华中科技大学电力电子学考试提纲

电力电子学课程复习提纲第1章电力电子变换和控制技术导论

1.3开关型电力电子变换的基本原理及控制方法4类基本变换器的定义、变换原理、基本推导、控制方式、重要概念

1.5开关型电力电子变换器的应用领域（两大类）电力变换电源:VVVF电源，UPS电源、直流输电、 习题：page299：1、3、5、9电力补偿器:习题page3161、2、3、41.4开关型电力电子变换器基本特性（5条共性，见下页）1.1电力技术、电子技术、电力电子技术的研究对象（定义）:“交叉”与“倒三角形”page3。1复习提纲电子电子变换器5条基本特性一组开关电路，vo(t)=+vi,-vi,0;vo(t),ii(t)不可能是理想波形而含有谐波，需滤波。高频PWM控制，改善特性和经济性。vo(t),ii(t)波形采用傅立叶分析较方便。使vo(t),ii(t)波形对称分布并具有周期性，可消除偶次谐波，表达式较简洁。2第2章半导体电力开关器件（配合7.1,7.3,7.4,8.1）6种常用的半导体开关器件的基本工作原理和外特性：二极管D双极结型电力三极管BJT（半导体电力三极管）晶闸管（Thyristor）=SCR(半控、)可关断晶闸管GTO电力场效应晶体管P-MOSFET绝缘门极双极型晶体管IGBT（擎住效应）模块：p49-513复习提纲重要内容开通、关断条件控制及驱动信号的特点（驱动电路完成），工作特性（静态：伏安特性开关特性＝》硬、软开关技术）使用参数（电压、电流额定值的定义），如二极管、晶闸管额定电流IR＝允许的电流有效值Irms/1.57，

例2-14复习提纲第3章直流－直流变换器

3.1Buck变换器电路结构和降压原理

导通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT导通，D截止，iL上升:（3-7）式T截止，D导通，iL下降:（3-9）式输出电压脉动:（3-12）式电流连续:变压比M＝Vo/Vs＝D,Vo=DVs电流不连续:变压比M＝Vo/Vs>D,Vo>DVs参见（3－18）式及说明，D+D1<1（配合7.3，7.4，8.1）把硬软开关的概念，开关轨迹，开关特性，元件的安全工作区等概念弄清楚5复习提纲第3章直流－直流变换器

3.2直流-直流升压变换器变换器):电路结构和升压原理

导通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT导通，D截止，iL上升:(3-31）式，C对R放电；T截止，D导通，iL下降:(3-32）式，iL对C充电，并对R供电输出电压脉动:（3-37）式电流连续:变压比M＝Vo/Vs＝1/(1-D)；Vo=Vs/(1-D)电流不连续:变压比M＝Vo/Vs>1/(1-D);Vo>Vs/(1-D)参见（3－41）式及说明6复习提纲3.5四象限直流－直流变换器对直流电机电枢供电73.6带隔离变压器的直流－直流变换器（定义：单端、正激、反激、磁通复位）变压器的分析是关键，变压器的作用有哪些？＝＝对比9.6反激式不能空载运行的原因？元件的反压？（3－108）式电流连续的条件？(3-105)式3.5多相、多重DC－DC变换器（仅掌握概念）8复习提纲第4章直流－交流变换器

4.1逆变器的类型和性能指标逆变器的类型：依据直流电源的类型，可分为电压型（VSI）和电流型(CSI)。依据输出交流电压的波形，可分为CVCF正弦波逆变器和方波逆变器，VVVF逆变器。依据逆变电路结构的不同可分为单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。依据开关器件及其关断（换流）方式的不同可分为自关断(用全控型开关)、强迫关断（换流）、交流电源电势换流逆变器（有源逆变器）、负载反电势或负载谐振换流逆变器输出波形性能指标：谐波系数HF：式4-1总谐波系数THD：式4-2，畸变系数DF：式4-5

9复习提纲4.2电压型单相方波逆变电路T1、T4通态时，不一定有电流T1、T4断态时，不一定有电压T1、T4通态时，若ia为正，则T1、T4导电。若ia为负，则D1、D4导电。Vab(t)（公式4-7）单脉冲调制的作用？何时无3次谐波？10复习提纲4.3.2正正弦脉脉冲宽度度调制SPWM基本原原理P99图图4.8，冲量量等效原原理－面面积等效效原理4.3.3单单极性性正弦脉脉冲宽度度调制SPWMP101图4.94.3.4双双极性性正弦脉脉冲宽度度调制SPWM正弦调调制参参考波波vr(t),幅值值Vrm，，频率率fr高频载载波三三角波波vc(t),幅值值Vcm，，频率率fc载波比比N＝＝fc/fr,调调制制比M＝Vrm/VcmM<1，Vrm<Vcm,V1m=MVDM＝1，Vrm＝Vcm，V1mmax=VD谐波抑抑制：：2p－1以下下（单单极性性）电压利利用率率问题题P107图图4.1011复习提提纲（续2）12复习提提纲4-3-4双双极性性正弦弦脉宽宽调制制BSPWM(续1)13复习提提纲4.4三三相相180度度导电电逆变变器P112图图4.13，开关关管180度导导电，，任何何时候候三管管导电电各相对对电源源中点点电压压va0,vb0,vc0为幅高高Vd/2，180度方方波线电压压为120度方方波，，幅值值为Vd基波线线电压压幅值值4.5三相SPWM逆变器P116图4.15基波线电压幅值的最大值为：与120度方波线电压基波幅值的比值为：输出电电压大大小可可控(改变变Vrm)，频频率可可控(改变变fr)，，相位位可控控(改改变fr的的相位位)4.8大大容容量逆逆变器器的复复合结结构12阶阶梯波波24阶阶梯波波14第5章章交交流流－直直流变变换器器5.1整整流流器的的类型型和性性能指指标（（p139）5.2不不控控整流流5.2.3单单相相桥式式不控控整流流（p141，，图5.3）整流电电压（（5－－11式））5.2.4三三相相半波不控整整流（（p142,图图5.4）整流电电压（（5－－12式））5.2.5三三相相桥式式不控控整流流（p143,图图5.5））整流电电压（（5－－13式））整流电电压6脉波波，交交流电电流120度方方波5.2.6电电容滤滤波的的不控整流流（电电容的的影响响：输输入电电流畸畸变，，输出出电压压不再再满足足5－－13式＝＝》有有源功功率因因数校校正可可改善善电流流波形形）155.3单单相相桥式式相控控整流流电路路（p149，图图5.8））概念：：page148－－149相控整整流时时，整整流电电压、、电源源交流流电流流、功功率因因数都都与负负载性性质、、大小小及触触发控控制角角有关关。电电流连连续和和不连连续时时，整整流电电压和和交流流电流流的表表达式式也不不同。。电阻、、电感感、反反电势势负载载感性负负载电电流连连续导导电180度时时，整整流电电压（（5－－48式））电流不不连续续时，，导电电角<180度度，整整流电电压（（5－－37式））这时触触发角角阻阻抗角角与与导电电角的的关关系（（5－－45式））电感L越大大，负负载电电流越越大，，电流流越容容易连连续5.4三三相相半波波相控控整流流电路路（p161，图图5.15）整流电电压三三脉波波（5－67式式）电电源交交流电电流单向120度方方波5.6三三相相全控控桥6脉波波整流流电路路（p162，图图5.16）触发脉脉冲要要求；；感感性负负载电电流连连续时时，整整流电电压为为（5－73式式）165.6整整流电电路中中交流流电路路电感感对整整流特特性的的影响响（p170，图图5.25）17复习提提纲考虑换换相重重叠时时的整整流电电压185.9相相控控有源源逆变变电路路（p183，图图5.30）逆变角角的定定义，，逆变变产生生条件件，安安全移移相范范围19复习提提纲5.9.4晶晶闸闸管相相控有有源逆逆变的的应用用（P187，图图5.32）串串极调调速，，直流输电5.10相相控整整流及有源源逆变晶闸闸管触发控制5.11含含有源源功率因数数校正环节节的单相高高频整流page193图图5.36，p194图图5.37的工作原原理20复习提纲第6章交交流－－交流变换换器6.2单单相交流流电压控制制器（P203，图6.2）电阻负载、、电阻电感感负载有效控制角角范围计算题6-1：6.3三相相交流调压压器两种导电模模式：触发脉冲的的要求：控制角的起起点，移相相范围：与与三相桥式式整流的差差别21复习提纲第7章辅辅助元器器件和系统统7.1驱动器比较六种开开关器件需需要不同的的驱动电压压或电流，，控制其通通、断状态态；光光耦隔离、、变压器隔隔离7.2过流过压保保护（p228，图7.8），（（p228，图7.9）7.3开开关器件件的开通、、关断过程程与安全工工作区开关过程中中，Io＝＝iT＋iD恒定不变，，只要iD不为0，D导通，VD＝07.3.1线路路电感为0时，开关关器件的开开通、关断断过程7.3.2线路电感不不为0时，开关器件件的开通、、关断过程程7.4缓缓冲器、、开关轨迹迹（p236，图7.12）关断缓冲，，与T并联联C，使vT在关断断过程中缓缓慢上升临界关断缓缓冲时，开通缓冲，，与T串联联L，使iT上升时时，vT不大7.5控控制系系统227.6.滤滤波器要消除频率率为的的电压、电电流谐波，，应使谐振频率滤波器的设设计应使：：23复习提纲第8章软开关变换换器8.1硬硬开关的的开关损耗耗iTBLfVD+VT-AIf=IoCfTDIoVovTiTVDIottritfitfvtrv开通关断vTvTvTiTiTiTiT,vT图8.1DC/DCBuck变换换器硬开关特性性0(c)开关轨迹iTCBAvT24复习提纲8.1软软开关特特性图8.2零零压开通，，零流关断断及软开通通，软关断过程程(a)零压开开通，零流流关断波形形Poff=0零压开通Pon=0

ttVgvTiT零流关断vT(b)软开通，软关断波形图Pon

tvTVgiTPTPoff软开通软关断

tvT25复习提纲8.7零零电流关关断（ZCS）、零零电压开通通(ZVS)对比26复习提纲第9章多多级开关关型变压、、变频电源源9.1AC/DC—DC/AC变变压、变频频VVVF电源交流－直流变换器三相桥式PWM逆变器~+-dVsVsfsi1V1f交流电动机图9.2异异步电电动机变压压、变频电电源供电控控制系统框框图27复习提纲9.2AC/DC—DC/AC恒压、恒恒频不间断断电源CVCF-UPS（Uninterruptilepowersupply)在线互动：：双变流器串串、并联补偿式UPS在线式UPS后备式UPS(热、、冷)28复习提纲9.3晶晶闸管相相控整流——有源逆变变的直流输输电系统29复习提纲9.4具具有中间间交流环节节的硬开关关直流电源源半桥型DC/AC——AC/DC直流电电源电容中点B电位浮动动，使变压压器绕组上上正负半周周中电压－－时间积分分值，即伏－秒值正正负平衡30复习提纲9.4.2全桥桥型DCAC－ACDC中间间交流环节节的直流电电源图9.7全全桥型DC/AC—AC/DC直流流电源31复习提纲9.5*具具有中中间交流环环节的软开开关直流电电源图9.9移移相相全桥零电电压开关DC/AC—AC/DC直流流电源32复习提纲9.6交交流电源供供电的AC/DC——DC/AC—AC/DC三三级变换直直流电源在交流电源源供电时，，如需对直直流负载供供电，可采采用的电力力变换方案案有：图9.10交交流供电时时各种直流流电源方案案33复习提纲