電力電子期末考整理

1、第一章一、電力電子技術(shù)的定義：應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)二、四大類電力變換：交流變直流（AC-DC），直流邊交流，直流變直流，交流變交流三、電力電子技術(shù)的研究對象：電子器件制造技術(shù)和電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)四、電力電子技術(shù)的發(fā)展史：以電力電子器件的發(fā)展史為綱，誕生的標(biāo)志是制造出第一個晶閘管，對晶閘管的電路控制方式主要為相控方式，相對應(yīng)的是斬控方式第二章一、電力電子器件的定義：是指可直接用于處理電能的主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件二、與信息電子器件相比，電力電子器件的特征：1)能處理電功率的大小，即承受電壓和電流 的能力是最重要的參數(shù)，其處理電功率的能力小至毫瓦級，大至兆瓦級, 大多都遠大

2、于處理信息的電子器件。2)電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時【通態(tài)】阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，而電流由外電路決定。阻斷時【斷態(tài)】阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，而管子兩端電壓由外電路決定。電力電子器件的動態(tài)特性【也就是開關(guān)特性】和參數(shù)，也是電力電子器件特性很重要的方面，有些時候甚至上升為第一位的重要問題。作電路分析時，為簡單起見往往用理想開關(guān)來代替3)電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制，在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對控制電路的信號進行放大，這就是電力電子器件的驅(qū)動電路4)盡管工作在開關(guān)狀態(tài)，但是電路電子器件自身的功率損耗通常遠大于信息電子器件，為保證不

3、致于因損耗散發(fā)的熱量導(dǎo)致器件溫度過高而損壞，不僅在器件封裝上講究散熱設(shè)計，在其工作時一般都要安裝散熱器。導(dǎo)通時器件上有一定的通態(tài)壓降，形成通態(tài)損耗，阻斷時器件上有微小的斷態(tài)漏電流流過，形成斷態(tài)損耗 ，在器件開通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生開通損耗和關(guān)斷損耗，總稱開關(guān)損耗，對某些器件來講，驅(qū)動電路向其注入的功率也是造成器件發(fā)熱的原因之一通常電力電子器件的斷態(tài)漏電流極小，因而通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因，器件開關(guān)頻率較高時，開關(guān)損耗會隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素 三、電力電子器件的主要工作狀態(tài)：開關(guān)狀態(tài)四、電力電子器件的主要損耗：開關(guān)損耗五、電力電子器件的冷卻方式：不僅在器件封裝上比較講

4、究散熱設(shè)計，而且在其工作時一般都要安裝散熱器六、應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成：主電路和控制電路（檢測電路和驅(qū)動電路）七、電力電子器件的分類：半控型器件（晶閘管），自關(guān)斷器件（絕緣柵雙極晶體管、電力場效應(yīng)晶體管），不可控器件（電力二極管）八、1.電力二極管（1）封裝類型：螺栓型、平板型等 （2）電氣符號：（3）工作原理：PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，以半?dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)正向?qū)?、反向截止的功能；電力二極管是不可控器件，其導(dǎo)通和關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。 （4）主要類型：普通二極管（整流二極管），快恢復(fù)二極管（快速二極管），肖特基二極管（5）主要參數(shù)：正向平均電流，正向壓降，反向重

5、復(fù)峰值電壓，最高工作結(jié)溫，反向恢復(fù)時間，浪涌電流 （6）應(yīng)用場合：可以在交流直流變換電路中作為整流元件，也可以在電感元件的電能需要適當(dāng)釋放的電路中作為續(xù)流元件，還可以在各種變流電路中作為電壓隔離、鉗位或保護元件2.晶閘管（1）封裝類型：螺栓型和平板型 （2）電氣符號：（豎直）（3）工作原理：晶閘管T在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。 （4）主要參數(shù)：電壓定額（斷態(tài)重復(fù)峰值電壓，反向重復(fù)峰值電壓，通態(tài)電壓），電流額定（通態(tài)平均電流，維持電流，擎住電流，浪涌電流）,動態(tài)參數(shù)（開通時間，關(guān)

6、斷時間，斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt,斷態(tài)電流臨界上升率di/dt)(5)工作時的特性：當(dāng)晶閘管承受反向電壓時，無論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通 當(dāng)晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通 晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，無論門極觸發(fā)電流是否存在，晶閘管都保持導(dǎo)通 若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近零的某一數(shù)值以下（6）派生器件，英文縮寫，應(yīng)用場合：快速晶閘管（TST,應(yīng)用于斬波或逆變電路中），雙向晶閘管（TRIAC,應(yīng)用在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器和交流電動機調(diào)速等領(lǐng)域），逆導(dǎo)晶閘管（RCT,用于不需要阻斷反向電

7、壓的電路中），光控晶閘管（又稱光觸發(fā)晶閘管LTT,應(yīng)用于高壓大功率場合，如高壓直流輸電和高壓核聚變裝置中）3.門極可關(guān)斷晶閘管（1）主要參數(shù)：和晶閘管差不多，后面是比較不同的，最大可關(guān)斷陽極電流，電流關(guān)斷增益，開通時間，關(guān)斷時間 （2）英文縮寫和電氣符號：GTO （豎直） (3)應(yīng)用場合：主要用于兆瓦級以上的大功率場合4.電力晶體管（1）主要參數(shù)：最高工作電壓，集電極最大允許電流，集電極最大耗散功率，電流放大倍數(shù)，直流電流增益，集電極與發(fā)射極間漏電流，集電極和發(fā)射極間飽和壓降，開通時間，關(guān)斷時間 （2）英文縮寫和電氣符號：CTR, （豎直） （3）場合：在中小功率范圍內(nèi)取代晶閘管5.電力場效應(yīng)

8、晶體管（1）類型：電力MOSFET（屬絕緣柵型）和靜電感應(yīng)晶體管 （2）工作原理：電力場效應(yīng)晶體管種類和結(jié)構(gòu)有許多種，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道，同時又有耗盡型和增強型之分。在電力電子裝置中，主要應(yīng)用N溝道增強型。截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS，當(dāng)UGS大于UT時，P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導(dǎo)電. (3)應(yīng)用場合：只適合小功率場合 （4）主要參數(shù)：跨導(dǎo)G(fs)，開啟電壓U（T），開關(guān)過程中各時間常數(shù)，漏極電壓U(DS)，漏極直流

9、電流I(D)，漏極脈沖電流幅值I(DM)，柵源電壓U(GS),極間電容（C(GS)、C(GD)、C(DS)）（5）縮寫和電氣符號：FET (這個為N溝道，P溝道箭頭相反，豎直)6. 絕緣柵雙極晶體管：（1）電氣符號：(豎直)，（2）工作原理：IGBT 的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP 晶體管提供基極電流，使IGBT 導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使IGBT 關(guān)斷。IGBT 的驅(qū)動方法和MOSFET 基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET ，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET 的溝道形成后，從P+ 基極注入到N 一層的空穴（少子），對N 一層進行

10、電導(dǎo)調(diào)制，減小N 一層的電阻，使IGBT 在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。(3)主要參數(shù)：最大集射極間電壓UCES，最大集電極電流（包括額定直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP，最大集電極功耗PCM （4）主要類型：NIGBT和PIGBT（5）應(yīng)用場合：適用于大電流、高壓和高頻7.其他：mos控制晶閘管MCT、靜電感應(yīng)晶體管SIT、靜電感應(yīng)晶閘管SITH、集成門換流流晶閘管IGCT 8電力電子發(fā)展趨勢：進入 9 0年代電力電子器件的研究和開發(fā)，已進入高頻化，標(biāo)準(zhǔn)模塊化，集成化和智能時代。高頻化是今后電力電子技術(shù)創(chuàng)新的主導(dǎo)方向，而硬件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)模塊是器件發(fā)展的必然趨勢九、課后習(xí)題1 .與信息電

11、子電路的二極管相比，電力二極管具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點才使得它具有耐受高電壓和大電流的能力？電力二極管大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得硅片中通過電流的有效面積增大，顯著提高了二極管的耐受大電流的能力。電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低摻雜N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低摻雜N區(qū)由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于摻雜濃度低，低摻雜N區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿，提高了耐受高電壓能力。2. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍簎AK>0 且 uGK>0。3. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由

12、導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。4. 中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計算各波形的電流平均值 Id1、Id2、Id3 與電流有效值 I1、I2、I3。5. 上題中如果不考慮安全裕量,問 100A 的晶閘管能送出的平均電流 Id1、Id2、Id3 各為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值 Im1、Im2、Im3 各為多少? 第三章一、整流的定義：將交流電能變

13、成直流電能供給直流用電設(shè)備二、整流電路的分類1.按組成的器件：不可控、半控、全控2.按電路結(jié)構(gòu)：橋式電路、零式電路3.按交流輸入相數(shù)：單相電路、多相電路4.按變壓器二次電流的方向是單向或雙向：單拍電路、雙拍電路三、變壓器漏感對整流電路的影響1.出現(xiàn)換相重疊角，整流輸出電壓平均值Ud降低2.整流電路的工作狀態(tài)增多，例如三相橋的工作狀態(tài)由6種增至12種3.晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通。有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管di/dt4.換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路5.換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源四、換相重疊角的概念：換相過

14、程不能瞬時完成，而是持續(xù)一段時間，換相過程持續(xù)的時間用電角度表示，稱為換相重疊角五、整流電路的諧波和無功的影響1.無功功率影響（1）無功功率會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加（2）無功功率的增加，會使總電流增大，從而使設(shè)備及線路的損耗增加（3）無功功率使線路壓降增大，沖擊性無功負載還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動。2.諧波的影響（1）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的三次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。 （2）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱。諧

15、波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞（3）諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故（4）諧波會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確（5）諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。 六、1.什么是逆變？（即把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，這種對應(yīng)于整流的逆向過程，稱為逆變）2.為什么逆變？（日常生產(chǎn)實踐中，存在著與整流過程相反的要求。）3.逆變的種類？有源逆變：當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時稱為有源逆變無源逆變：如果變

16、流器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接,而直接接到負載,即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負載,則叫無源逆變4.發(fā)生有源逆變的條件？(1)直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；(2)要求晶閘管的控制角>/2，使U為負值；5.逆變失敗的原因？1.觸發(fā)電路工作不可靠，造成脈沖丟失，脈沖延遲等2.晶閘管發(fā)生故障，失去正常通斷能力3.交流電源發(fā)生異?，F(xiàn)象，如斷電、缺相或者電壓過低等4.換相的裕量角不足，晶閘管不能可靠關(guān)斷6.最小逆變角?逆變時允許采用的最小逆變角b應(yīng)為bdgq'式中d - 晶閘管的關(guān)斷時間tq折合的電角度，稱恢復(fù)阻斷角，dtq

17、；g - 換相重疊角；q' - 安全裕量角7. 如何保證逆變電路的正常工作為了保證逆變電路的正常工作，必須選用可靠的觸發(fā)器，正確選擇晶閘管的參數(shù)，并且采取必要的措施，減少電路中du/dt和di/dt的影響，以免發(fā)生誤導(dǎo)通。為了防止意外事故，與整流電路一樣，電路中一般應(yīng)裝有快速熔斷器或快速開關(guān)，以資保護。另外，為了防止發(fā)生逆變顛覆，逆變角b不能太小，必須限制在某一允許的最小角度內(nèi)。8.課后習(xí)題3.單相橋式全控整流電路，U2=100V，負載中R=2，L值極大，當(dāng)=30º時（1）畫出Ud、id和i2的波形（2）輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2 分別為Ud0

18、.9 U2 cos0.9×100×cos30°77.97（V）IdUd /R77.97/238.99（A）I2Id 38.99（A）（3）考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流晶閘管承受的最大反向電壓為：U2100 141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（23）×141.4283424（V）流過晶閘管的電流有效值為：IVTId/27.57（A）晶閘管的額定電流為：IN（1.52）×27.571.572635（A）4.單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極管在一周期內(nèi)承受的電壓波形二極管的特點：承受電壓為正即導(dǎo)通。所

19、以二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分，在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。二極管在內(nèi)承受的電壓的波形如下：5. 單相橋式全控整流電路，U2=200V，負載中R=2，L值極大，反電動勢E=100V，當(dāng)=45º時（1）畫出Ud、id和i2的波形（2）輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2 分別為Ud0.9 U2 cos0.9×200×cos45°127.26(A)Id (UdE)/R(127.26100)/213.63(A)I2Id 13.63(A)（3）考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流晶閘管承受的最大反向電壓

20、為：U2100 141.4（V）流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVTId 9.64（A）故晶閘管的額定電壓為：UN(23)×141.4283424（V）晶閘管的額定電流為：IN(1.52)×9.641.579.212.3（A）6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中VT1、VT2為晶閘管）電路如圖所示，U2=100V，電阻電感負載，R=2，L值很大，當(dāng)=60º時求流過器件電流的有效值，并畫出Ud，Id，IVT，IVD的波形7.在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試畫出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓Ud的波形 假設(shè)=0，當(dāng)負載為電阻時，ud的波形如下當(dāng)負載

21、為阻感負載時，ud的波形如下9. 三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a,b兩相之間換相的自然換相點是同一點？如果不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a,b兩相之間換相的自然換相點不是同一點，他們在相位上相差180度。10.有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們的觸發(fā)角都是，那么共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如都是a相，在相位上差多少度答：相差180度。11.三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5，L值極大，當(dāng)=60º時（1）畫出Ud，Id和IVT1的波形（2）計

22、算Ud、Id、IdVT和IVT12.在三相橋式全控整流電路中，電阻性負載，如果有一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時的整流電壓Ud波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？假設(shè)VT1不導(dǎo)通，整流電壓ud波形如下：假設(shè)VT1被擊穿而短路，則當(dāng)VT3或VT5導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能分別被擊穿。13.三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5，L值極大，當(dāng)=60º時（1）畫出Ud，Id和IVT1的波形（2）計算Ud、Id、IdVT和IVT26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方

23、向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角>/2，使 Ud 為負值。29什么是逆變失??？如何防止逆變失??？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角等。第四章1無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。而無源逆變電路的交流側(cè)直接和負載聯(lián)接。2換流方

24、式各有那幾種？各有什么特點？答：換流方式有 4 種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負載換流：由負載提供換流電壓，當(dāng)負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn)負載換流。強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。3什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點。答：（1）按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路（2）直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流

25、型逆變電路（3）電壓型逆變電路的主要特點是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源，直流側(cè)電壓基本無脈動。交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。（4）電流型逆變電路的主要特點是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負

26、載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。4電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極管？答：（1）在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。（2）在電流型逆變電路中，直流電流極性是一

27、定的，無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。6并聯(lián)諧振式逆變電路利用負載電壓進行換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？答：假設(shè)在 t 時刻觸發(fā) VT2、VT3 使其導(dǎo)通，負載電壓 U0 就通過 VT2、VT3 施加在 VT1、VT4 上，使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從 VT1、VT4 向 VT2、VT3 轉(zhuǎn)移，觸發(fā) VT2、VT3 ，時刻 t 必須在 U0 過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。第五章1. 簡述降壓斬波電路的工作原理及控制方式答：工作原理：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓

28、V 導(dǎo)通一段時間 ton，由電源 E 向 L、R、M 供電，在此期間，U0E。然后使 V 關(guān)斷一段時間 toff，此時電感 L 通過二極管 VD 向R和 M 供電，U00。一個周期內(nèi)的平均電壓U0=tonE/T輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用?？刂品绞剑海?）脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型（保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間ton）（2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型（保持開關(guān)導(dǎo)通時間ton不變，改變開關(guān)周期T）（3）混合型（ton和T都可調(diào)，是占空比改變）2.在降壓斬波電路中，E=200V，R=10，L值極大，Em=50V，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=20s時，計算輸出電壓平均值U0和輸出

29、電流平均值I0由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平均值為4. 簡述升壓斬波電路的基本工作原理及控制方式工作原理：假設(shè)電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。當(dāng) V 處于通態(tài)時，電源 E 向電感 L 充電，充電電流基本恒定為 I1，同時電容 C 上的電壓向負載 R 供電，因 C 值很大，基本保持輸出電壓為恒值 Uo。設(shè) V 處于通態(tài)的時間為 ton，此階段電感 L 上積蓄的能量為 EI1ton 。當(dāng) V 處于斷態(tài)時 E 和 L 共同向電容 C 充電并向負載 R 提供能量。設(shè) V 處于斷態(tài)的時間為toff，則在此期間電感 L 釋放的能量為 (U0-E）I1toff。當(dāng)電

30、路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期 T中電感 L 積蓄的能量與釋放的能量相等，即： EI1ton= (U0-E）I1toff,簡化為：U0=(ton+toff)E/ toff=TE/ toff控制方式：（1）脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型（保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間ton）（2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型（保持開關(guān)導(dǎo)通時間ton不變，改變開關(guān)周期T）（3）混合型（ton和T都可調(diào)，是占空比改變）5. 在升壓斬波電路中，E=50V，L值和C值極大，R=25，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=50s，ton=20s時，計算輸出電壓平均值U0和輸出電流平均值I0由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平

31、均值為6. 帶隔離的直流-直流變流電路有哪些，分類，哪些什么是單端電路、雙端電路答：單端電路：正激電路和反激電路雙端電路：單橋電路、全橋電路和推挽電路7. 雙端電路，優(yōu)缺點，功率范圍，應(yīng)用領(lǐng)域？第六章1. 交流交流變流電路的定義，分類（交流電力控制電路，變頻電路），交流電力控制電路包含哪些？變頻電路的種類？（1）定義：即把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路稱為交流交流變流電路（2）分類：交流電力控制電路，變頻電路（3）交流電力控制電路包含：交流調(diào)壓電路（單相和三相）、其他交流電力控制電路（交流調(diào)功電路）（4）變頻電路的種類:交-交變頻電路（單相和三相）、矩陣式變頻電路2.三相調(diào)壓電路的主要

32、聯(lián)結(jié)方式：星形連接電路、支路控制三角聯(lián)結(jié)電路（典型應(yīng)用為晶閘管控制電抗器）3交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什么樣的負載？為什么？答：（1）區(qū)別：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進行控制。而交流調(diào)功電路是將負載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率。（2）交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機的軟起動，也用于異步電動機調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電

33、壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計制造。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時間常數(shù)很大的控制對象。由于控制對象的時間常數(shù)大，沒有必要對交流電源的每個周期進行頻繁控制。4交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？答：（1）一般來講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的1/31/2。當(dāng)電網(wǎng)頻率為 50Hz

34、 時，交交變頻電路輸出的上限頻率為 20Hz 左右。（2）當(dāng)輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。5交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？答：（1）交交變頻電路的主要特點是：只用一次變流，效率較高；可方便實現(xiàn)四象限工作；低頻輸出時的特性接近正弦波。（2）交交變頻電路的主要不足是：接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36 只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。（3）主要用途：50

35、0 千瓦或 1000 千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、球磨機等場合。6.交流調(diào)功電路特點：在交流電源接通期間，負載電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓電流造成通常意義的諧波污染7.交流電力電子開關(guān)的特點及主要應(yīng)用（1）特點：響應(yīng)速度快，沒有觸點，壽命長，可以頻繁控制通斷（2）應(yīng)用：晶閘管投切電容器第七章1試說明 PWM 控制的概念和基本原理答：PWM 控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）（概念）。在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同

36、，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。上述原理稱為面積等效原理（基本原理）以正弦 PWM 控制為例。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 個彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于/N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就得到 PWM 波形。各 PWM 脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周，也

37、可以用同樣的方法得到 PWM 波形?？梢姡玫降?PWM 波形和期望得到的正弦波等效。2.什么是SPWM波（脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM）3. 單極性和雙極性 PWM 調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式 PWM 型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于直流電源中點的電壓）和線電壓 SPWM 波形各有幾種電平？答：（1）三角波載波在信號波正半周期或負半周期里只有單一的極性，所得的 PWM 波形在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性 PWM 控制方式。三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的 PWM 波形在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性 PWM 控制方式。（2）三相橋式 PWM 型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：0.5Ud 和-0.5 Ud。輸出線電壓有三種電平 Ud、0、- Ud。5什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點？答：（1）異步調(diào)制及特點載波信號和調(diào)制信號不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率 fc 固定不變，因而當(dāng)信號波頻率 fr 變化時，載波比 N 是變化的。異步調(diào)制的主要特點是：在信號波的半個周期內(nèi)，PWM 波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對稱。這樣，當(dāng)信號波頻率較低時，載波比 N 較