電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

1、電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)題第一章1電力電子技術(shù)定義：是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和限制的技術(shù),是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù),主要用于電力變換.2電力變換的種類(1)交流變直流AC-DC:整流(2)直流變交流DC-AC:逆變(3)直流變直流DC-DC:一般通過(guò)直流斬波電路實(shí)現(xiàn)(4)交流變交流AC-AC:一般稱作交流電力限制3電力電子技術(shù)分類：分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)4.電力電子技術(shù)的誕生1957年美國(guó)通用電氣公司研制出第一個(gè)晶閘管,1904年出現(xiàn)電子管,1947年美國(guó)著名貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造了晶體管.5電子技術(shù)分為信息電子技術(shù)與電力電子技術(shù).信息電子技術(shù)主要用于信息處理,電力電子技術(shù)主要用于電力變

2、換.第2章電力電子器件1、電力電子器件一般工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài).2、在通常情況下,電力電子器件功率損耗主要為通態(tài)損耗,而當(dāng)器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí),功率損耗主要為開(kāi)關(guān)損耗.3、電力電子器件組成的系統(tǒng),一般由限制電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路三局部組成,由于電路中存在電壓和電流的過(guò)沖,往往需添加保護(hù)電路.4、按內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況,電力電子器件可分為單極型器件、雙極型器件、復(fù)合型器件三類.5、電力二極管的工作特性可概括為承受正向電壓導(dǎo)通,承受反相電壓截止.6、電力二極管的主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管.7、晶閘管的根本工作特性可概括為正向電壓門(mén)極有觸發(fā)那么導(dǎo)通、反向電壓那么截止.

3、8、GTO勺多元集成結(jié)構(gòu)是為了便于實(shí)現(xiàn)門(mén)極限制關(guān)斷而設(shè)計(jì)的.10、電力MOSFET勺通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù).11、IGBT的開(kāi)啟電壓UGE(th)隨溫度升高而略有下降,開(kāi)關(guān)速度小于電力MOSFET12、根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件限制端和公共端之間的性質(zhì),可將電力電子器件分為電壓驅(qū)動(dòng)型和電流驅(qū)動(dòng)型兩類.13、屬于不可控器件的是電力二極管,屬于半控型器件的是晶閘管,屬于全控型器件的是GTO、GTR、電力MOSFETIGBT_;屬于單極型電力電子器件的有電力MOSFET屬于雙極型器件的有電力二極管、晶閘管、GTO、GTR屬于復(fù)合型電力電子器件得有IGBT;在可控的器件中,容量最大的是晶閘管,工作頻

4、率最高的是電力MOSFET14、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項(xiàng)根本要求？答：(1)觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率；(2)觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度,脈沖前沿盡可能陡,使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后,陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通；(3)觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步,脈沖移相范圍必須滿足電路要求.15、與信息電子電路中的二極管相比,電力二極管具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)才使得其具有耐受高壓和大電流的水平？答：(1)電力二極管大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),使得硅片中通過(guò)電流的有效面積增大,顯著提升了二極管的通流水平；(2)電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低摻雜N區(qū),也稱漂移區(qū).低摻雜N區(qū)由于摻雜濃度低而接近于無(wú)摻雜的純

5、半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體,由于摻雜濃度低,低摻雜N區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿.16、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓,并在門(mén)極施加觸發(fā)電流脈沖.或：uAK0且uGKQ17、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？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流,即維持電流.要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷,可利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下,即降到維持電流以下,便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷.18.電力電子器件與處理信息的電子器件的區(qū)別：處理電功率遠(yuǎn)大于處理信息的,電力電子器件一般工作

6、在開(kāi)關(guān)狀態(tài),電力電子器件一般由信息電路來(lái)限制,自身功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件第3章整流電路1、電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓和電流成正比且波形相同,在單相半波可控整流電阻性負(fù)載電路中,晶閘管控制角a的最大移相范圍是0-180.2、阻感負(fù)載的特點(diǎn)是流過(guò)電感的電流不能突變,在單相半波可控整流帶阻感負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管的電路中,晶閘管限制角&的最大移相范圍是0-180,其承受的最大正反向電壓均為J2u2,續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為J2U2設(shè)u2為相電壓有效值.3、單相橋式全控整流電路中,帶純電阻負(fù)載時(shí),a角移相范圍為0-180,單個(gè)晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為同2/2和假設(shè)二；帶阻感負(fù)載時(shí),a

7、角移相范圍為0-90,單個(gè)晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為J2u2和J2U2；帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí),欲使電阻上的電流不出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象,可在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器.4、單相全控橋反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載電路中,當(dāng)限制角a大于不導(dǎo)電角承寸,晶閘管白導(dǎo)通角0=7-a-d；當(dāng)限制角a小于不導(dǎo)電角6時(shí),晶閘管的導(dǎo)通角0=7-2&5、電阻性負(fù)載三相半波可控整流電路中,晶閘管所承受的最大正向電壓UFm等于疝2,晶閘管限制角“的最大移相范圍是0-150,使負(fù)載電流連續(xù)的條件為a30U2為相電壓有效值.6、三相半波可控整流電路中的三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差120,當(dāng)它帶阻感負(fù)載時(shí),口的移相范圍

8、為0-90.7、三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載工作中,共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最高的相電壓,而共陽(yáng)極組中處于導(dǎo)通的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最低的相電壓；這種電路口角的移相范圍是0-120,Ud波形連續(xù)的條件是a60o9、電容濾波單相不可控整流帶電阻負(fù)載電路中,空載時(shí),輸出電壓為J5U2,隨負(fù)載加重Ud逐漸趨近于0.9U2,通常設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)取RO1.5-2.5T,此時(shí)輸出電壓為Ug1.253為相電壓有效值,T為交流電源的周期.10、實(shí)際工作中,整流電路輸出的電壓是周期性的非正弦函數(shù),當(dāng)口從0.90.變化時(shí),整流輸出的電壓ud的諧波幅值隨ot的增大而增大,當(dāng)口從90180變化時(shí),整流輸出的電壓ud的

9、諧波幅值隨a的增大而減小.11、逆變電路中,當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)時(shí),這種電路稱為有源逆變,欲實(shí)現(xiàn)有源逆變,只能采用全控電路；對(duì)于單相全波電路,當(dāng)限制角0豆90,使輸出平均電壓Ud為負(fù)值.60小于120的寬脈沖13、要使三相全控橋式整流電路正常工作,對(duì)晶閘管觸發(fā)方法有兩種,一是用大于觸發(fā)；二是用脈沖前沿相差60o的雙窄脈沖觸發(fā).14、什么是可控整流？它是利用晶閘管的哪些特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的？答：將交流電通過(guò)電力電子器件變換成大小可以調(diào)節(jié)的直流電的過(guò)程稱為可控整流.可控整流主要利用了晶閘管的單向可控導(dǎo)電特性.15、什么是逆變失敗？如何預(yù)防逆變失??？答：逆變運(yùn)行時(shí),一旦發(fā)生換流失敗,外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘

10、管電路形成短路,或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián),由于逆變電路內(nèi)阻很小,形成很大的短路電流,稱為逆變失敗或逆變顛覆.預(yù)防逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路,使用性能良好的晶閘管,保證交流電源的質(zhì)量,留出充足的換向裕量角3等.23、單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中,當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí),要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí),要求的晶閘管移相范圍是0180口,當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí),要求的晶閘管移相范圍是090電三相橋式全控整流電路,當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí),要求的晶閘管移相范圍是0120口,當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí),要求的晶

11、閘管移相范圍是090電24、試簡(jiǎn)述三相半控橋式整流電路與三相全控橋式整流電路的特點(diǎn).答：三相全控橋式整流電路采用6只晶閘管構(gòu)成,而三相半控橋式整流電路采用三只晶閘管和三只二極管構(gòu)成；三相全控橋可以工作在有源逆變狀態(tài),而三相半控橋只能工作在整流狀態(tài)；三相半控橋可能會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象,而全控橋不會(huì).第4章逆變電路1當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上稱為有源逆變,當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時(shí)稱為無(wú)源逆變3、在電流型逆變器中,輸出電壓波形為正弦波,輸出電流波形為方波.4、按逆變后能量饋送去向不同來(lái)分類,電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為有源逆變器與無(wú)源逆變器兩大類.5、有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載.6、逆變失敗

12、,是因主電路元件出現(xiàn)損壞,觸發(fā)脈沖喪失,電源缺相,或是逆變角太小造成的.7、有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng).8、什么是逆變失??？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？答：(1)逆變失敗指的是：逆變過(guò)程中因某種原因使換流失敗,該關(guān)斷的器件末關(guān)斷,該導(dǎo)通的器件末導(dǎo)通.從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài),造成兩電源順向聯(lián)接,形成短路.(2)逆變失敗后果是嚴(yán)重的,會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流,損壞開(kāi)關(guān)器件.(3)產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太小；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖喪失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等.9、換流方式各有那兒種？各有什么特點(diǎn)？答：換流方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)

13、斷水平進(jìn)行換流.全控型器件采用此換流方式.電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓,只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可.負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓,當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí),可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流.強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路,給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流.通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn),也稱電容換流.晶閘管電路不能采用器件換流,根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式10、電壓型逆變電路中反應(yīng)二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反應(yīng)二極管?答：在電壓型逆變電路中,當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率,直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用.為了給

14、交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量提供通道,逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管.當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí),電流經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通,而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí),由反應(yīng)二極管提供電流通道.第5章直流-直流變流電路1、直流斬波電路完成的是直流到直流的變換.2、直流斬波電路中最根本的兩種電路是降壓斬波電路和升壓斬波電路.3、斬波電路有三種限制方式：脈沖寬度調(diào)制PWM、頻率調(diào)制和混合型ton和T都可調(diào),改變占空比4、升壓斬波電路的典型應(yīng)用有直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和單相功率因數(shù)校正等.5、升降壓斬波電路呈現(xiàn)升壓狀態(tài)的條件為0.51&為導(dǎo)通比.7、復(fù)合斬波電路中,電流可逆斬波電路可看作一個(gè)升壓斬波電路和一個(gè)降壓

15、斬波電路的組合；多相多重?cái)夭娐分?3相3重?cái)夭娐废喈?dāng)于3個(gè)根本斬波電路并聯(lián).8、根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行限制的方法不同,直流斬波電路可有哪三種限制方式？并簡(jiǎn)述其限制原理.答：1第一種調(diào)制方式為：保持開(kāi)關(guān)周期不變,改變開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton稱為脈寬調(diào)制.簡(jiǎn)稱“PWM調(diào)制.2第二種調(diào)制方式為：保持開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton不變,改變開(kāi)關(guān)周期,稱為頻率調(diào)制.簡(jiǎn)稱為“PFM調(diào)制.3第三種調(diào)制方式為：同時(shí)改變周期T與導(dǎo)通時(shí)間ton.使占空比改變,稱為混合調(diào)制.13、多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn)？答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的根本斬波電路,使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅

16、度減小,對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易,濾波電感減小.此外,多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能,各斬波單元之間互為備用,總體可靠性提升.14、根據(jù)下列圖簡(jiǎn)述升壓斬波電路的根本工作原理.圖中設(shè)：電感L、與電容C足夠大答：當(dāng)V處于通態(tài)時(shí),電源E向電感L充電,設(shè)充電電流為I1,L值很大,I1根本恒定,同時(shí)電容C向負(fù)載供電,C很大,使電容器電壓U0根本不變,設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton,在ton時(shí)間內(nèi),電感L上積蓄的能量為EIton；當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí),E與L同時(shí)向電容充電,并向負(fù)載R提供能量.設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff,在toff時(shí)間內(nèi)L釋放的能量為UO-EI1toff,在一周期內(nèi)L積蓄的能量與釋放的能量相等.

17、可求得:UO=三E,分析不難看出該斬波電路是升壓斬波電路.toff第6章交流一交流變流電路1、改變頻率的電路稱為變頻電路,變頻電路有交交變頻電路和交直交變頻電路兩種形式,前者又稱為直接變頻電路,后者也稱為間接變頻電路.2、單相調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載,其導(dǎo)通限制角a的移相范圍為0-1800,隨口的增大,Uo降低,功率因數(shù),一降低.3、單相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載,當(dāng)限制角=arctan8L/R時(shí),VT1的導(dǎo)通時(shí)間逐漸縮短,VT2的導(dǎo)通時(shí)間逐漸延長(zhǎng).4、根據(jù)三相聯(lián)接形式的不同,三相交流調(diào)壓電路具有多種形式,TCR屬于支路限制三角形聯(lián)結(jié)方式,TCR的限制角1a的移相范圍為900-1800,線電流中所含諧波

18、的次數(shù)為6k1.5、晶閘管投切電容器選擇晶閘管投入時(shí)刻的原那么是：該時(shí)刻交流電源電壓應(yīng)和電容器預(yù)先充電電壓相等.6、把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成可調(diào)頻率的交流電的變流電路稱為交交變頻電路變頻器由整流器、逆變器、間直流環(huán)節(jié)、限制電路四局部構(gòu)成7、單相交交變頻電路帶阻感負(fù)載時(shí),哪組變流電路工作是由輸出電流的方向決定的,交流電路工作在整流還是逆變狀態(tài)是根據(jù)輸出電流方向和輸出電壓方向是否相同決定的.8、當(dāng)采用6脈波三相橋式電路且電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí),單相交交變頻電路的輸出上限頻率約為_(kāi)20Hz_.9、三相交交變頻電路主要有兩種接線方式,即公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式,其中主要用于中等容量的交

19、流調(diào)速系統(tǒng)是公共交流母線進(jìn)線方式.11、交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同,二者的區(qū)別在于限制方式不同.交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行限制.而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波,再斷開(kāi)幾個(gè)周波,通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率.交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光限制如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光限制及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng),也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速.在供用電系統(tǒng)中,還常用于對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié).此外,在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中,也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓.如采用晶閘管相控整流電路,高電壓小電流可控直流電