度升高而 _略有下降 _，开关速度 _小于_电力 MOSFET。16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为 _电压驱动型 _和_电流驱动型 _两类。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -.Word 资料17.IGBT 的通态压降在 1/2 或 1/3 额定电流以下区段具有 _负_温度系数，在1/2 或 1/3 额定电流以上区段具有 _正_温度系数。18.在如下器件：电力二极管（Power 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 _晶闸管、GTO、GTR _。第 2 章 整流电路1.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，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180O_。2.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_0-180O_，其承受的最大正反向电压均为_22U _，续流二极管承受的最大反向电压为_22U _（设 U2为相电压有效值）。3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，角移相范围为_0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_222U和_22U；带阻感负载时，角移相范围为 _0-90O_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 _22U _和_22U _；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 _。4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角 大于不导电角时，晶闸管的导通角=_-_;当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=_-2_。5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -.Word 资料等于_22U _，晶闸管控制角 的最大移相范围是 _0-150o_，使负载电流连续的条件为 _o30_(U2 为相电压有效值)。6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，的移相范围为 _0-90o _。7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，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；这种电路角的移相范围是_0-120o_，ud波形连续的条件是_o60_。8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值_下降_。9.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为_22U _，随负载加重Ud 逐渐趋近于 _0.9 U2_，通常设计时，应取RC_1.5-2.5_T，此时输出电压为Ud_1.2_U2(U2为相电压有效值，T 为交流电源的周期)。10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流id 断续和连续的临界条件是 _3RC_，电路中的二极管承受的最大反向电压为_6_U2。11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当从090变化时，整流输出的电压ud 的谐波幅值随的增大而_增大_，当从 90180变化时，整流输出的电压ud 的谐波幅值随的增大而 _减小_。12.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；对 于 单 相 全 波 电 路，当 控 制 角0 90O，使输出平均电压Ud为负值 _。14.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组 _平行的直线 _，当电流断续时，电动机的理想空载转速将 _抬高_，随的增加，进入断续区的电流_加大_。15.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作 _电动_运行，电动机 _正_转，正组桥工作在 _整流_状态；当其处于第四象限时，电动机做 _发电_运行，电动机_反转_转，_正_组桥工作在逆变状态。16.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_脉冲的形成与放大 _、_锯齿波的形成与脉冲移相 _和_同步环节 _。第 3 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_单相功率因数校正 _等。5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为_)(15.0为导通比_。6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有_升压斩波电路_、_Sepic 斩波电路 _和_Zeta 斩波电路 _。7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路 _的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路 _的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为_正_极性的。8.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。9.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、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 11 页 -.Word 资料4_象限。10.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 4 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_直接变频电路 _，后者也称为 _间接变频电路 _。2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角的移相范围为 _0-180O_，随的增大，Uo_降低_，功率因数_降低_。3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角(=arctan(L/R)时,VT1的导通时间 _逐渐缩短 _,VT2 的导通时间 _逐渐延长 _。4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR 属于_支路控制三角形 _联结方式，TCR的控制角的移相范围为 _90O-180O_，线电流中所含谐波的次数为_6k1_。5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：_该时刻交流电源电压应和电容器预先充电电压相等_。6.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 _。7.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。8.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_。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 11 页 -.Word 资料9.三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 _。10.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 _名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -.Word 资料名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -.Word 资料使晶闸管导通的条件：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。维持晶闸管导通的条件：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。使晶闸管由导通变为关断：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。有源逆变：当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源是，称为有源逆变。无源逆变 电路的交流侧直接和负载联接。逆变条件：1）要有直流电动势，其极性和晶闸管的到导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。2）要求晶闸管的控制角大于/2，使 Ud 为负值。逆变失败：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。逆变失败的原因:（1）触发电路工作不可靠：触发电路不能适时地，准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失，脉冲延迟等，致使晶闸管不能正常换相。（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。（3）交流电源缺相或突然消失。（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。防止逆变失败 的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角等电压型逆变电路中反馈二极管的作用:.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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 11 页 -.Word 资料通道。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，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，依然经电路中的控开关器件流通，因此电流型不需要并联二极管电压/电流型逆变：逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路PWM 控制的重要理论基础：面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。电力变换四大类：即交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、直流变直流（直流斩波）和交流变交流。电力电子器件分类:1）按照电力电子器件被控制信号所控制的程度可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件。2）根据器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为：单极型器件、双极型器件和混合型器件。3）按照控制信号的不同分为电流驱动型和电压驱动型。换流方式及特点：1)器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。2）电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。3）负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。4）强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流，负载换流和强迫换流3 种方式。整流电路多重化的目的：一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。电压型逆变电路的特点：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）由于直流电压源的钳位作用，输出电压为矩形波，输出电流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，逆变名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 11 页 -.Word 资料桥各臂并联反馈二极管。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。逆变电路多重化的目的：一是使总体上装置的功率等级提高，二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路得多重化。三相桥式整流双窄触发脉冲原因：在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路正常工作，需保证同时导通的个晶闸管均有触发脉冲。双触发窄脉冲相比宽脉冲不会使脉冲变压器饱和，不需将铁心体积做得较大且匝数也不许增多，容易实现。单相桥式半控整流电路，并联续流二极管续流过程由 VDR 完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作 调制信号；而对它进行调制的三角波或锯齿波称为 载波信号；载波频率 fc 与调制信号频率fr 之比，N=fc/fr称为载波比。交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 11 页 -.Word 资料PWM 控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。spwm 用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法提高 PWM 逆变电路的直流电压利用率采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。对于三相 PWM 逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3 的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。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，只能采用全控电路。同步调制 载波比 N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为 异步调制 载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。晶闸管对触发脉冲的要求1.要有足够的驱动功率；2.触发脉冲前沿要陡幅值要高；3.触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。死区时间 为了防止上下两个臂直通而造成短路，在上下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -