电力电子技术课程自学辅导资料

1、电力电子技术课程自学辅导资料二一一年十二月电力电子技术课程自学进度表教材：电力电子技术（第4版） 教材编者：王兆安等 出版社： 机械工业出版社 出版时间：2002年周次学习内容习题作业测验作业学时自学重点、难点、基本要求1绪论4基本要求：掌握电力电子技术的概念，了解电力电子技术发展经历了哪些阶段，了解电力电子技术的主要应用领域。2第1章 电力电子器件1.1电力电子器件概述8基本要求：了解电力电子器件的发展、分类与应用，理解和掌握电力二极管的工作原理、电气特性和主要参数。重点：掌握电力二极管的电气特性。1.2不可控器件-电力二极管31.3 半控型器件晶闸管P42-1，2，3，48基本要求：理解和

2、掌握晶闸管的工作原理、电气特性和主要参数。重点：掌握晶闸管的电气特性。41.4 典型全控器件1.5其他新型电力电子器件P42-5，9 6基本要求：理解和掌握GTO、IGBT、电力MOSFET、IGCT等常用电力电子器件的工作原理、电气特性和主要参数。重点：掌握GTO、IGBT、电力MOSFET、IGCT等常用电力电子器件的电气特性。51.6电力电子器件的驱动1.7电力电子器件的保护1.8电力电子器件的串联和并联使用P42-7，88基本要求：掌握电力电子器件驱动电路的基本任务与电气隔离方法，掌握电力电子器件的保护措施。重点：掌握驱动电路的电气隔离方法，掌握电力电子器件的保护措施。6第2章 整流电

3、路2.1单相可控整流电路P97-3，4，5，68基本要求：了解单相可控掌握整流电路的类型，不同负载下工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。重点：工作波形分析和基本电量计算。难点：工作波形分析，不同负载对工况的影响。72.2三相可控整流电路P97-11，13，15，178基本要求：了解三相可控掌握整流电路的类型，不同负载下工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。重点和难点：工作波形分析和基本电量计算。82.3变压器漏感对整流电路的影响2.4电容滤波的不可控整流电路P97-12和136基本要求：理解变压器漏感对整流电路的影响，了解电容滤波的不可控整流电路工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。难

4、点：工作波形分析。92.5整流电路的谐波和功率因数2.6大功率可控整流电路P97-18，20，226基本要求：掌握整流电路谐波和功率因数计算，了解大功率可控整流电路工作原理。重点：掌握整流电路谐波和功率因数计算。102.7整流电路的有源逆变工作状态P97-27，296基本要求：掌握整流电路有源逆变的工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。重点和难点：工作波形分析和基本电量计算。11第3章 直流斩波电路3.1基本斩波电路P111-2和56基本要求：了解直流斩波器的工作原理及控制方式，理解和掌握直流斩波器的基本电路、波形分析和参数计算。重点：降压直流斩波电路及升压直流斩波电路的工作波形分析和基本电

5、量计算。难点：工作波形分析和基本电量计算123.2复合斩波电路和多相多重斩波电路6基本要求：了解复合斩波电路的类型及工作原理，了解多相多重斩波电路的特点。13第4章 交流电力控制电路和交交变频电路4.1交流调压电路P131-16基本要求：了解交流调压电路的类型和用途，理解合乎掌握交流调压电路的工作原理、基本性能和参数计算。重点：掌握交流调压电路的工作原理、基本性能和参数计算。144.2其他交流电力控制电路4.3交交变频电路4.4矩阵式变频电路P131-34基本要求：掌握交流调压电路和交流调功电路的区别，掌握变频电路的工作原理和基本性能。重点：掌握交流调压电路和交流调功电路的区别，掌握交交变频电

6、路的工作原理和基本性能。15第5章 逆变电路5.1换流方式5.2电压型逆变电路P149-1，46基本要求：掌握逆变的概念和逆变的条件，掌握三相有源逆变电路的原理分析、工作波形和计算，了解逆变失败的原因及最小逆变角的限制，了解换流方式的种类，掌握电压型逆变电路的的特点、原理分析和计算。重点和难点：掌握三相有源逆变电路及电压型逆变电路的原理分析、工作波形和计算。165.3电流型逆变电路5.4多重逆变电路和多电平逆变电路P149-84基本要求：掌握电流型逆变电路的特点、原理分析和计算。重点和难点：掌握电流型逆变电路的原理分析、工作波形和计算。17第6章 PWM控制技术6.1 PWM控制的基本原理6基

7、本要求：掌握PWM控制方式的理论基础及PWM型逆变电路的控制方式，了解规则采样法的计算方法。重点：掌握PWM控制方式的理论基础及PWM型逆变电路的控制方式。6.2 PWM逆变电路及其控制方法P169-3，7186.4 PWM整流电路及其控制方法6基本要求：了解PWM跟踪控制技术，了解PWM整流电路及其控制方法。19第7章 软开关技术7.1软开关的基本概念7.2软开关电路的分类4基本要求：理解软开关技术的基本概念，了解软开关电路的类型。207.3典型的软开关电路2基本要求：掌握谐振电路的工作原理及电路分析。重点和难点：掌握谐振电路的工作原理及电路分析。总结2基本要求：总结全书内容电力电子技术课程

8、自学指导书第一章 电力电子器件一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心电力电子器件的概念、特点、分类和应用；功率二极管、晶闸管、典型全控器件的工作原理、电气特性和主要参数以及选择和使用中应注意的问题；电力电子器件驱动电路的基本任务；电气隔离方法；电力电子器件的保护措施。（二）本章重点功率二极管、晶闸管、GTO、GTR、P-MOSFET、IGBT的工作原理和电气特性。（三）本章前后联系本章的目的是帮助学习者了解电力电子器件的物理结构、工作原理以及特点，为后续各章的学习奠定必要的器件方面的知识。二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1.不可控器件-功率二极管以半导体PN结

9、为基础，由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成。其主要参数有正向通态平均电流、正向压降、反向重复峰值电压、最高工作结温、反向恢复时间、浪涌电流。功率二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。2.半控器件-晶闸管（1）晶闸管的结构与工作原理PNPN四层三端结构，基于双晶体管模型；外形有螺栓型封装和平板型封装两种；其三端分别为阳极A、阴极K和门极（控制极）G；晶闸管的电气符号如图1-1所示。图1-1 晶闸管电气符号（2）晶闸管的工作原理晶闸管的导通条件：晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。晶闸管的关

10、断条件：晶闸管的电流降到接近于0的某一数值(即维持电流)以下。（3）晶闸管的基本特性晶闸管的伏安特性。含正向特性（第I象限特性）、反向特性（第III象限特性）和门极伏安特性。晶闸管的动态特性（4）晶闸管的主要参数电压定额：断态重复峰值电压、反向重复峰值电压、通态（峰值）电压、额定电压。电流定额：通态平均电流、维持电流 、擎住电流 、浪涌电流。动态参数：断态电压临界上升率、通态电流临界上升率等。（5）晶闸管的派生器件：快速晶闸管FST、双向晶闸管TRIAC、逆导晶闸管RCT、光控晶闸管LTT。3.典型全控器件门极可关断晶闸管GTO、功率晶体管GTR、电力场效应管P-MOSFET、绝缘栅双极晶体管

11、IGBT的物理结构、工作原理以及主要特点。4.其他新型电力电子器件MOS控制晶闸管MCT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、集成门极换流晶闸管IGCT、功率模块与功率集成电路。IGCT结合了IGBT与GTO的优点，容量与GTO相当，但开关速度快10倍，且可省去GTO庞大而复杂的缓冲电路，只是驱动功率仍很大；目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO在大功率场合的位置。5.电力电子器件的驱动（1）理解驱动电路的概念、驱动形式以及各类器件驱动电路的主要特点（2）掌握隔离的概念6.电力电子器件的保护（1）了解保护的目的（2）掌握保护的种类：过电压保护、过电流保护、缓冲电路（

12、3）掌握保护的方法及其基本原理：RC、RCD、快速熔断器7.电力电子器件的串联和并联（1）目的：串联的目的是提高整体耐压水平，并联的目的是提高整体耐流水平。（2）出现的问题（3）解决的措施（二）本章难点及学习方法指导无三、典型例题分析无四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题P42-1，2，3，4，5，7，8，9（二）习题解答（只解答难题）无第二章 整流电路一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心本章的核心是：单相桥式、三相半波、三相桥式等全控整流电路的电路结构、工作原理、工作波形、电气性能、分析方法和参数计算；整流电路的功率因数及其改善措施。（二）本章重点单相桥式全控整流电路、三相

13、桥式全控整流电路不同负载下的工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。（三）本章前后联系本章是全书的重点内容之一，本章的目的是帮助学习者了解常用整流电路结构、工作原理、特点以及分析方法。本章需要用到第二章的知识。二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念在各种整流电路中，重点掌握单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路不同负载下的工作原理、工作波形、分析方法和参数计算。其中，各节的基本概念还包括：（1）单相可控整流电路。单相桥式全控整流电路；还应掌握：触发角、导通角、不同负载下的移相范围、相控方式、换相（流）、续流二极管的作用、自然换相点的概念及其位置的确定、半控整流电路的概念

14、、特点。（2）三相可控整流电路。三相桥式全控整流电路；还应掌握：不同负载下的移相范围、自然换相点的概念及其位置的确定、三相桥式全控整流电路采用双窄脉冲或宽脉冲的必要性。（3）带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。了解基本工作原理，理解平衡电抗器的作用，理解电路的特点并与三相桥对比。（4）变压器漏感对整流电路的影响。理解原理。掌握有关概念及计算：换相压降、换相重叠角。重点针对三相半波、三相桥记住有关的公式。注意考虑T漏感影响时有关计算的特点。（5）整流的谐波和功率因数。了解谐波和功率因数的基本概念、分析方法。掌握单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路交流侧谐波和功率因数分析，掌握谐波的规律、功

15、率因数计算方法；定性地掌握整流电路DC侧电压、电流谐波的规律。（6）多重化整流电路。了解多重化的目的和作用；了解“脉波”概念，12脉波、24脉波电路的特点。（二）本章难点及学习方法指导难点：不同负载对工况的影响和整流器交流侧电抗对整流电路的影响。学习方法指导：1.波形分析和计算应从以下三个角度着手：1）输出侧的电压、电流；2）晶闸管的电压、电流；3）输入侧的电流。波形是对瞬时值的分析，计算是对一个量的平均值、有效值、最大值等。2.进行工作原理分析时，应先明确负载类型，确定自然换相点的位置。三、典型例题分析无四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题P97 3，4，5，6，11，12，13，1

16、5，17，18，20，22，27，29（二）习题解答（只解答难题）无第三章 直流斩波电路一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心本章的核心是：基本直流斩波电路、基本复合斩波电路以及多相多重斩波电路的电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算。（二）本章重点基本直流斩波电路的电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算。（三）本章前后联系本章是全书的重点内容之一，本章的目的是帮助学习者了解常用直流斩波电路的结构、工作原理、特点以及分析方法。本章需要用到第二章的知识。二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念直流斩波电路的定义；6种基本直流斩波电

17、路的电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算；复合斩波电路的类型、电路结构以及简单的工作原理；多相多重斩波电路特点以及“相数”、“重数”的 概念。（二）本章难点及学习方法指导学习方法指导：注意能量传递元件的充放电，电力电子开关器件的触发开通与关断时间。三、典型例题分析无四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题P111-2和5（二）习题解答（只解答难题）无第四章 交流电力控制电路和交交变频电路一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心本章的核心是：交流调压器的基本类型、用途和电路结构；单、三相交流调压电路和交流斩波调压的工作原理与基本性能；交-交变频电路（周波变换器）的

18、工作原理及电路，分析其优缺点。（二）本章重点交流调压器的基本类型、用途和电路结构；单、三相交流调压电路的工作原理与基本性能。（三）本章前后联系本章是全书的重点内容之一，本章的目的是帮助学习者了解常用交流电力控制电路和交交变频电路的结构、工作原理、特点以及分析方法。本章需要用到第二章的知识。二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念交流-交流变换电路的概念；交流调压电路、交流调功电路和交流电力电子开关电路的比较；常用交交变频电路的结构、工作原理、特点以及分析方法，矩阵式变频电路的结构和基本原理特性。（二）本章难点及学习方法指导学习方法指导：注意器件的自然换相点位置和负载性质。三、

19、典型例题分析无四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题P131-1和3。（二）习题解答（只解答难题）无第五章 逆变电路一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心本章的核心是：逆变的概念和逆变的条件；三相有源逆变电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算；有源逆变的条件、逆变失败的原因和最小逆变角的限制；电压型和电流型逆变电路的特点；三相电压型逆变电路、单相并联谐振式逆变电路以及串联二极管式电流型逆变电路的工作原理及换流方式。（二）本章重点有源逆变的条件、逆变失败的原因和最小逆变角的限制；电压型逆变电路的原理分析、工作波形和电量计算。（三）本章前后联系本章是全书的重点内容

20、之一，本章的目的是帮助学习者了解常用逆变电路的结构、工作原理、特点以及分析方法。本章需要用到第二章及第三章的知识。二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念逆变的概念、逆变的条件以及逆变工作过程分析；有源逆变的条件、逆变失败的原因和最小逆变角的限制；换流方式；电压型逆变电路的特点、电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算；电流型逆变电路的特点、电路结构、工作原理、控制方式、电气性能、波形分析和参数计算。（二）本章难点及学习方法指导学习方法指导：1.波形分析和计算应从以下三个角度着手：1）输出侧的电压、电流；2）晶闸管的电压、电流；3）输入侧的电流。波形是对瞬时值的分析，计算是对一个量的平均值、有效值、最大值等。2.进行有源逆变工作原理分析时，应先明确负载类型，确定自然换相点的位置。三、典型例题分析无四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题P149-1，4，8（二）习题解答（只解答难题）无第六章 脉宽调制（PWM）技术一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心本章的核心是PWM控制方式的理论基础、PWM型逆变电