科技大學電力電子學考試提綱

科技大學電力電子學考試提綱電力電子學課程復習提綱第1章電力電子變換和控制技術導論1.3開關型電力電子變換的基本原理及控制方法4類基本變換器的定義、變換原理、基本推導、控制方式、重要概念

1.5開關型電力電子變換器的領域（兩大類）電力變換電源:VVVF電源，UPS電源、直流輸電、 ：page299：1、3、5、9電力補償器:page3161、2、3、41.4開關型電力電子變換器基本特性（5條共性，見下頁）1.1電力技術、電子技術、電力電子技術的研究對象（定義）:“交叉”與“倒三角形”page3。2電子電子變換器5條基本特性一組開關電路，vo(t)=+vi,-vi,0;vo(t),ii(t)不可能是理想波形而含有諧波，需濾波。高頻PWM控制，改善特性和經濟性。vo(t),ii(t)波形采用傅立葉分析較方便。使vo(t),ii(t)波形對稱分布并具有周期性，可消除偶次諧波，表達式較簡潔。3第2章半導體電力開關器件（配合7.1,7.3,7.4,8.1）6種常用的半導體開關器件的基本工作原理和外特性：二極管D雙極結型電力三極管BJT（半導體電力三極管）晶閘管（Thyristor）=SCR(半控、)可關斷晶閘管GTO電力場效應晶體管P-MOSFET絕緣門極雙極型晶體管IGBT（擎住效應）模塊：p49-514重要內容開通、關斷條件控制及驅動信號的特點（驅動電路完成），工作特性（靜態(tài)：伏安特性開關特性＝》硬、軟開關技術）使用參數(shù)（電壓、電流額定值的定義），如二極管、晶閘管額定電流IR＝允許的電流有效值Irms/1.57，例2-15第3章直流－直流變換器

3.1Buck變換器電路結構和降壓原理導通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT導通，D截止，iL上升:（3-7）式T截止，D導通，iL下降:（3-9）式輸出電壓脈動:（3-12）式電流連續(xù):變壓比M＝Vo/Vs＝D,Vo=DVs電流不連續(xù):變壓比M＝Vo/Vs>D,Vo>DVs參見（3－18）式及說明，D+D1<1（配合7.3，7.4，8.1）把硬軟開關的概念，開關軌跡，開關特性，元件的安全工作區(qū)等概念弄清楚6第3章直流－直流變換器

3.2直流-直流升壓變換器變換器):電路結構和升壓原理導通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT導通，D截止，iL上升:(3-31）式，C對R放電；T截止，D導通，iL下降:(3-32）式，iL對C充電，并對R供電輸出電壓脈動:（3-37）式電流連續(xù):變壓比M＝Vo/Vs＝1/(1-D)；Vo=Vs/(1-D)電流不連續(xù):變壓比M＝Vo/Vs>1/(1-D);Vo>Vs/(1-D)參見（3－41）式及說明73.5四象限直流－直流變換器對直流電機電樞供電83.6帶隔離變壓器的直流－直流變換器（定義：單端、正激、反激、磁通復位）變壓器的分析是關鍵，變壓器的作用有哪些？＝＝對比9.6反激式不能空載運行的原因？元件的反壓？（3－108）式電流連續(xù)的條件？(3-105)式3.5多相、多重DC－DC變換器（僅掌握概念）9第4章直流－交流變換器4.1逆變器的類型和性能指標逆變器的類型：依據(jù)直流電源的類型，可分為電壓型（VSI）和電流型(CSI)。依據(jù)輸出交流電壓的波形，可分為CVCF正弦波逆變器和方波逆變器，VVVF逆變器。依據(jù)逆變電路結構的不同可分為單相半橋、單相全橋、推挽式、三相橋式逆變器。依據(jù)開關器件及其關斷（換流）方式的不同可分為自關斷(用全控型開關)、強迫關斷（換流）、交流電源電勢換流逆變器（有源逆變器）、負載反電勢或負載諧振換流逆變器輸出波形性能指標：諧波系數(shù)HF：式4-1總諧波系數(shù)THD：式4-2，畸變系數(shù)DF：式4-5

104.2電壓型單相方波逆變電路T1、T4通態(tài)時，不一定有電流T1、T4斷態(tài)時，不一定有電壓T1、T4通態(tài)時，若ia為正，則T1、T4導電。若ia為負，則D1、D4導電。Vab(t)（公式4-7）單脈沖調制的作用？何時無3次諧波？114.3.2正弦脈沖寬度調制SPWM基本原理P99圖4.8，沖量等效原理－面積等效原理4.3.3單極性正弦脈沖寬度調制SPWMP101圖4.94.3.4雙極性正弦脈沖寬度調制SPWM正弦調制參考波vr(t),幅值Vrm，頻率fr高頻載波三角波vc(t),幅值Vcm，頻率fc載波比N＝fc/fr,調制比M＝Vrm/VcmM<1，Vrm<Vcm,V1m=MVDM＝1，Vrm＝Vcm，V1mmax=VD諧波抑制：2p－1以下（單極性）電壓利用率問題P107圖4.1012（續(xù)2）134-3-4雙極性正弦脈寬調制BSPWM(續(xù)1)144.4三相180度導電逆變器P112圖4.13，開關管180度導電，任何時候三管導電各相對電源中點電壓va0,vb0,vc0為幅高Vd/2，180度方波線電壓為120度方波，幅值為Vd基波線電壓幅值4.5三相SPWM逆變器P116圖4.15基波線電壓幅值的最大值為：與120度方波線電壓基波幅值的比值為：輸出電壓大小可控(改變Vrm)，頻率可控(改變fr)，相位可控(改變fr的相位)4.8大容量逆變器的復合結構12階梯波24階梯波15第5章交流－直流變換器5.1整流器的類型和性能指標（p139）5.2不控整流 5.2.3單相橋式不控整流（p141，圖5.3） 整流電壓（5－11式） 5.2.4三相半波不控整流（p142,圖5.4） 整流電壓（5－12式） 5.2.5三相橋式不控整流（p143,圖5.5）

整流電壓（5－13式） 整流電壓6脈波，交流電流120度方波5.2.6電容濾波的不控整流（電容的影響：輸入電流畸變，輸出電壓不再滿足5－13式＝》有源功率因數(shù)校正可改善電流波形）165.3單相橋式相控整流電路（p149，圖5.8）概念：page148－149 相控整流時，整流電壓、電源交流電流、功率因數(shù)都與負載性質、大小及觸發(fā)控制角有關。電流連續(xù)和不連續(xù)時，整流電壓和交流電流的表達式也不同。電阻、電感、反電勢負載感性負載電流連續(xù)導電180度時，整流電壓（5－48式） 電流不連續(xù)時，導電角<180度，整流電壓（5－37式） 這時觸發(fā)角 阻抗角與導電角的關系（5－45式） 電感L越大，負載電流越大，電流越容易連續(xù)5.4三相半波相控整流電路（p161，圖5.15） 整流電壓三脈波（5－67式）電源交流電流單向120度方波5.6三相全控橋6脈波整流電路（p162，圖5.16）觸發(fā)脈沖要求； 感性負載電流連續(xù)時，整流電壓為（5－73式）175.6整流電路中交流電路電感對整流特性的影響（p170，圖5.25）18考慮換相重疊時的整流電壓195.9相控有源逆變電路（p183，圖5.30）逆變角的定義，逆變產生條件，安全移相范圍205.9.4晶閘管相控有源逆變的應用（P187，圖5.32）串極調速，直流輸電5.10相控整流及有源逆變晶閘管觸發(fā)控制5.11含有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)的單相高頻整流page193圖5.36，p194圖5.37的工作原理21第6章交流－交流變換器

6.2單相交流電壓控制器（P203，圖6.2）

電阻負載、電阻電感負載有效控制角范圍計算題6-1：6.3三相交流調壓器兩種導電模式：觸發(fā)脈沖的要求：控制角的起點，移相范圍：與三相橋式整流的差別22第7章輔助元器件和系統(tǒng)7.1驅動器比較六種開關器件需要不同的驅動電壓或電流，控制其通、斷狀態(tài)；光耦隔離、變壓器隔離7.2過流過壓保護（p228，圖7.8），（p228，圖7.9）7.3開關器件的開通、關斷過程與安全工作區(qū)開關過程中，Io＝iT＋iD恒定不變，只要iD不為0，D導通，VD＝07.3.1線路電感為0時，開關器件的開通、關斷過程7.3.2線路電感不為0時，開關器件的開通、關斷過程7.4緩沖器、開關軌跡（p236，圖7.12）關斷緩沖，與T并聯(lián)C，使vT在關斷過程中緩慢上升臨界關斷緩沖時， 開通緩沖，與T串聯(lián)L，使iT上升時，vT不大7.5控制系統(tǒng)237.6.濾波器要消除頻率為的電壓、電流諧波，應使諧振頻率

濾波器的設計應使：24第8章軟開關變換器

8.1硬開關的開關損耗

iTBLfVD+VT-AIf=IoCfTDIoVovTiTVDIottritfitfvtrv開通關斷vTvTvTiTiTiTiT,vT圖8.1DC/DCBuck變換器硬開關特性0(c)開關軌跡iTCBAvT258.1軟開關特性圖8.2零壓開通，零流關斷及軟開通，軟關斷過程(a)零壓開通，零流關斷波形Poff=0零壓開通Pon=0

ttVgvTiT零流關斷vT(b)軟開通，軟關斷波形圖Pon

tvTVgiTPTPoff軟開通軟關斷

tvT268.7零電流關斷（ZCS）、零電壓開通(ZVS)對比27第9章多級開關型變壓、變頻電源9.1AC/DC—DC/AC變壓、變頻VVVF電源

交流－直流變換器三相橋式PWM逆變器~+-dVsVsfsi1V1f交流電動機圖9.2異步電動機變壓、變頻電源供電控制系統(tǒng)框圖289.2AC/DC—DC/AC恒壓、恒頻不間斷電源CVCF-UPS（Uninterruptilepowersupply)

在線互動：雙變流器串、并聯(lián)補償式UPS在線式UPS后備式UPS(熱、冷)299.3晶閘管相控整流—有源逆變的直流輸電系統(tǒng)

309.4具有中間交流環(huán)節(jié)的硬開關直流電源

半橋型DC/AC—AC/DC直流電源

電容中點B電位浮動，使變壓器繞組上正負半周中電壓－時間積分值，即伏－秒值正負平衡319.4.2全橋型DCAC－ACDC中間交流環(huán)節(jié)的直流電源

圖9.7全橋型DC/AC—AC/DC直流電源329.5*具有中間交流環(huán)節(jié)的軟開關直流電源

圖9.9移相全橋零電壓開關DC/AC—AC/DC直流電源339.6交流電源供電的AC/DC—DC/AC—AC/DC三級變換直流電源在交流電源供電時，如需對直流負載供電，可采用的電力變換方案有：圖9.10交流供電時各種直流電源方案

34第10章電力電子開關型電力補償、控制器10.1晶閘管開關型阻抗補償控制器10.1.1晶閘管投、切電容器TSC（ThyristorSwitchedCapacitor）10.1.2晶閘管相位控制電抗器TCR（ThyristorPhase ControlledReactor）10.1.3晶閘管