電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)題一、辨析題要點(diǎn)：1、 由交流到直流的電力變換稱為整流，由直流到直流的電力變換稱為直流斬波，由交流到交流的電力變換稱為交交變頻或交流電力控制，由直流到交流的電力變換稱為逆變。2、 電力電子器件目前專指電力半導(dǎo)體器件，一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。3、 按照器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度，分為以下三類：半控型器件、全控型器件、不可控器件。4、 半控型器件通過控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。器件的關(guān)斷由其在主電路中承受的電壓和電流決定，如晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。5、 全控型器件通過控制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件。如：絕緣柵雙極晶

2、體管（IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistor）電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO，Gate Turn-Off）電力晶體管（GTR，Giant Transistor）12、 不可控器件不能用控制信號(hào)來控制其通斷, 因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。如：電力二極管（Power Diode），只有兩個(gè)端子，器件的通和斷是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。13、 按照驅(qū)動(dòng)電路加在器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)，分為兩類：1）電流驅(qū)動(dòng)型通過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如：門極可關(guān)斷晶閘管（GTO，Gate Turn

3、-Off）和電力晶體管（GTR，Giant Transistor）2）電壓驅(qū)動(dòng)型僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如：絕緣柵雙極晶體管（Insulated-Gate Bipolar TransistorIGBT）電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）14、 電力二極管是以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)，主要特性為不可控的單向?qū)щ娦?。目前常用的電力二極管有普通二極管、快恢復(fù)二極管和肖特基二極管三類。15、 晶閘管的外形有螺栓型和平板型兩種封裝，并在上面引出陽極A、陰極K和門極（控制端）G三個(gè)聯(lián)接端。內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體機(jī)構(gòu)。16、 只有門極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是

4、最精確、迅速而可靠的控制手段。17、 一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓23倍。18、 使用晶閘管時(shí)應(yīng)按實(shí)際電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原則來選取晶閘管，并留一定的裕量，一般取1.52倍。19、 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流叫維持電流 IH，晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流叫擎住電流 IL。通常IL約為IH的24倍。20、 已經(jīng)導(dǎo)通的晶閘管的可被關(guān)斷的條件是流過晶閘管的電流減小至維持電流IH以下。21、 晶閘管的派生器件主要有：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管和光控晶閘管。22、 造成在不加門極觸發(fā)控制信號(hào)即能使晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)的

5、非正常轉(zhuǎn)折，有兩種因素：一是陽極的電壓上升率du/dt太快，二是陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)。23、 電力MOSFET工作在開關(guān)狀態(tài)，既是在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。24、 絕緣柵雙極晶體管是GTR和MOSFET器件技術(shù)的復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，具有好的特性。25、 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。光隔離一般采用光耦合器， 磁隔離的元件通常是脈沖變壓器。26、 抑制過電壓的方法之一是用RC阻容電路吸收可能產(chǎn)生過電壓的能量，并用電阻將其消耗。27、 用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。2

6、8、 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，稱觸發(fā)角或控制角。用表示。29、 晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，叫導(dǎo)通角，用表示。30、 低頻整流電路一般采用相位控制方式，高頻整流電路一般采用PWM控制方式。31、 在整流主電路直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，用來減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。32、 單相全波可控整流電路的特性與單相橋式全控整流電路基本一致，主要的區(qū)別為：?jiǎn)蜗嗳ㄖ挥?個(gè)晶閘管；晶閘管承受的最大電壓為 U2。單相半波可控整流電路中，晶閘管可能承受的最大反向峰值電壓為U233、 單相半控橋電感性負(fù)載電路中，在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管的目的是防止失控

7、現(xiàn)象的產(chǎn)生。34、 驅(qū)動(dòng)電路是電力電子器件主電路與控制電路之間的接口。 35、 三相半波可控整流電路常用共陰極接法。36、 三相半波可控整流電路中將二極管換相時(shí)刻，作為各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，即a =0°的位置，這些點(diǎn)也稱為自然換相點(diǎn)。37、 單相全控橋式整流電阻性負(fù)載電路中，觸發(fā)角的最大移相范圍是180°。38、 單相橋可控整流電路，控制角為a，帶阻感性負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)是0.9cosa39、 三相橋可控整流電路，控制角為a，帶阻感性負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)是0.955cosa40、 三相橋可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依

8、次差60°。41、 三相橋可控整流電路采用兩種脈沖觸發(fā)方法：一種是寬脈沖觸發(fā)，另一種是雙窄脈沖觸發(fā)，其中常用的是雙窄脈沖觸發(fā)。42、 由于整流電路中變壓器漏感的存在，出現(xiàn)了換相重疊角g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。43、 雙反星形可控整流電路設(shè)置電感量為L(zhǎng)p的平衡電抗器是為保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電。其繞組極性相反的目的：消除直流磁通勢(shì)。44、 雙反星形可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)Ud的計(jì)算公式為 ，每只晶閘管導(dǎo)通120°，晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 45、 電力機(jī)車下坡行駛要求整流電路工作在有源逆變方式。全控橋式變流器直流電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)提升重物時(shí)，

9、 U d與 Ed 的關(guān)系為U d> Ed。46、 逆變分為有源逆變和無源逆變兩種。47、 產(chǎn)生逆變的條件有二：1）有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓。（2）晶閘管的控制角a > /2，使Ud為負(fù)值。48、 半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。49、 三相橋整流電路的有源逆變和整流的區(qū)別：控制角 a 不同0<a < p /2時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 p /2< a < p 時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。50、 a>

10、p /2時(shí)的控制角用pab 表示，稱為逆變角。51、 逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。這種現(xiàn)象成為逆變失?。ɑ蚰孀冾嵏玻┠孀兪〉脑颍海?）觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。（2）晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。（3）交流電源缺相或突然消失。（4）換相的裕量角不足，引起換相失敗。52、 兩種最基本的電路是降壓斬波電路和升壓斬波電路。53、 直流斬波電路常用PWM控制方式。54、 交流-交流變流電路：一種形式的交流變成另一

11、種形式交流的電路，可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等。交流電力控制電路：只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率。55、 交流電力控制電路的類型有：交流調(diào)壓電路、交流調(diào)功電路和交流電子開關(guān)。其中交流調(diào)壓電路采用移相控制方式，交流調(diào)功電路和交流電子開關(guān)采用過零通斷控制方式。56、 晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器。單相交交變頻電路由P組和N組反并聯(lián)相控整流電路組成。改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率wo，改變變流電路的控制角a，就可以改變交流輸出電壓的幅值。57、 交交變頻電路輸出正弦波電壓的調(diào)制方法：余弦交點(diǎn)法。58、 交交變頻也稱為直接變頻，交直交變頻也稱為間接變頻。和交直交

12、變頻電路比較，交交變頻電路的優(yōu)點(diǎn)：只用一次變流，效率較高，可方便地實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出波形接近正弦波。缺點(diǎn)是：輸入功率因數(shù)較低，輸入電流諧波含量大。59、 逆變與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變，交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。60、 無源逆變電路換流方式：器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流，器件換流適用于全控型器件，其余三種方式針對(duì)晶閘管。61、 逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種：電壓型逆變電路，電流型逆變電路。電壓型逆變電路的特點(diǎn)：(1)  直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容儲(chǔ)能，直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)； (2)  輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗

13、不同而不同； (3)  阻感負(fù)載時(shí)需提供無功，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管（或續(xù)流二極管）。電流型逆變電路的特點(diǎn)：(1)  直流側(cè)為電流源或串聯(lián)大電感儲(chǔ)能，直流側(cè)電流基本無脈動(dòng)； (2)  輸出電流為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同； (3)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。62、 三相電壓型逆變電路常用180°導(dǎo)電方式，每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。63、 三相電流型逆變電路常用120°導(dǎo)電方式，每個(gè)臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120°，每時(shí)刻上下

14、橋臂組各有一個(gè)臂導(dǎo)通，橫向換流。64、 三相電壓型逆變電路防止同一相上下兩橋臂開關(guān)器件直通采取“先斷后通”的方法。65、 單相并聯(lián)諧振式逆變電路由C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。屬于電流型逆變電路，采用負(fù)載換相方式，要求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓，輸出電流波形接近矩形波，負(fù)載電壓波形接近正弦波。66、 PWM控制的理論基礎(chǔ)是面積等效原理。67、 逆變電路中的PWM波形的產(chǎn)生方法有三大類：計(jì)算法：代表為特定諧波消去法調(diào)制法：異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式和同步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式；工程實(shí)用方法是規(guī)則采樣法。跟蹤控制法：常用的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。若要減小SPW

15、M逆變器輸出電壓基波頻率，可采用的控制方法是減小正弦調(diào)制電壓頻率。改變SPWM逆變器中的調(diào)制比，可以改變輸出正弦波的幅值。采用多重化電壓源型逆變器的目的，主要是為了減小輸出諧波。68、 可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。69、 軟開關(guān)與硬開關(guān)的定義。軟開關(guān)的作用：可降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。70、 軟開關(guān)分類：零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)。71、 軟開關(guān)電路的分類：準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。二、簡(jiǎn)答題：第2章2、3第3章26、29第4章逆變與變頻電路的區(qū)別與聯(lián)系？第6章3、5第7章6、8第8章1看圖分析

16、題：三相整流、逆變電路的繪制；各章主要變流電路中電路元件的作用及整個(gè)電路的原理及功能分析； 計(jì)算題：第2章：例題、課后練習(xí)題4、5（不考慮安全裕量和考慮安全裕量?jī)煞N情況）第3章：例題、練習(xí)題3、5、11、13、14、15、17、27、28重點(diǎn)掌握：（單相橋可控整流電路阻感負(fù)載、三相半波可控整流電路阻感負(fù)載、三相橋式可控整流電路阻感負(fù)載，可能有反電動(dòng)勢(shì)）電路圖、波形繪制與計(jì)算公式（包括整流與逆變，考慮變壓器漏抗影響等）、晶閘管兩端波形分析、移相范圍、晶閘管承受的正反向電壓峰值、換向壓降、換向重疊角、每只晶閘管導(dǎo)通的范圍、整流輸出電壓的脈波數(shù)和脈動(dòng)的頻率。功率因數(shù)計(jì)算：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐纷韪胸?fù)載

17、 三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載 第4章：例題、練習(xí)題5，掌握計(jì)算公式第5章：例題、練習(xí)題2，3，5，重點(diǎn)是基本降壓斬波電路和升壓斬波電路的計(jì)算，注意先判斷負(fù)載電流是否連續(xù)，再計(jì)算。第6章：例題、練習(xí)題2，重點(diǎn)是單相交流調(diào)壓電路阻感負(fù)載，注意a與f的關(guān)系對(duì)電路的影響、計(jì)算公式的變化第7章：例題、練習(xí)題2，掌握電路的工作原理和計(jì)算公式辨析題 判斷下列說法是否正確，并說明理由，1、圖1中若晶閘管的維持電流，給晶閘管門極注入足夠電流，晶閘管能夠?qū)?。圖中E=15V，R=1000。 圖12、 2所示電路是有源逆變電路。 圖23、 晶閘管投切電容器（TSC）中晶閘管用作電力電子開關(guān)。4、 帶續(xù)流二極管的整

18、流電路可以工作在有源逆變狀態(tài)。5、如圖3所示整流電路，電源電壓，輸出開路時(shí)，直流側(cè)輸出電壓，為晶閘管觸發(fā)角。 圖36、 晶閘管帶大電感負(fù)載整流電路中，假設(shè)網(wǎng)側(cè)電壓為基波正弦波，則電網(wǎng)輸出的有功功率為，為晶閘管觸發(fā)角，、分別為整流器交流側(cè)電壓有效值和電流基波有效值。7、對(duì)PWM同步調(diào)制，調(diào)制信號(hào)頻率發(fā)生變化時(shí)，載波頻率可以不變。8、三相半波整流電路，觸發(fā)脈沖位置如圖4所示，觸發(fā)角。圖49、晶閘管整流電路的換流方式是電網(wǎng)換流。10、全控型器件是指通過控制端既可以控制器件的導(dǎo)通，又可以控制器件的關(guān)斷。分析題1、分別畫出V導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)的等效電路，并分析如圖5所示電路是升壓斬波電路，還是降壓斬波電路。圖52、如圖6（a）所示的逆變電路，器件的控制信號(hào)如圖6（b）所示，試分析逆變器輸出電壓波形和輸出電流波形，并分析有哪些方法可以改變逆變器輸出基波電壓有效值。 （a）（b）3、如圖7所示整流電路中，變壓器二次側(cè)相電壓有效值，觸發(fā)角，直流側(cè)電勢(shì)=15