電力電子技術總復習

1、復習及期末考試安排1.今天和下周(第14周)共32個學時：課堂總復習。2.考試方式：閉卷考試。3.考試時間：第15周星期四(6月14日) 上午8.3010.30(共120分鐘)4.考試地點：本大樓 C-116教室 5.考試紀律：參照 (1)國家教育考試違規(guī)處理辦法 （2004年5月19日 教育部令第18號發(fā)布） (2)教育部關于修改國家教育考試違規(guī)處理辦法的決定 (第33號令)第一章 作業(yè)講評什么是電力電子技術？答：應用于電力領域的、使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。是一門與電子、控制和電力緊密相關的邊緣學科。理解： 電力電子技術中的“電力”指用本專業(yè)技術進行變換和處理的“電能”，不

2、同于“電力系統(tǒng)”(發(fā)電、輸電、配電)所指的“電力” ，后者特指電力網的“電力” 。 “變換和控制”指改變電能的屬性，如波形、電壓、電流、頻率等等。 電子技術包括“信息電子技術”和“電力電子技術”兩大分支。通常所說的模擬電子技術和數字電子技術都屬于信息電子技術。2. 說“電力電子技術的核心技術是變流技術”對嗎？答：對。 變流技術是用變換和控制的方法改變電能的屬性，如波形、電壓、電流、頻率等等。3. 模擬電子技術和數字電子技術也是電力電子技術嗎？答：不是。 電子技術包括“信息電子技術”和“電力電子技術”兩大分支。通常所說的模擬電子技術和數字電子技術都屬于信息電子技術。4. 舉幾例日常生活中應用電力

3、電子技術的裝置。答：電動自行車的充電器，手機充電器，電警棍等。5. 簡答“開關電源”和“線性電源”的主要優(yōu)缺點。答：開關電源：優(yōu)點：體積小、重量輕、效率高、自身抗干擾性強、輸入和輸出的電壓范圍寬、可模塊化。 缺點：由于開關工作模式和高頻工作狀態(tài)，對周圍設備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。線性電源：優(yōu)點：電源技術很成熟，可以達到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒有開關電源具有的噪聲干擾。缺點：是需要龐大而笨重的變壓器，所需的濾波電容的體積和重量也相當大，效率低。將逐步被開關電源所取代。第二章 作業(yè)講評 1.解釋：不可控器件 、半控型器件、全控型器件，并舉出代表性器件的名稱。不可控器件：不用控制

4、信號來控制其通、斷。導通和關斷取決于其在主電路中承受電壓的方向和大小。 典型器件：電力二極管 導通條件：正向偏置，即承受正向電壓，且正向電壓閥值電壓。 關斷條件：反向偏置，即承受反向電壓。半控型器件：用控制信號來控制其導通，一旦導通門極就失去控制作用。關斷取決于其在主電路中承受的電壓、電流的方向和大小。 典型器件：晶閘管 導通條件：承受正向電壓，并由電路的觸發(fā)信號驅動(在門極施加觸發(fā)電流)。 關斷條件：取決于其在主電路中承受的電壓和電流狀態(tài)。即利用外加反向電壓使晶閘管的電流減小到近于零(小于維持電流)。 全控型器件：導通和關斷均由電路的觸發(fā)控制信號驅動（驅動狀態(tài)需保持）。 典型器件：GTR、I

5、GBT、POWER MOSFET。2.如圖示的二極管伏安特性曲線，示意性地在坐標曲線上標注二極管的參數“反向擊穿電壓UB”、“門檻電壓UTO”、“正向導通電流IF”及其對應的“正向壓降UF”、“反向漏電流”。3.教科書P42：第4題圖2-27 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。3.教科書P42：第4題 a)答案解答：電流的平均值Id1：電流的有效值(均方根) I1:3.教科書P42：第4題 b)答案解答：電流的平均值Id2：電流的有效值(均方根) I2:3.教科書P42：第4題 c)

6、答案解答：方波電流平均值Id3：方波電流有效值(均方根) I3:4.簡述晶閘管、MOSFET、GTR、IGBT的特點，并繪出各自的電路符號、引腳名稱、及引腳代號。晶閘管：半控型器件。脈沖電流觸發(fā)型器件。功率可大可小，但開關頻率低，驅動復雜。MOSFET：全控型器件。電壓驅動型器件優(yōu)點：驅動功率小，開關頻率高。 缺點：導通壓降偏高，工作電流偏小。 (相對于GTR)GTR：全控型器件。電流驅動型器件優(yōu)點：導通壓降低，工作電流大。 缺點：驅動功率要求大，開關頻率偏低。(相對MOSFET)IGBT：全控型器件。電壓驅動型器件兼MOSFET和GTR的優(yōu)點。5.依據教材P20圖2-8，簡要說明晶閘管的工作

7、原理。晶閘管的工作原理:開通：在有陽極正向電壓EA的情況下，驅動電路注入門極電流IG后，由于電源EA和晶閘管結構形成的電流IC1的正反饋作用，實現開通。 晶閘管開通后，停止驅動電流IG，仍保持繼續(xù)導通。關斷：去掉陽極正向電壓EA,或給陽極施加反壓，使流過晶閘管的電流IK降低到接近于零的某一數值以下才能關斷。 門極驅動控制不能關斷已導通的晶閘管,只能依靠外部電路實施關斷第三章 作業(yè)講評1.解釋：AC-DC電路、AC-DC電路、DC-DC電路、AC-AC電路。答： AC-DC電路：交流變直流即整流電路。取交流電源供直流負載使用。 DC-AC電路：直流變交流即逆變電路。取直流電源供交流負載使用。 D

8、C-DC電路：直流變直流電路。改變直流電源的電壓，可實現隔離作用。 AC-AC電路：交流變交流電路?？梢愿淖兘涣麟娫吹碾妷骸㈩l率、波形。2.簡述單相橋式全控整流電路帶電阻負載的工作情況。(設控制角=，按電源u2正、負兩個半周簡述，參考教材P47 圖3-5)答：閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成另一對橋臂。在u2正半周期間：(a正b負) 若4個晶閘管均不導通，id=0，ud=0, 期間：VT1、VT4串聯共同承受正向電壓u2 VT2、VT3串聯共同承受反向電壓u2 在觸發(fā)角處觸發(fā)VT1和VT4，VT1和VT4導通，電流從電源a端經VT1、R、VT4流回電源b端。 當u2由正變負過

9、零時，流經晶閘管的電流降到零，VT1和VT4自然關斷。 在u2負半周期間：(a負b正) 若4個晶閘管均不導通，id=0，ud=0, 期間：VT1、VT4串聯共同承受反向電壓u2 VT2、VT3串聯共同承受正向電壓u2 仍在觸發(fā)角處VT2和VT3，VT2和VT3導通，電流從電源b端流出，經VT3、R、VT2流回電源a端。 當u2由負變正過零時，流經晶閘管的電流又降為零，VT2和VT3自然關斷。3.如右圖二極管三相半波整流電路。 (參考P53 圖3-13,把晶閘管改為二極管)說明在t1和t2兩個電角度時刻： 哪個二極管導通？ 答：t1：VD2導通 t2：VD1和VD3導通 導通二極管向負載施加的電

10、壓是相電壓或線電壓(電壓名稱)？ 答：t1：負載電壓是相電壓ub t2：負載電壓相電壓uc=ua 不導通的二極管，承受的是正向或反向電壓？是相電壓或線電壓(電壓名稱)？ 答：t1：VD1承受反向線電壓Uba VD3承受反向線電壓Ubc t2：VD2承受反向線電壓Uab=Ucb 變壓器原、副邊的接線方式是型或Y型？ 答：原邊的接線方式是型。 副邊的接線方式是Y型。4.如右圖的二極管三相橋式不控整流電路。說明：在“t1t4”期間內有哪幾個二極管導通？答：在t1t2”期間內：VD3和VD2導通。 在t2t4”期間內：VD3和VD4導通。在“t1t4”期間內有無自然換相？是正極換相或負極換相？答：在t

11、2時刻發(fā)生“負極自然換相”：由uc換相到ua在“t2t4”期間負載電壓是多少？答：負載電壓ud=Uba=ub-ua在t3時刻，二極管VD5承受的電壓是多少？答：二極管VD5承受反向線電壓Ubc=ub-uc=ub第四章 作業(yè)講評1.繪出如下逆變電路圖 (要求理解后閉書能獨立繪出) 單相電壓型半橋逆變電路； 單相電壓型全橋逆變電路； 單相電壓型帶中心抽頭變壓器的逆變電路； 電壓型三相逆變電路。 并簡要指出各電路的結構特點和工作特點。單相電壓型半橋逆變電路 P101電路結構特點: 1.兩只可控器件組成兩個橋臂，各自反并聯一只續(xù)流二極管。 2.兩只電容器串聯連接在直流電源上，兩只電容器的聯結處A點的電

12、壓等于二分之一直流電源電壓。 3.負載連接在兩只電容器聯結點A和兩個橋臂連結點B之間。電路工作特點： 1.兩只開關器件V1和V2在一個周期內互補交替導通，輪流工作180度。 2.輸出電壓為矩形波，電壓幅值等于直流電源電壓的一半。 單相電壓型全橋逆變電路 P102電路結構特點: 1.四只可控器件組成四個橋臂，各自反并聯一只續(xù)流二極管。 2.負載連接在橋臂的兩個連接點之間。電路工作特點： 1.兩組對角橋臂V1和V4、V2和V3在一個周期內交替導通，輪流工作180度。 2.輸出電壓為矩形波，電壓幅值等于直流電源電壓。 第六章 作業(yè)講評阻感負載的單相交流調壓電路如右圖上。設負載的阻抗角為：在晶閘管短接

13、的穩(wěn)態(tài)時，電壓電流波形如右圖下。1. 設t=期間VT1被觸發(fā)導通。 問：該期間電源與負載之間電能流動的方向？ 答：電源向負載提供電能。2. 在t=+期間： 問：電源與負載之間電能流動的方向？ 答：負載電感儲能回饋到電源。 問：在該期間內如果觸發(fā)VT2，VT2是能否導通？原因？在哪種條件下觸發(fā)VT2， VT2才會導通？ 答：在該期間內如果觸發(fā)VT2，VT2不能導通。 因為VT2的陽極-陰極之間是承受的反向電壓。 當t=+2期間觸發(fā)VT2， VT2才會導通.3. 本題調壓電路的移相范圍？ 答：的移相范圍應為 。第七章 作業(yè)講評P184“習題2”： 注:設f =50Hz，半個周期()=10ms 設P

14、164中圖7-3的半周期的脈沖數為5，脈沖幅值為相應正弦波幅值的2倍，試按面積等效原理來計算各脈沖的寬度。解：將各脈沖的寬度分別用1、2、3、4、5表示，根據面積等效原理可得PWM脈沖序列各脈沖寬度如下(注意等效的三個條件)第八章 作業(yè)講評1.實現電力電子裝置的小型化、輕量化的基本技術手段是什么？ 答：“高頻化”。2.電力電子變換電路工作的 “高頻化”的帶來的問題是什么？解決措施是什么？ 答： “高頻化”帶來的不利因素是：開關損耗增加，電磁干擾加劇。解決措施是發(fā)展軟開關技術。3.解釋 “零電壓開通” 和“零電流關斷”，并說明軟開關對電力電子裝置的作用和意義。 答： 零電壓開通：開關在開通的過度過程中開關兩端承受的電壓為零。 零電流關斷：開關在關斷