电力电子复习指导

1、 电力电子技术复习指导电力电子技术复习指导一、教学内容第一部分：绪论1、电力电子技术概述定义、与其它学科的关系、研究体系、电力变换的类型和电力电子系统的基本结构2、电力电子技术的发展史3、电力电子技术的应用重点：掌握电力电子技术的定义及特征，以及电力电子技术的知识体系与其它学科的关系，电力变换的基本类型，电力变换的类型和电力电子系统的基本结构。第二部分：电力电子器件的原理与特性1、电力电子器件的分类主要从 3 个方面进行分类（门级驱动特性、载流特性和控制特性）2、晶闸管（SCR）的结构、原理、动静态特性和通断控制特性3、其它电力电子器件（GTO、GTR、MOSFET、IGBT）的结构、原理、动

2、静态特性和通断控制特性。重点：掌握电力电子器件的分类及各种类型电力电子器件的特性，掌握晶闸管导通及关断的条件(导通条件：承受正向电压并施加门极触发信号；关断条件：使流过晶闸管的电流降低到维持电流以下)，单极型器件和双极型器件的性能比较。 晶闸管和 GTO 在结构上的的特点及特性的区别。第三部分：相控整流电路章节1、相控整流电路概述整流电路的分类、相控整流电路的基本参数定义2、单相相控整流电路单相半波、单相桥式全控、单相桥式半控、单相全波整流电路在电阻负载、阻感负载及反电动势阻感负载下的工作原理、波形特征、基本电气参数的计算。3、三相相控整流电路三相半波、三相桥式全控、三相桥式半控整流电路在电阻

3、负载、阻感负载及反电动势阻感负载下的工作原理、波形特征、基本电气参数的计算。4、漏抗对整流电路的影响Copyrigh tby Zhaotao1 电力电子技术复习指导换相重叠过程对整流输出电压的影响以及换相重叠角的计算5、有源逆变电路有源逆变电路实现的条件，最小逆变角及单相、三相有源逆变电路分析重点：掌握单、三相全控桥式整流电路带阻感负载电路分析、关键波形绘制及主要参数的计算，以及有源逆变，功率因素的计算。第四部分：DC-DC 变换1、直流斩波器概述直流斩波器的定义以及直流斩波器的控制方式2、基本直流斩波器基本升压及降压直流斩波器的电路结构及工作原理，能够计算输出输入直流电压的关系3、隔离 DC

4、-DC 变换器重点：了解直流斩波器的作用及三种控制方式，掌握降压和升压斩波器的电路结构，电路分析及输入输出电压关系式的推导。掌握正激和反激的电路结构，电路分析及输入输出电压关系式的推导。分析 buck-boost 电路和 CUK 电路的输出输入直流电压的关系。第五部分：AC-AC 变换重点：交流调压和调功电路的的相关电路、控制与计算，交交变频器和矩阵变频器的基本原理。第六部分：无源逆变1、换流方式2、无源逆变电路概述无源逆变电路与有源逆变的区别，无源逆变电路的分类3、电压型无源逆变电路单相电压型无源逆变电路的基本特性，阻感负载时输出电压及电流波形4、电流型无源逆变电路重点：掌握换流方式，无源逆

5、变电路与有源逆变电路的区别，电压型逆变电路与电流型逆变电路的工作特性， 单相、三相逆变电路输出电压关系。输出电压谐波规律。Copyrigh tby Zhaotao 2 电力电子技术复习指导第七部分 PWM 控制技术1、脉宽调制技术脉宽调制技术的基本原理、实现方式、 PWM 逆变电路的谐波分析2、PWM 整流电路重点：单极型调制和双极型调制的区别，脉宽调制技术的基本原理及实现方式，直流侧电压利用率的提高、PWM 整流电路的工作原理和控制方式。第八部分 软开关技术重点：软开关技术的基本概念和各种软开关电路的分类。第九部分 电力电子器件的共性技术重点：驱动、保护、电力电子器件的串、并联。第十部分 电

6、力电子技术的应用1、交流组合变流电路2、开关电源3、电力电子技术在电力系统的应用重点：各种交流组合变流电路的结构及特点，开关电源和线性电源的区别，优点、典型结构和控制方式。电力电子技术在电力系统的无功补偿、谐波抑制、电能质量控制等方面的技术和装置。说明：本复习指导是电力电子技术的教学内容的基本概括，难免挂一漏万，本指导仅作为复习中的参考。其中的例题不对应考题。Copyrigh tby Zhaotao3 电力电子技术复习指导.二、习题讲解1、电力电子技术的定义和作用电力电子技术是研究利用电力电子器件实现电能变换和控制的电路，内容涉及电力电子器件、功率变换技术和控制理论，作用是把粗电变成负载需要的

7、精电。2、电力电子系统的基本结构电力电子系统包括功率变换主电路和控制电路，功率变换主电路是属于电路变换的强电电路，控制电路是弱电电路，两者在控制理论的支持下实现接口，从而获得期望性能指标的输出电能。3、电力电子器件的分类（1）从门极驱动特性可以分为：电压型和电流型（2）从载流特性可以分为：单极型、双极型和复合型（3）从门极控制特性可以分为：不可控、半控及全控型4、晶闸管导通及关断的条件导通条件：承受正向阳极电压及门极施加正的触发信号关断条件：流过晶闸管的电流降低到维持电流以下。5、单极型器件与双极型器件的性能区别单极型器件：工作速度快、驱动电路简单、驱动功率小、但是器件容量小；双极型器件：器件

8、容量大、导通压降小，但是驱动功率大、驱动电路相对复杂。6、有源逆变实现的条件实现的条件是基于相控整流电路形式，满足：（1）负载侧存在直流电势，并且直流电势的绝对值大于整流输出电压的绝对值；（2）晶闸管的触发角大于 90 度；7、有源逆变和无源逆变的区别有源逆变是把直流电能逆变成交流电能后送给电网；无源逆变是把直流电能逆变正交流电能后送给负载；8、半控桥整流电路能够用于有源逆变：半控桥不能用于有源逆变，因为半控桥整流输出电压始终大于零。9、直流斩波器的控制方式1）时间比控制方式（1）定频调宽Copyrigh tby Zhaotao 4 电力电子技术复习指导（2）定宽调频（3）调频调宽10、电压型

9、无源逆变电路的特性电压型无源逆变电路输入为恒定的直流电压，输出电压为方波交流电压，输出电流波形与负载的性质有关，阻感需要在功率电子器件旁边反并联二极管，以提供滞后电流的续流回路。11、电力变换的基本类型包括四种变换类型： （1）整流 ACDC（2）逆变 DCAC（3）斩波 DCDC（4）交交电力变换 ACAC12、正弦脉宽调制技术的基本原理及实现方式正弦脉宽调制技术是把正弦波调制成一系列幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲列，实现的方式有计算法和调制法两种，调制法分为单极型调制和双极型调制。三、例题1某电阻性负载要求 024V直流电压，最大负载电流I =30A，如采用由 220V交流直接供d电（

10、选择合适的整流电路）? 试计算晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数，对电源容量的要求，并画出输出电压为 24V时的，输出电压和晶闸管两端的压降。2、三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻R =4，要求U 从 0220V之间变化。dd试求：(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。(2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取 2 倍裕量，选择晶闸管型号。3、有一开关频率为 25kHz的Buck变换电路工作在电感电流连续的情况下，L=0.05mH，输入电压U =15V，输出电压U =10Vd0(1) 求占空比的大小；(2) 求电感中电流的峰-峰值I；(3) 若允许输出电压的

11、纹波U /U =5%，求滤波电容C的最小值。004、单相交流调压电，如果负载为电阻性负载，U2 sin u =22t ，开通角为，试求：Copyrigh tby Zhaotao5 电力电子技术复习指导1）负载电压的有效值；2）负载功率3）电源功率因数5、三相桥式电压型逆变电路采用 1801)求输出相电压基波幅值和有效值2)求输出线电压基波幅值和有效值u23548X电方式3)输出线电压中五欢谐波的有效值。1 解：（1）采用半波整流电路供电时+U 1 cos，=U20.45d2U =24V时 120o120 180dooU = 2U = 311T2VUI24R = 0.8d30d311 212U1

12、t d t0.83 86A=sin(2 ) +I =VT22sin2232R286II=54.7ATT AV1.57()1.57考虑安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为 700V 和 110A。Kp110-7电源提供有功功率= 86 0.8 =5916.8W18.92kVA22P= I R2电源提供视在功率电源侧功率因数=S U I 86 220 =2 2P = 0.312SCopyrigh tby Zhaotao6 电力电子技术复习指导（1）采用桥式全控整流电路供电时+1 cos ，U =U2d0.92U =24V时 139o139 180doo31113918011U = 0.8si

13、n(2 139)51.4 A=+I22sint d tVT2R22251.4I=IVT AV32.7 AT1.5772.7 A()1.57I = 2I 2VT考虑安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为 700V 和 70A。取 KP70-7电源提供有功功率= 72.7 0.8 = 4228.222WPS= I R2= U I = 15.994kVA电源提供视在功率2 2PS 7 电力电子技术复习指导2、解：（1）因为U =2.34U cos ；不考虑控制角裕量， = 0 时od2U= 94V2.34U =d2168.2=3 =U U2l2V230.36 =2）晶闸管承受最大电压为 U2（V取 2 倍的裕量,U =460.6VRM1晶闸管承受的平均电流为I = IdTd3UR220V=又因为 I =55A= d4dd所以I =18.33A，取