簡(jiǎn)答題電力電子課后答案

1、電力電子器件的特征：電力電子器件所能處理電功率的大小；因?yàn)樘幚淼碾姽β瘦^大，為了 減小本身的損耗，提高效率，電力電子器件一半都工作在開關(guān)狀態(tài)；實(shí)際應(yīng)用中電力電子器 件往往需要信息電子電路來控制。分類：電真空器件和半導(dǎo)體器件使晶閘管導(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，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：0 且 gk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晶閘管的電流降到 接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維

2、持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷額定電壓：取晶閘管的Udrm（斷態(tài)重復(fù)峰值電壓）和Urrm（反復(fù)重復(fù)峰值電壓）中較小的 標(biāo)準(zhǔn)作為該器件的額定電壓。額定電流：晶閘管在環(huán)境溫度為40攝氏度和規(guī)定的冷卻狀態(tài) 下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值可派生器件：快速/雙向/逆導(dǎo)/光控晶閘管全控型器件有哪些：門極可關(guān)斷晶閘管（GTO），電力晶體管（GTR），電力場(chǎng)效應(yīng)晶體 管（電力MOSFET），絕緣柵雙極晶體管（IGBT）3電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路 簡(jiǎn)單。開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，

3、工作頻率 高，不存在二次擊穿問題。電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電 子裝置電力器件按照其能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度分為：半控型器件，全控型器件，不可 控器件。整流電路按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱位觸發(fā)延時(shí)角。 導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱位導(dǎo)通角。相位控制方式：通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式。換相重疊角：換相過程持續(xù)的時(shí)間用電角度r表示。平衡電抗器的作用：保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電，每組承擔(dān)一半負(fù)載。整流電路多重化的目的：一是可以使裝置總體的

4、功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn) 生的諧波和無功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。變壓器漏感對(duì)整流電路的影響：出現(xiàn)換相角，整流輸出電壓平均值降低；整流電路的工作狀 態(tài)增多；晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通；換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn) 生正的di/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，稱 為干擾源。逆變：把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程。有源逆變電路常用于直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸 電等方面。逆變的分類：有源逆變：交流側(cè)和電網(wǎng)連接無源逆變：交流側(cè)和負(fù)載相連。逆變的條件：1要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性需和晶閘管導(dǎo)通方向

5、一致，其值應(yīng)大于變流器直流 側(cè)的平均電壓。2要求晶閘管的控制角90度，使Ud為負(fù)值（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。欲實(shí) 現(xiàn)有源，只有全控電路）什么是逆變失??？如何防止逆變失??？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)通過晶閘管電路形成短路，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；逆變角不能等于零，而且不能太小，必須限制在某一個(gè)允許的最 小角度內(nèi)。逆變失敗的原因：觸發(fā)電路不可靠，不能適時(shí)準(zhǔn)確的給各晶閘管分配脈沖。晶閘管發(fā)生發(fā)生 故障。逆變工作

6、時(shí)，交流電源發(fā)生缺相或突然消失A=0時(shí)，功率因數(shù)等于1，隨著a的增大，輸入電流滯后于電壓且發(fā)生畸變，功率因數(shù)也逐 漸降低。觸發(fā)電路與主電路的同步是要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。 三相全控橋提供雙脈沖：適用于兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路，要求觸發(fā)電路輸出功率小。換流方式各有那幾種？各有什么特點(diǎn)？答：換流（電流從一個(gè)之路向另一個(gè)之路轉(zhuǎn)移的過程）方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(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。單相交流調(diào)壓電路和 采用相控方式的交-交變頻電路都是換相電流。負(fù)載換流：由負(fù)載提供

7、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)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)迫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電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈 現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗 角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù) 載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的 無功能量提供通道，逆

8、變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。脈寬調(diào)制是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的 獲得所需的波形。單極性PWM和雙極性PWM的區(qū)別：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單 一的極性，所得的PWM波形在半個(gè)周期中也只有在單極性范圍內(nèi)變化稱為單極性PWM控 制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個(gè)周期中有正有負(fù)， 則稱為雙極性PWM控制方式。異步調(diào)制:載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式；同步調(diào)制:載波比載波頻率與調(diào)制信 號(hào)頻率之比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)載波和信號(hào)波保持同步的方式。硬開關(guān)：開關(guān)元件在電壓很高或電流很大的條件下，在門極的控

9、制下開通或關(guān)斷，其典型的 開關(guān)過程中，電壓，電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，因此導(dǎo)致了開關(guān)損耗，而且電壓和電流的 變化很快，波形出現(xiàn)了明顯的過沖，這導(dǎo)致了關(guān)斷噪聲的產(chǎn)生，具有這樣的開關(guān)過程的開關(guān) 稱為硬開關(guān)。通過在硬開關(guān)電路中增加很小的電感，電容，等諧振元件，構(gòu)成輔助換流網(wǎng)絡(luò)， 在開關(guān)過程前后引入諧振過程，開關(guān)開通前電壓先降為零，或關(guān)斷前電流先降為零，就可以 消除開關(guān)過程中電壓，電流的重疊，降低他們的變化率，從而大大較小甚至消除損耗和開關(guān) 噪聲，這樣的電路稱為軟開關(guān)電路，具有這樣開關(guān)過程的開關(guān)稱為軟開關(guān)。軟開關(guān)電路分類：根據(jù)電路中主要的開關(guān)元件開通及關(guān)斷時(shí)的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關(guān)電 路分為零電壓電

10、路和零電流電路兩大類。根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開關(guān)電路分為準(zhǔn) 諧振電路，零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。驅(qū)動(dòng)電路的任務(wù)：將信息電子電路傳來的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子 器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)緩沖電路作用：抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓,du/dt或者過電流和di/dt減小器件的開 關(guān)損耗。緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖短路和開通緩沖電路。晶閘管整流電路為什么要進(jìn)行過電壓保護(hù)：晶閘管有一定的耐壓能力，電壓過大會(huì)使晶閘 管損壞；過電壓可能發(fā)生的原因：外因（操作過電壓，雷擊過電壓）。內(nèi)因（換相過電壓， 關(guān)斷過電壓）電壓型逆變電路？電流型逆變電路？二者各有什

11、么特點(diǎn)。答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路， 直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。串聯(lián)晶閘管的應(yīng)用中應(yīng)采用的措施：選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。（此外可采用電阻均 壓）。還可以采用RC并聯(lián)支路作功態(tài)均壓。并聯(lián)晶閘管應(yīng)用中應(yīng)采取的措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用均流電抗器。并聯(lián)可 以承受較大的電流晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足條件：觸發(fā)脈沖寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅 度。所提供觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓，電流在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域內(nèi)。 應(yīng)有良好的扛干擾性能，溫度穩(wěn)定性及主電路的電氣隔離。三相橋式半空整流電路的失控現(xiàn)象

12、:單相半橋橋式整流電路帶大電感性負(fù)載時(shí)，雖本身有自 然續(xù)流的能力，似乎不需要另接續(xù)流二極管。但在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)突然把控制角增大到180 度以上或突然切斷觸發(fā)電路時(shí)，會(huì)發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通，兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的 現(xiàn)象，此時(shí)觸發(fā)信號(hào)對(duì)輸出電壓失去了控制作用，我們把這種現(xiàn)象稱為失控。失控現(xiàn)象在使 用中是不允許的，為消除失控，帶電感性負(fù)載的半控橋式整流電路還需另接續(xù)流二極管VD 晶閘管并聯(lián)，串聯(lián)的好處：當(dāng)晶閘管的額定電壓小于實(shí)際要求時(shí)，可以用兩個(gè)以上同型號(hào)相 串聯(lián)，大功率晶閘管裝置中，常用多個(gè)器件并聯(lián)來承擔(dān)較大的電流，這樣就具有電流自動(dòng)均 衡能力。降壓斬波工作原理：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一

13、段時(shí)間，由電源E向L,R,M供電，在 此期間，u0=E，然后使V關(guān)斷一段時(shí)間，此時(shí)電感通過二極管VD相R M供電，u0=0。一 個(gè)周期內(nèi)的平均電壓u0=輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。升壓斬波工作原理：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E 向電感L充電，充電電流基本恒定為II，同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大， 基本保持輸出電壓為U0，設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為Ellton， 當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C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，則在此期間電感L釋放的能量為（U0-E）IlToffo當(dāng)電路工作穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中 電感L積蓄的能量與釋放的能量相等。即?；?jiǎn)得u0= （T/Toff） E,輸出電壓高于電源電