电力电子技术考点.doc

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1、电力电子技术考试要点第一章1、 什么是电力电子技术？电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。 第二章2、 电力电子器件的损耗通态损耗、断态损耗、开关损耗（开通损耗、关断损耗）通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。当器件的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。3、 使晶闸管导通的条件晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发点流（脉冲）。4、 维持晶闸管导通的条件，怎样使晶闸管关断？使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的维持电流。可以利用外加电压或外电路的作用，使晶闸管的电流低于维持电流，可使导通的晶闸管关断。5、 触

2、发延迟角、导通角的概念从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加脉冲止的电度角称为触发延迟角，用表示，也称为触发角或控制角。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电度角称为导通角，用表示，=-。6、 单相半波可控整流电路的特点VT的移相范围为0180简单，输出脉动大，变压器二次电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。7、 单相桥式半控整流电路续流二极管的作用加设续流二极管以避免可能发生的而失控现象，有利于降低损耗。8、 自然换向点：电流由一个二极管向另一个二极管转移的交点，是各晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角的起点，即=09、 计算三相桥式全控整流电路各种负载下的工作原理、公式、

3、波形、移相范围。（有大题） 三相桥式全控整流电路原理图 6060Id = Ud / R阻感负载：30 30Id = Ud/R10、变压器漏感对整流电路影响的一些结论 出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低。（换相重叠角：换相过程持续的时间用电度角表示，称为换相重叠角）整流的工作状态增多。晶闸管Di/Dt减小，有利于晶闸管的安全开通。换相晶闸管电压出现缺口，成为干扰源产生正的Du/Dt，使晶闸管误导通，必须加吸收电路。11、功率因数（在正弦电路中）电路的有功功率就是其平均功率式中，U、I分别为电压和电流的有效值；为电流滞后于电压的相位差。视在功率为电压、电流有效值的乘积，即无功功率定义为功率

4、因数定义为有功功率P和视在功率S的比值，即此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系：在正弦电路中，功率因数是由电压和电流的相位差决定的，其值为12、单相桥和三相桥全控整流电路中，整流输出电压和变压器二次侧电流中分含有哪些次数的谐波？主要哪几次？ 单项桥：电流中仅含奇次谐波，主要含1 .3次谐波 整流输出电压：30 30 三相桥：电流中仅含有6k+1（k为正整数）次谐波主要含5、7次谐波 整流输出电压：60 6013、什么是逆变？为什么要逆变？ 把直流电转变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，定义为逆变。当交流侧和电网连接时，这种逆变电路称为有源逆变电路。为了在只有直流电源的情况下给

5、交流用电器供电。14、逆变产生的条件？（1）要有直流电动势（2）要求晶闸管的控制角,使Ud为负值（3）欲实现有源逆变，只能采用全控电路。15、逆变失败 逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出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，这种情况成为逆变失败。 逆变失败的原因：1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确的给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相2）晶闸管发生故障，该断时不断，该通时不通3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失4）换相的欲量角不足，引起换相失败 第四章16、换流：交流电路在工作过程

6、中不断发生电流从一个支路向另一个支路转移四种换流方式 电网换流、负载换流、强迫换流（针对于晶闸管） 器件换流只适用于全控型器件器件换流，强迫换流（自换流）电网换流，负载换流（外部换流） 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。 电压型逆变主要特点： 直流侧为电压源，或并有大电容相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，电流回路呈低阻抗。直流侧电压源有钳位作用，交流输出电压为矩形波，且与阻抗角无关，波形和相位随阻抗而变化。交流侧阻感负载提供无功功率，电容起缓冲作用，逆变桥各桥臂都并联有反馈二极管。 第五章17、直流斩波电路 将直流电变为另一种固定电压或可调电压

7、的直流电，这种将一种直流电变为另一直流电的电路称为斩波电路。18、降压（升压）斩波器工作原理、数量关系计算 降压斩波电路 升压斩波电路 第六章19、交流调压电路原理、电路构成、工作情况 原理：把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出，而不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。 P141P14320、交流调压与交流调功电路的异同 交流调压电路：在每个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，来调节输出电的有效值。 交流调功电路：将负载与交流电源接通几个周期，再断开几个周期，调节通断周波比来调节负载平均功率。 交流调压与交流调功电路的异同 同：电路形式完全相同。 异：控

8、制方式不同。21、晶闸管投切电容器 选择晶闸管投切时刻的原则：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等，这样电容器电压不会产生越变，就不会产生冲击电流。理想情况下希望电容器预先充电电压为电源电压峰值，这是电源电压的变化率为零，电容投切过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。 第七章22、PWM概念、理论基础、波形 PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。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。冲量即指窄脉冲的面积。（面积等效原理，PWM控制技术的重要理论基础）等幅PWM波：由直流电源产生的PWM波不等幅PWM波：由交流电源产生的通常是不等幅PWM波。23、PWM调

9、制法把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。24、单极性和双极性PWM控制法单极性PWM控制方式：在Ur的半个周期内三角形载波只在正极或负极一种极性范围内变化，所得波形也只在单个极性内变化的控制方式。双极性PWM控制方式：在Ur的半个周期内三角形载波正极或负极两种极性范围内变化，所得波形也在两个极性内变化的控制方式25、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同步调制。1） 在基本同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲是固定的，脉冲相位也是固定的。2） 三相PWM逆变电路中通常共

10、用一个三角波载波，且去载波比N为3的整数倍，以使三相输出波形严格对称。3） 使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数4） 逆变电路输出频率很低时同步调制时的载波频率也很低。5） 逆变电路输出频率很高，同步调制时的载波频率也会很高，使开关器件难以承受。26、分段同步调制1）把逆变电路的输出频率范围划分若干个频段，每个频段内都保持载波比N为恒定，不同频段的载波比不同。2）在输出频率高的频段采用较低的载波比，以使载波频率不致过高，在输出频率低的频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低。3）为了防止载波频率在切换点附近来回跳动，在各频率切换点采用了滞后切换的方法。4）同步调制方式比异步调制方式复杂

11、一些，但使用微机控制时还是容易实现的。5）在低频输出时采用异步调制方式，而在高频输出时切换到同步调制方式，这样可以把两者的有点结合起来，和分段同步调制方式的效果接近。27、直流电压利用率是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值和直流电压Ud之比，提高直流电压利用率可以提高逆变器的输出能力。28、梯形波调制方法（思路，原理，波形） P173P17429、线电压控制方式 对两个线电压进行控制，适当的利用多余的一个自由度来改善控制性能，这就是线电压控制方式。 目的是使输出线电压波形中不含低次谐波，同时尽可能提高直流电压利用率，也尽量减少功率器件的开关次数。 控制手段仍是对相电压进行控制，但其控制，

12、目标却是线电压。当控制目标为相电压时称为相电压控制技术。重要课后习题很可能出的计算题：整流电路（三相桥）、斩波电路P96：29 29什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。 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。P161：3、43交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：交流调压电路和交流调功电路的

13、电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。 交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理

14、的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。 交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。4交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？ 答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/31/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时

15、，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。P184：5、85什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？ 答：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。在异步调制方式中，通常保持载波频率fc 固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。 异步调制的主要特点是： 在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。 这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，

16、正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。 而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。 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同步调制。 同步调制的主要特点是： 在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。 当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低

17、时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。 当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。 此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。 分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。8如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？ 答：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。