部分學(xué)校電子電力電子復(fù)習(xí)綱要章

1、2014級(jí)電氣電子電力電子復(fù)習(xí)綱要第一章：緒論 1、什么是電力電子技術(shù)？ 參考：P1【答案示例】：電力電子技術(shù)就應(yīng)用于電力領(lǐng)域的是電子技術(shù)，是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。它包括：電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩大分支。2、電力變換的種類？ 共4類：參考P1 交流變直流(整流)、直流變交流（逆變）、直流變直流（直流斬波）、交流變交流（交流電的控制變頻變相）3、電力電子技術(shù)和信息電子技術(shù)關(guān)系？ 參考P2及第一章課件【答案示例】（1）區(qū)別：電路功能和應(yīng)用的目標(biāo)不同：信息電子技術(shù)：傳遞和處理信息；電力電子技術(shù)：控制電能轉(zhuǎn)化應(yīng)用 元件參數(shù)及應(yīng)用的環(huán)境不同 信息電子技術(shù)：工作電壓低，工作電

2、流小電力電子技術(shù)：工作電壓高，工作電流大。信息電子技術(shù)中，晶體管可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可在放大狀態(tài)。 電力電子技術(shù)中，元件只能工作在開關(guān)狀態(tài)， （2）聯(lián)系：二者同根同源，器件制造技術(shù)的理 論基礎(chǔ)是一樣的,大多數(shù)工藝也相同。：電路工作原理和分析方法基本相同。：兩者無嚴(yán)格界限：電力電子電路中包含信息電子電路，某些信息電子設(shè)備中也包含電力電子電路，在許多設(shè)備中兩者同時(shí)應(yīng)用。 注：按課本答亦可。第二章：電力電子器件1、電力電子器件特征。 P1011 1）電力電子處理電功率的大小 ，也就是承受電壓和電流的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 2）因?yàn)樘幚淼碾姽β瘦^大，為了減少本身的損耗，提高效率，電力電子

3、器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。導(dǎo)通是阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，而電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于短路，電流幾乎為零，而管子兩端的電壓由外電路決定；就想普通晶體管的飽和與截止?fàn)顟B(tài)一樣。 3）在實(shí)際應(yīng)用中，電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。 4）盡管工作在開關(guān)狀態(tài)，但是電力電子器件自身的功率消耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，在器件封裝上比較講究散熱設(shè)計(jì)，而且工作時(shí)需要安裝散熱器。2、電力電子器件系統(tǒng)組成。 P11圖要點(diǎn)提示: 由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和以器件為核心的主電路構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。廣義上人們往往將檢測(cè)電路和驅(qū)動(dòng)電路這些主電路以外的都?xì)w為控制電路，從而粗粗略地說，電力電電子系統(tǒng)是

4、由主電路和控制電路組成的。3、按器件被信號(hào)控制程度，電力電子器件分哪幾類？ P12要求按器件被信號(hào)控制程度分：半控型器件（晶閘管）、全控型器件（絕緣柵雙極晶體管、電場(chǎng)效應(yīng)晶體管）、不可控器件（電力二極管），按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)分（2類）：電流驅(qū)動(dòng)型、電壓驅(qū)動(dòng)型。4、電力二極管與普通信息電路中二極管的異同。 P15。 要點(diǎn)提示:垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，提高通流能力； PiN結(jié)構(gòu)，增加N低摻雜區(qū)提高耐反壓能力。6、電力二極管主要參數(shù)（共6個(gè)）及含義。 P1718 1）正向平均電流IF（AV） 2）正向壓降UF 3）反向重復(fù)電壓URRM 4）最高工作結(jié)溫TJM 5）反向恢復(fù)時(shí)間TRR 6）浪涌電流IFSM7、電

5、力二極管主要類型。 提示:封裝不同分: 塑封、螺旋、平面陶瓷3類。 按性能不同分3類，參考P199、晶閘管正常工作特性 P211）靜態(tài)特性：承受反向電壓時(shí)，無論是否有觸發(fā)電流，都不會(huì)導(dǎo)通。正向電壓時(shí)，僅有觸發(fā)電流時(shí)才開通。導(dǎo)通后，門極失去作用，不論是否有觸發(fā)電流保持到同11、晶閘管靜態(tài)電壓、電流； 動(dòng)態(tài)開關(guān)時(shí)間參數(shù)及含義。 P2324 【答案示例】 (一)、電壓定額：1、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM：允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓2、反向重復(fù)峰值電壓URRM：允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。3、通態(tài)正向平均電壓UT（VA）：導(dǎo)通狀態(tài)下陽、陰極間的電壓降平均值。(二)、電流定額：1、通態(tài)平均電流

6、 IT(AV）：允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。2、最小維持電流IH：維持導(dǎo)通所必需的最小電流。3、擎住電流 IL：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。4、浪涌電流 ITSM：電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流。(三)、開通時(shí)間tgt：開通過程所用時(shí)間；關(guān)斷時(shí)間tqt：關(guān)斷過程所用時(shí)間； 注: 若不要求含義，僅列出參數(shù)即可。 12、晶閘管派生器件（4個(gè)）基本特性 P242513、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 參考習(xí)題答案。14、維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？參考習(xí)題答案。15.試列舉你知道的電力電子器件，并

7、從不同角度對(duì)這些器件分類。目前常用的全控型電力電子器件有哪些？【答案示例】已學(xué)過的電力電子器件：電力二極管，晶閘管，IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET按能被控制信號(hào)拴制的程度分為三類：不可控器件、半控器件、全控器件。 按加在控制端控制信號(hào)的性質(zhì)分兩類：電壓控制型器件、電流控制型器件。 按加在控制端控制信號(hào)的波形分兩類：脈沖觸發(fā)型、電平控制型。按器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參于導(dǎo)電的情況分三類：?jiǎn)螛O型器件、雙極型器件、復(fù)合型器件。目前常用的全控型電力電子器件有：IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET16、什么叫功率模塊？什么功率集成電路？?jī)烧哂泻螀^(qū)別？【答案示例】將多個(gè)相同的電力電子

8、器件或多個(gè)相互配合使用的不同電力電子器件封裝在一個(gè)模塊中，這種模塊叫功率模塊；如果將電力電子器件與邏輯、控制、保護(hù)、傳感、檢測(cè)、自診斷等信息電子電路集成在一個(gè)芯片上，稱為功率集成電路。兩者區(qū)別在于：后者有控制、保護(hù)、傳感、檢測(cè)、自診斷等功能，已構(gòu)成電力電子工作系統(tǒng)，前者僅是工作系統(tǒng)中主電路部分功率器件的集成。17、畫出下列電力電子器件電氣符號(hào)，標(biāo)出各引出電極。電力二極管 晶閘管 IGBT GTO GTR 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管。18、IGBT結(jié)構(gòu)和性能有何特點(diǎn)？ 要點(diǎn)提示:結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：也是三端器件，具有柵極 G、集電極 C和發(fā)射極E三個(gè)引線端，其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化等效為雙極型晶體管和MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)

9、構(gòu)。性能有何特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn):開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。缺點(diǎn):開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTO參考習(xí)題答案(王兆安主編第五版)第三章：整流電路一、補(bǔ)充思考題:1、整流電路分類【答案示例】按組成器件不同整流電路分為：不可控、半控和全控三種；按電路結(jié)構(gòu)分為：橋式和零式電路；按交流輸入相數(shù)分為：?jiǎn)蜗嗪投嘞嚯娐?；按變壓器二次電流方向是單向或雙向又分：為單拍和雙拍電路。 2、畫出單相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)，電路圖 輸出電壓、電流波形晶閘管端電壓波形。 參考圖313、單相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)， 控制角移項(xiàng)范

10、圍多大？ 晶閘管承受的最高正反向電壓多少？ 寫出輸出電壓平均值計(jì)算式。晶閘管是如何關(guān)斷的？ 參考P444、單相半波可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)，無續(xù)流管時(shí)，和電阻負(fù)載時(shí)比，輸出電壓ud、負(fù)載電流id、導(dǎo)通角有何不同？加續(xù)流二極管前后輸出電壓ud、負(fù)載電流id、導(dǎo)通角有何變化？ 參考P46晶閘管是如何關(guān)斷的？ 【答案示例】無續(xù)流管時(shí)，和電阻負(fù)載時(shí)比: 輸出電壓ud出現(xiàn)負(fù)值，平均值減少。負(fù)載電流id: 從0開始，波形與電壓波形不同且相位落后于電壓。導(dǎo)通角: 180°，和電阻負(fù)載時(shí)比有所增大，當(dāng)=90°時(shí)，=180°加續(xù)流二極管前后輸出電壓ud波形和導(dǎo)通角與電阻負(fù)載時(shí)相同，電

11、感足夠大時(shí)，負(fù)載電流id變連續(xù)。 參考P46有續(xù)流管電源電壓過零時(shí)，無續(xù)流管id降到零時(shí)，晶閘管端電壓變零自然關(guān)斷。 5、單相橋式全控整流電路電阻負(fù)載時(shí)：畫電路圖， 畫出輸出電壓、電流、變壓器二次繞組電流及晶閘管端電壓波形，晶閘管承受的最高正反向電壓、電移相范圍、輸出電壓平均值各是多少？晶閘管是如何關(guān)斷的？(電源電壓過零時(shí)，自然關(guān)斷) 參考P476、單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)：晶閘管輸出電壓、電流波形及移相范圍，和電阻負(fù)載比有何變化？ 參考P48、49【答案示例】電壓波形：出現(xiàn)負(fù)面積。 輸出電流波形：變?yōu)榻咏本€。 移向范圍：小于0180° L足夠大時(shí)，變?yōu)?90°7、

12、單相全波整流電路：和單相橋式全控整流電路相比，電路有何特點(diǎn)？ 要點(diǎn)提示: 聯(lián)系，從直流輸出端和交流輸入端看基本一致。 區(qū)別，共3處。 參考P518、畫出三相半波可控整流電路電阻負(fù)載電路圖和= 0°時(shí)ud iVT1 uVT1波形圖，并回答： 起始點(diǎn)怎樣規(guī)定的？自然換向點(diǎn)在何處？ 電阻負(fù)載時(shí)最大移項(xiàng)范圍；各晶閘管觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)順序；各觸發(fā)信號(hào)間 隔相位角；在= 0°、= 30°、= 60°、= 90°時(shí)，各晶閘管導(dǎo) 通角分別是多少？ ud 在什么條件下波形連續(xù)？ 30°和 30°時(shí)，晶閘管關(guān)斷方式有何不同？ 參考P53、549、寫

13、出三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)，輸出電壓Ud、負(fù)載平均電流Id、晶 閘管承受的最高正向電壓UFM、最高反向電壓URM表達(dá)式。參考P5510、三相半波可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)：若L很大，當(dāng) 30°時(shí)，和電阻負(fù)載 時(shí)比較，輸出電壓ud波形有何變化？移相范圍有何變化？參考P55 提示: ud波形出現(xiàn)負(fù)值，移相范圍變?yōu)? - 90°。11、寫出三相半波可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)：變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值、晶閘管的額定平均電流、晶閘管最大正反向電壓峰值表達(dá)式。參考P56 12、三相半波可控整流電路最大的缺點(diǎn)是什么？ 參考P56中 13、畫出三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載的電路圖，

14、分析如下問題： = 0°時(shí)，輸出電壓ud、晶閘管VT1中電流iVT1、晶閘管VT1端電壓uVT1波形。 參考: 圖3-19。 = 0°時(shí)，觸發(fā)信號(hào)對(duì)晶閘管觸發(fā)順序；各觸發(fā)脈沖間隔電角度多少？共陰極組VT1、VT3、VT5中和共陽極組VT4、VT6、VT2中各管的觸發(fā)脈沖差多少度？同一相上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差多少度？每只晶閘管導(dǎo)通角度多少？ 參考: 57頁下段。移相范圍多大？ (參考: 59頁下段。0°-120°) 分析變壓器二次繞組每相電流波形。 參考: 圖3-20中ia14、三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載

15、時(shí)： 移相范圍多大？ (提示:0°-90°) L足夠大時(shí)整流輸出電流id和變壓器二次繞組電流ia波形有何變化？(提示: id變接近直線，ia變正負(fù)各寬120°，前沿相差180°矩形波) 寫出60°時(shí)，整流輸出電壓平均值表達(dá)式。(提示: 式3-26) 寫出輸出電流平均值為Id 和當(dāng)整流變壓器星形接法、帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流有效值表達(dá)式。(提示: 式3-28) 參考P59、60、6115、電力電子設(shè)備中的無功功率和諧波對(duì)公用電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生哪些負(fù)面影響？參考P69 16、0°時(shí)，整流電壓、電流中的諧波有何規(guī)律？參考P7517、列出下列整

16、流電路電路的起點(diǎn)位置、移相范圍及和導(dǎo)通角關(guān)系。單相半波電阻負(fù)載 單相橋式阻感負(fù)載 三相半波電阻負(fù)載【答案示例】單相半波電阻負(fù)載：起點(diǎn)位置：交流電壓過0變正點(diǎn)；移相范圍：0-180°；和導(dǎo)通角關(guān)系：+=180°單相橋式阻感負(fù)載：起點(diǎn)位置：交流電壓過0點(diǎn)；移相范圍：0-90°；和導(dǎo)通角關(guān)系：與無關(guān)，均為180°三相半波電阻負(fù)載：起點(diǎn)位置：三個(gè)相電壓正半周交點(diǎn)，即，自然換相點(diǎn)處； 移相范圍：0-150°。和導(dǎo)通角關(guān)系：+=150° 二、課本P95 P96 思考題:18 19 24 26 29 30題 答案見習(xí)題答案(王兆安主編第五版)三、電路及波形: 畫出下列電路圖、輸出電壓和晶閘管電壓波形圖，標(biāo)出輸出電壓、電流方向。 1、單相半整流電路電阻負(fù)載的電路圖