《PowerElectronic期末复习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PowerElectronic期末复习（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Power Electronic 期末复习by Doc. Sun Lin 孙林是个大天才 O(_)O Tips：1、文中黑体黑体部分为重点词汇。2、文中带“*”部分为次要重点。 第一章绪论1、电力电子技术：所谓电力电子技术就是应用于电力领域电力领域的电子技术，也是使用电力电力 电子器件电子器件对电能进行变换变换和控制控制的技术，同时也是应用弱电控制强电弱电控制强电的技术。 2、通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术电力电子器件制造技术和变流技术变流技术两个分支。 3*、电力：此处所谓电力泛指一般性的电力。 4*、电力电子技术的诞生以 GE 公司于 1957 年研制出第一个晶闸管晶闸管为标志
2、。 5*、电力变换：电力变换通常可分为四四大类，即交流与直流的四种组合交流与直流的四种组合。其中，交流 变直流称为整流整流，直流变交流称为逆变逆变。第二章电力电子器件一、电力电子器件的概念和特征： 1、主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制任务直接承担电能变换或控制任务的电路被称为主 电路。 2、电力电子器件特征：电力电子器件一般都工作在开关状态开关状态，通态阻抗很小很小，断态阻 抗很大很大。在实际应用当中，电力电子器件往往需要由信息电子电路信息电子电路来控制。电力电子器件 的损耗大致可分为三类，分别为通态损耗通态损耗，断态损耗断态损耗以及开关损耗开关损耗。其中，通态损耗通态损
3、耗是其 功率损耗的主要成因。当器件的开关频率较高较高时，开关损耗开关损耗可能成为其损耗的主要因素。 二*、电力电子器件共有三种分类方式：半控型器件：晶闸管；全控型器件： IGBT、Power MOSFET；不可控器件：电力二极管；电流驱动型器件：晶闸管；电压驱动型 器件：IGBT、Power MOSFET；单极型器件：肖特基二极管、Power MOSFET；双极型器件： 电力二极管、晶闸管；复合型器件：IGBT 三*、工作参数：功率：晶闸管IGBTPower MOSFET。开关速度为其反序反序。 四、电力二极管： 1、能够耐受高电压和大电流的原因：（1）电力二极管大都是垂直导电结构垂直导电结构
4、，使得硅 片中通过电流的有效面积增大有效面积增大，可以显著提高二极管的通流能力。 （2）电力二极管在 P 区 和 N 区之间多了一层漂移区漂移区而形成的 P-i-N 结构使其能够承受大电压。 2、通过电导调制效应电导调制效应来解决漂移区的高阻率问题。 3*、反向击穿按照机理不同有雪崩击穿雪崩击穿和齐纳击穿齐纳击穿两种方式。 五、晶闸管： 1、看电气图形符号标出引脚：阳极 A、阴极 K 和门极 G。P20-图 2-7。 2、导通条件：当其承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通。 3、关断条件：利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下。 4*、维持导通条件：在晶闸管
5、导通后，使流过其的电流大于维持电流。 5、其它特点：当晶闸管承受反压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通； 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。 六、Power MOSFET 1、看电气图形符号标出引脚：G、S&D。P31-图 2-20-b。 2、特点*：与信息电子电路中的 MOSFET 相比，采用垂直导电结构采用垂直导电结构以及加入漂移区漂移区的 方式提高其耐受高压以及大电流的能力。 七、IGBT（绝缘栅双极晶体管）：看电气图形符号标出引脚，栅极 G、集电极 C 和发 射极 E。P34-图 2-23。 八、IGCT（集成门极换流晶闸管）
6、1、结构：一个平板型的 GTO 与由很多个 Power MOSFET 器件组成的 GTO 门极驱动电 路。 2、优点*：开关速度比普通 GTO 快 10 倍，简化 GTO 的缓冲电路。 3、缺点*：所需驱动功率很大。 九、基于宽禁带半导体的电力电子器件 1、定义：宽禁带半导体材料是指禁带宽度在 3.0eV 及以上的半导体材料。 2、典型材料*：SiC、GaN 和金刚石。 3、优点：高得多的耐高电压能力、低的多的通态电阻、更好地导热性能和热稳定性以 及更强的耐受高温和射线辐射的能力。 4、应用*：基于 SiC 的肖特基二极管。第三章整流电路1、单相半波可控整流电路波形图。P44-图 3-1。 2
7、、单相桥式全控整流电路计算（阻感负载） 。P50-例 3-1。 3、三相桥式全控整流电路带电阻负载时，触发角分别为 0、30、60、90 度的波形图。 P5759 图 3-193-22。 4、三相半波可控整流电路带电阻负载时，触发角分别为 0、30、60 度的波形图。 P5354 图 3-133-15。 5、导通规律*：三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所对应的二级管 导通。 6、自然换相点*：相电压的交点 7、变压器漏感对整流电路影响：（1）出现换向重叠角 y，整流输出电压平均值 Ud 降 低。 （2）整流电路的工作状态增多，例如三相桥的工作状态由 6 种增至 12 种。 （3）
8、晶闸管 的减小，有利于晶闸管的安全开通。有时认为串入进线电抗器以抑制晶闸管的。 （4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的，可能使晶闸管勿导通，为此必须加吸收电路。 （5）换向使电网电压出现缺口，成为干扰源。 8、无功功率对公用电网的危害：（1）无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导 致设备容量增加。 （2）无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路损耗增加。 （3）无功功率使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。 9、谐波对公用电网的危害：（1）谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发 电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中性线会使线路过热设置发生火灾。同 时影响各
9、种电器设备（包括测量仪表）的正常工作。 （2）谐波会引起电网中局部的串并联 谐振，从而使谐波放大，加重（1）的效果。 （3）谐波会导致继电保护和自动装置的误操作 同时对邻近的通信系统产生干扰。 10、多重化整流电路：可以减少交流侧输入电流谐波谐波；对晶闸管多重整流电路采用顺顺序控制序控制的方法可以提高功率因数功率因数。 11、逆变失败*：逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电 路形成短路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势形成顺向串联顺向串联。由于逆变电路的 内阻很小内阻很小，就会形成很大很大的短路电流，这种情况称之为逆变颠覆。 12、逆变失败的原因：（1）触
10、发电路不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲。 （2）晶闸管发生故障。 （3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或忽然消失。 （4）换向的裕 量角不足。 13、防止逆变失败：保证电路各部分器件等正常工作，同时逆变角不能等于零，而且 不能太小，必须限制在某一最小角度内。第四章逆变电路1、逆变分类：交流侧接有电源时称为有源逆变有源逆变；当交流侧直接和负载相连接时，称为 无源逆变无源逆变。 2*、交-直-交变频器又称逆变器逆变器，其电路核心为逆变电路逆变电路。 3*、换流：电流从一个支路向另一个支路转移的过程。 4、换流方式有四种：器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。器件换流只适用于 全控型器件
11、，后三种主要针对晶闸管，其原理为把负电压施加在欲关断的晶闸管上。 5*、器件以及强迫换流属于自换流，电网和负载换流属于外部换流。 6、电压型逆变电路及其特点：直流侧是电压源电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。特点： （1）直流侧电压基本无脉动，直流侧回路低阻抗。 （2）由于直流电压源的钳位作用，交流 侧输出的电压波形为矩形波且与负载阻抗角无关，而输出电流受其影响。 （3）当交流侧为 阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流 侧反馈的无功能量提供通道，逆变各桥臂都并联了反馈二极管。 7、电流型逆变电路及其特点：直流侧是电流源电流源的逆变电路称为电流型逆变电路
12、。特点： （1）直流侧串联大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路高阻抗。 （2） 交流侧输出电流为矩形波且与负载阻抗角无关，输出电压受其影响。 （3）当交流侧为阻感 负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因反馈时电流不反向，故 桥臂中无需反并联二极管。 8、纵向换流（电压三相桥）：每次换流都是在同一相上下两个桥臂间进行。 9、横向换流（电流三相桥）：换流时是在上桥臂组或下桥臂组的组内依次换流。第五章直流-直流变流电路1、DC-DC Converter：将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 2、直接直流变流电路又称斩波电路斩波电路。 3、计算：P122 例
13、 5-1；P124 例 5-3. 4、升压斩波电路升压原因：电感 L 储能之后具有使电压泵升的作用；电容 C 可将输出 电压保持住。 5*、推导原理：能量守恒定律。 6、直-交-直变流电路主要优点：其交流环节采用超过 20kHz 这一人耳的听觉极限，以 免变压器和电感产生刺耳的噪声。 7*、直-交-直变流电路其它特点：隔离输出端与输入端；可以产生相互隔离的多路输 出；输出电压与输入电压比远大于或远小于 1。第六章交流-交流变流电路1*、交流电力控制电路：把两个晶闸管反并联后串在交流电路中，通过对晶闸管的控 制就可以控制交流输出。 2、交流调压电路：在每半个周波半个周波内通过对晶闸管开通相位的控
14、制，可以方便地调节输 出电压的有效值有效值。 3、交流调功电路：以交流电的周期为单位周期为单位控制晶闸管的通断，改变通、断态周期数的 比，可以方便地调节输出功率的平均值平均值。 4、交-直-交变频电路优点：只用一次变流，效率较高；可方便地实现四象限工作；低 频输出波形接近正弦波。 5、交-直-交变频电路缺点：接线复杂；受电网频率和变流电路脉波数的限制；输出频 率较低；输入功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。 6、计算：单相交流调压电路带电阻负载。P141 公式 6-16-4。第七章PWM 控制技术1、调制法：即把希望输出的波形作为调制信号调制信号 Ur（一般为正弦波正弦波） ，把接受调
15、制的信 号作为载波载波 Uc（一般为等腰三角波）等腰三角波） ，通过信号波的调制得到所期望的 PWM 波形。 2、单、双极性 PWM 控制方式：作出波形 P165P166 图 7-5&图 7-6.第八章软开关技术 1、软开关：通过在电路中增加电感、电容电感、电容等原件，在开关过程前后引入谐振引入谐振，使开关 在电压为零时开通或电流为零时关断电压为零时开通或电流为零时关断，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠重叠，降低它 们的变化率变化率，从而降低器件的开关损耗开关损耗的技术。 2*、采用软开关技术的目的：可以降低器件的开关损耗，降低开关噪声开关损耗，降低开关噪声，从而可以进 一步提高电力电子电
16、路的工作频率及工作密度工作频率及工作密度。 3、零电压开关、零电压开关（又称零电压开通）：使开关开通前其两端电压为零其两端电压为零。 4、零电流开关零电流开关（又称零电流关断）：使开关关断前其电流为零其电流为零。 5*、零电压、电流开关要靠电路中的谐振谐振来实现。第九章电力电子器件应用的共性问题1、驱动电路：电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路电力电子主电路与控制电路控制电路之间的接口。 2、驱动电路的基本任务：将信息电子电路信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为 加在电力电子器件控制端控制端和公共端公共端之间，可以使其开通或关断开通或关断的信号。 3、驱动电路的基本作用：采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较为理 想的开关状态，缩短开关时间缩短开关时间，减小开关损耗减小开关损耗。 4、电气隔离：主电路中电压和电流一般都较大较大，而控制电路的元器件只能承受较小较小的 电压和电流，因此驱动电路一般还要提供控制电路控制电路与主电路主电路之间的电气隔离环节电气隔离
