电力电子整理

1、第2章1、电力电子器件的损耗主要损耗分为通态损耗、断态损耗和开关损耗。开关损耗又包括开通损耗和关断损耗。2、电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组 成。3、使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或 uak0 且 ugk0.4、维持晶闸管导通和条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电 流。要使晶闸管由导通变为断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接 近于零的某一数值以下，即降到维护电流以下，

2、便可使导通的晶闸管关断。5、 全控型开关器件：GTR，GTO, IGBT，MOSFET。属于电流型驱动：GTR、GTO,。属于电压型驱动：IGBT，MOSFETo6、擎住电流IL :晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电 流。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。第3章（两道计算题:单相、三相）1、什么是失控现象？以及解决办法？答：则当a突然增大至180 或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极 管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。2、HRIn: n次谐波电流

3、含有率。THDi：电流谐波总畸变率。3、谐波规律见书p75.例：（1）、单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大 的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k=1、2、3）次谐波，其中幅 值最大的2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k+1 （k=1、2、3）次即奇次谐波，其 中主要的是3次、5次谐波。（2）、三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的 是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压

4、中含有6k （k=1、2、3）次谐波，其中幅值 最大的6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k 1 （k=1、2、3）次谐波，其中主要的 是5次、7次谐波。4、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流 电路直流侧的平均电压。要求晶闸管的控制角a n /2,使Ud为负值。5、最小逆变角为30度.6、同步信号中脉冲形成宽度与什么有关？（填空题）同步环节锯齿波形成宽度于什么有关？第4章1、简述换流方式？答：有器件换流（利用全控器件的自关断能力进行换流）、电网换流（由电网提供换流电压， 只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可）

5、、负载换流（由负载提供换流电压，当负载 为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流）和强迫换流（设置附加换流 电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流）。通常是利用附加电容上的 能量实现，也称电容换流。）。利用全控型器件的是：器件换流。利用半控型器件的是：电网 换流、负载换流和强迫换流。器件换流和强迫换流属于自换流。电网换流和负载换流一 一属于外部换流。2、电压型逆变电路的特点：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电 路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。（1）直流侧为电 压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（2）输出电

6、压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（3）阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥 各臂并联反馈二极管。3、单相电压型逆变电路工作原理：答：半桥逆变电路V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩形波， 幅值为Um=Ud/2V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时， io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流 连续的作用，又称续流二极管。4、电流型逆变电路主要特点：（1）直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。（2）交流输出电流为矩形波

7、，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载不同而不同。（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。第5章（斩波电路计算题，判断断续连续）1、简述降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、 R、M供电，在此期间，uo=E。然后使V关断一段时间toff，此进电感L通过二级管VD向 R和M供电，uo=0。一个周期内的平均电压，U = Ln E =、E = a E on + offT输出电压小于电源电压，起到降压的作用。2、简述升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源

8、E向电感L充 电，充电电流基本恒定11，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保 持输出电压为恒值Uo。设V处于通态时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1tono 当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间 为tff，则在此期间电感L释放的能量为（Uo-E） I1toffO当电路工作于稳态时，一个周 期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：EI；ton= （Uo-E） I*化简得：U = on + off E = T Eofof式中T/toff1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。3、对于电流可逆斩波电路，并结合图的波形，给制出各个阶

9、段电流流通路径并标明电 流方向。（见习题直流斩波电路简答3）（注意点）。4、降压斩波电路结构为LR4、降压斩波电路结构为LR/ VD第6章流调压电路的工作原理？以及应用？1、交流调压电路的工作原理？以及应用？答：两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可控制交流电力应用：1、灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）。2、异步电动机软起动。3、异步电动机调速。4、供用电系统对无功功率的连续调节。5、在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。2、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，

10、二者的区别在于控制方式不同。 交流调压电路是在交流电流的每个周期对输出电压波进行控制。而交流调功电路是将负载与 交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节 负载所消耗的平均功率。交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台和舞台灯光控制）及异 步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功率的连续 调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压 一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联; 同样，低电压大电流直流电源需要多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电

11、路 在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要二极管整流 就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。交流调功电路常用于电炉温度这样 时间常数很长的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进 行频繁控制。3、通过不断改变触发延迟角a，使交-交变频电路的输出电压波形基本为正弦波的调制方 法有多种。（填空题）第7章1、试说明PWM控制的基本原理。答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即退过对一系列脉冲的宽度进行调制， 来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环 节

12、上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基 本相同，上述原理称为面积等效原理。以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成N个彼此相连的脉 冲列所组的波形。这些脉冲宽度相等，都等于n/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而 是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩 形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波 部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规 律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也 可

13、以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。2、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？ 答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保 持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也 不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样，当信 号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周 期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，P

14、WM波形接近正弦波。而当信号 波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变 大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦 波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步 调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的， 脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc 过低时由调制带来的谐小组不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。 当逆变电路输出频率很高

15、时，同步调制时的载波频率fc会过高。使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。分段同步高调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不 同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过 高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载频率不致过低 而对负载产生不利影响。第8章1、软开关电路可以分为哪几类？答:根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压 电路和零电流电路两大类;根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零 开关PWM电路,零转换PWM电路。2、硬

16、开关：（1）、开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。（2）、电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导致开关噪声。a）硬开关的开通过程ba）硬开关的开通过程b）硬开关的关断过程图7 1硬开关的开关过程第9章1、驱动电路的作用？答：（1）按控制目标的要求施加开通或关断的信号。（2）对半控型器件只需提供开通控制信号。（3）对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。2、驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。 光隔离一般采用光耦合器。磁隔离的元件通常是脉冲变压器。3、a、（过电压保护）电力电子装置可能的过电压一一外因过电压和内因过电压。外因过电

17、压：主要来自雷击和系统操作过程等外因操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起雷击过电压：由雷击引起内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会 由线路电感在器件两端感应出过电压。关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电 压。b、过电流一一过载和短路两种情况。4、晶闸管的串联：目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。问题：理想串联希望 器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等。 动态不均压：由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。静态均压措施：（1）选用参数和特性尽量一致的器件。（2）采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。动态均压措施：（1）选用参数和特性尽量一致的器件。（2）用RC并联支路做动态均压，对晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件 开通时间上的差异。5、晶闸管的并联：目的：多个器件并联来承担较大的电流问题：会分别因静态和动