10级 华广《电力电子技术》提纲要义

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1、10 级电力电子技术提纲要义2013.1填空题：1分X20道选择题：2分X5道简答题： 45 分共 8 道计算题： 25 分共 4 道绪论什么是电力电子技术？ 应用于电力领域的电子技术称为电力电子技术1）电力电子技术的定义: 使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术2）电力变换的类型: 交流变直流成为整流 , 直流边交流叫做逆变 具体变换 种类及方法如下:交流变直流（整流）直流变直流（直流斩波）交流变交 流（交流电力控制变频、变相）直流变交流（逆变）3）电力电子技术的分类、学科组成、重要特征 : 分为器件和应用两大分支; 电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三部分组成; 电力电子技术是弱电

2、 控制强电的技术，是弱电和强电的接口一、电力电子器件1 ）电力电子器件的概念、特征，与信息电子器件的区别 : 在可直接用于处理电 能的主电路中, 实现电能变换或控制的电子器件称作电力电子器件 ; 特征与 区别: 电力电子器件处理电功率远大于处理信息的电子器件 ; 为减少本 身损耗, 一般工作在开关状态, 导通时阻抗接近于零, 阻断时电流为零,而管 子两端的电压取决于外电路 电力电子器件需要信息电子电路来控制 电 力电子器件自身功率损耗远大于信息电子器件.2）电力电子器件的系统组成: 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）电力电子器件的分类: 根据控制程度可分为半

3、控型器件、全控型器件和不可 控型器件; 根据控制端信号性质可分为电流驱动型和电压驱动型 ; 根据内部 电子与空穴参与导电情况可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件4）电力二极管的分类: 普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管5）晶闸管的静态工作特性，参数计算: 详见书本 P15216）四种全控型器件的优缺点比较:GTO （门极可关断晶体管）、GTR （电力晶体管）、 电力MOSFET （电力场效应管）及IGBT（绝缘栅双极晶体管）优缺点如下器件优点缺点IGBT开关速度高且开关损耗小；开关速度低于电力MOSFET ；GTRGTO 具有耐脉冲电流冲击能力; 通态压降较低; 输入阻抗高，为电压驱动

4、，驱动功率小耐压高、电流大;开关特性好，通流能力强，饱和压降低电压、电流容量大,适用于大功率场合;具有电导调制效应,其通流能力很强电压、电流容量不及GTO开关速度低，微电流驱动;所需驱动功率大;驱动电路复杂,存在着二次击穿电流关断增益很小;关断时门极负脉冲电流大;开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低开关速度快，输入阻 抗高，热稳定性好;电流容量小，耐压低,所需驱动功率小且驱般只适用于功率不超过MOSF动电路简单;10kW的电力电子装置ET工作频率不高，不存在二次击穿问题7）电力电子器件驱动电路的任务：电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路部分区段的保护，直流快速断路器整定在

5、电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。8）缓冲电路的定义、作用：缓冲电路又称吸收电路。其作用是抑制电力电子器 件的内因过电压、du/di或者过电流和di/dt,减小器件的开关损耗。缓冲电路 可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路， 用于吸收的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗；开通缓冲 电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器 件的开通损耗。二、整流电路1）单相半波可控整流电路带纯电阻负载时，波形，参数计算，触发角的移相范 围。 P43462）单相桥式全控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻

6、感负载、反电动势负载） 时，电路结构，工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。 带电阻负载的工作情况：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用直流输出电压平均值为：【必记】二移相位范围为-，调节二角即可控制：的大小。这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方 式称为相位控制方式，简称相控方式。P44【掌握】 带电阻负载的工作情况：整流电压平均值为：P47【必记】二移相位范围为二匸探带阻感负载的工作情况：整流电压平均值为：P48【必记】二移相位范围为图2-6需懂得分析（晶闸管承受的最大正反向电压均为=：）3）单相全波可控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路

7、结构, 工作原理，波形，优缺点。 P49504）三相半波可控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路结构， 工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。 P51545）三相桥式全控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路结构， 工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。 P54596）变压器漏感对整流电流影响P61【掌握】出现换相重叠角，整流输出电压 平均值：降低；整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小，有利于 晶闸管的安全开通；换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt,可能是 晶闸管误导通，为此必须加吸收电路；换相使电网电压出现缺口。7）三相半波可控整流电路

8、 图 2-12【掌握】8）在整体电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证 同时导通的 2 个晶闸管均有触发脉冲。可采用两种方法：一种是使脉冲宽度 大于6（一般取创nlD），称为宽脉冲触发。另一种方法是，在触发某个晶闸 管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲， 两个窄脉冲的前沿相差-:，脉宽一般为q；-：，称为双脉冲触发。P56【掌 握】9）逆变、有源逆变的定义，逆变的条件：把直流电转变为交流电的逆向过程称为逆变；交流侧和电网连结的电路称为有源逆变电路；逆变的条件：要有直流电动势其极性要与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；

9、要求晶闸管的控制角an/2,使Ud为负值；二者须同时满足。d三、直流斩波电路1）直流斩波电路的定义：将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电2）直流斩波电路的控制方式：保持开关周期T不变，调节开关导通时间t ,on称为脉冲宽度调节；保持开关导通时间t不变，改变开关周期T,称为频率on调节或调频型；t与T都可调，使占空比改变，成为混合型on3）Buck 电路的电路结构，工作原理，波形，参数计算。（电流连续、断续情况下）降压斩波电路负载电压平均值：P100【必记】 ton-btofFT4）Boost电路的电路结构，工作原理，波形，参数计算。升压斩波电路：t +1 T E E P103【必记】t

10、+1T E EU 二 on off E 二 E 二 二o ttp 1a升降压斩波电路输出电压匕与电源电压二的关系：错误!未找到引用源。P107【必记】四、交流电力控制电路和交交变频电路1）交流电力控制电路和交交变频电路的定义、分类：把两个晶闸管反并联后串 联在交流电路中，只改变电压、电流或电路的通断从而不改变交流电频率的电 路称为交流电力控制电路；把一种频率的交流电转化为另一种频率交流电的电 路叫作交流-交流变频电路；分为交交变频电路（直接变频电路）和交直交变 频电路（间接变频）2）单相交流调压电路不同负载情况下的工作原理，波形，参数计算，移相范围。P1121163）单相交交变频电路的电路结构

11、，工作原理，输入输出特性。 P121125五、逆变电路1）有源逆变与无源逆变的的区别：有源逆变电路的交流侧和电网连结；无源逆 变电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载2）换流方式的类型、特点：器件换流：使用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等器件；电网换流：不需要换流元件但不适用于没有交流电网的无源 逆变电路；负载换流：适用于负载电流相位超前于负载电压的场合；强迫 换流：需要附加换流电路3）电压型逆变电路的定义、主要特点；单相全桥逆变电路的电路结构、工作原 理、波形、参数计算；三相电压型逆变电路的电路结构，工作原理，波形，参 数计算。 P135140 （重点掌握 特点 P135 5.

12、2 第三段）4）电流型逆变电路的定义、主要特点；单相电流型逆变电路的工作原理。P140145 （重点掌握 特点 P140 5.3 第三段）六、PWM 控制技术1）PWM控制的定义、面积等效原理、PWM控制的基本原理：对脉冲的宽度进行调制来获取所需波形（含形状和幅值）的技术称为PWM控制技术；2）调制原理（工作过程）课堂笔记P153【掌握】若需增大PWN的频率，则需 扩大Uc的频率（详见P153图6-5单极性PWN控制方式波形）3）单相桥式PWM逆变电路单极性和双极性调制。P1521534）异步调制与同步调制的定义P156【掌握】5）异步调制与同步调制的应用：同步调制方式比异步调制方式复杂一些，

13、但使用微机控制时还是容易实现的。有些装置在低频输出时采用异步调制方式，而 在高频输出时切换到同步调制方式，这样可以将两者的优点结合起来，和分段 同步方式效果接近6）同步调制和异步调制的定义、特点；分段同步调制。 P1551567）自然采样法与规则采样法的定义、两者之间特点的比较。 P157七、软开关技术1）硬开关的定义：开关过程中电压、电流均不为零出现重叠导致开关损耗并产 生开关噪声的开关称为硬开关2）什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么？在原有开关电路中加入很小 的电感Lr、电容Cr等谐振元件构成辅助换流网络，在开关过程中引入谐振过 程，消除开关损耗和开关噪声的开关称为软开关；目的：提高

14、电路效率和提 高开关频率，消除电磁干扰3）四种软开关（重点） P178 本章小结（尤其第三点）1. 剛粼t的出义呈什喪?为什么提山开关频囁可以碱小滤波壽的休啟和重皐:为什 么提盎关频率可限减小变乐器的体上和重吊？答：，冷频化可以诚小潼波器的参数.并使变压器小開化，从而有效的障返叢置的体加和垂 fio使裝覆小S!化*轻呈化是高频化的心义所在。提咼开关频懸周期变以.可使滤除卄 关频率中谐波的电咕押屯容的参数变小”认而凉轻滤波屈的体V和重邑：对于变巫器来 说*输入电压为正弦波时.U.f-N-B-S,赖率于提崗时，可减小沖、$苓数值，从 而认小变压器的和和重邑.2. 软歼黄电賂可匕分为哪几类？耳典卩拓

15、捋分别足什么样于的丫各有什么士点？答：隈按电賂中丄姿的幵关儿件卄通及英断时的电压电流状态，可展钦开黃电路分期零电 压电器和零电流电路两大类；根抵软开关技术笈展的历程町肯软开关电路分为准谐抵电 賂，零幵关PWM电路和零转换PWM屯路匸准谐振电踣：推讷振电路中电玉或电滾的波形为1E#：波.电赂皓构比较简单.但谐振 电压或谐振电流山大.剤器件建求：只匪i：用愿冲频率窗制控制方式.零电H-歼矢推谐扼电确曲直木斤关单玉电泪”关幣谐抵电蹄的基本幵天年-零开关PWM电路：这类电路中II入辅助开黄来控制谐振的幵始时刘使谐振仅发工 于开关过程询后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压朗显降低.电路可

16、U记用开其频辛同运的PWM控制方式。零电：、|%PWM屯路的基本卄天年.舌屯流打天PWM电路的基本H天戸.零转换PWM电踣：这类软幵关屯路还绘士用辅助幵关控制谐振的开始时劇,所不同 的国谐振电踣是与玉开关井疝的.输入电压和负载电療对电路的谐振过程的影瞩隨小， 电路柱艮宽的输入电压范因内并从零员载到满负载都能T-作在软开关狀态.无功率的交换我消到摄小理电哉传檢PWM旦略的旦在口瓷早:八、组合变流电路1）几种间接交流变换电路的电路结构，工作原理。2）泵升电路的概念P179【了解】3）间接直流变换电路的结构，分类：间接直流变换电路由逆变电路、变压器、 整流电路、滤波器组成；分为单端电路和双端电路两大

17、类。4）正激电路的电路结构，工作原理，波形，开关承受的电压，磁心复位问题。P1851865）反激电路的电路结构，工作原理，波形，开关承受的电压。P1861876）反激电路的开通与关断以及它的工作模式P186【必记】（两条公式和反激电 路波形图，需要会画波形图U、i、id）s s d押题参考部分：填空题1. 什么是电力电子器件 P92. 驱动信号3. 晶闸管的导通、关断条件 P174. 脉冲 P565. 同步调制与异步调制 P556.四种典型的软开关P178 （第7章小结）选择题1. 阻抗角2.若需增大PWN的频率，则需扩大U的频率（详见P153图6-5单极性PWNc控制方式波形） 其他木有记到

18、 简答与计算1. PWN调制原理（工作过程）P152第七章2. 反激电路P186 （记住那两条公式，即8-3,需要会画波形图U、i、id以及s s d 它的工作原理【工作与电流断续和电流连续的两种模式】） 第八章3. 软开关第五章定义：1）换流网络；2）谐振过程； 作用：1）开关损耗；2）开关噪声。4. 逆变电路：1）电流型逆变电路P135； 2）电压型逆变电路P140什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ P82 P99课后第29题5. 课后集锦：1)P97第7题2)P97第3题3)P98第 26 题4)P111第2题5)P111第5题6)P131第1题第 1 章 课后第 3 题第 2章 课后 3、 5、 13 题 简答题：逆变失败和控制逆变失败的措施？第 3 章 课后第 2、 5 题第 4 章 课后题第 1 题第 5 章 简答题：电压型和电流型逆变电路的特点？第 6 章 课后习题第一题 简答题：同步调制和异步调制的区别，在低频时使 用哪种调制？第 7 章 无第 8 章 无