电力电子技术总结与复习

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1、1,考试时间： 6月9日晚7：009：00（15周三第五大节） 地点：-101；102；105. 请按下安排参加考试，并记住每人在教室和序号（在试卷上填写该序号）。,2,地点：-101；序号,3,地点：-101 ；序号,4,地点：-102 ；序号,5,地点：-102 ；序号,6,地点：-105；序号,7,地点：-105；序号,8,第一部分：电力电子器件,第一部分：电力电子器件,（第,（第,1,1,章,章,-,-,全书的基础,全书的基础,),),第二部分：各种电力电子电路,第二部分：各种电力电子电路,（第,（第,25,25,章,章,-,-,-,-,全书的主体,全书的主体,),),第三部分：,第三

2、部分：,PWM,PWM,技术和软开关技术,技术和软开关技术,（第,（第,6,6,、,、,7,7,两章）,两章）,本课程的内容介绍,9,1电路为主线在熟悉电力电子器件外特性、额定参数及极限参数的基础上，注重分析研究由各类器件所组成的各种电力电子变流电路；着重掌握主电路的组成和工作原理。不同负载对电路工作特性的影响以及主电路的参数计算与元件选择；熟悉了解典型触发、驱动和缓冲保护电路的组成、工作原理和特点。,本课程主要包括器件、电路、应用这三方面的内容,2重视分析方法波形分析是电力电子电路的基本分析方法，只有画出各种状态下的波形，才能加深对电路原理的定性理解，并在此基础上进行分析。,3注重实践本课程

3、是一门理论性和实践性均较强的专业技术基础课，要学会从实际应用的角度去分析和掌握各种典型电路。,10,绪论,、电力电子技术概述定义、与其它学科的关系、研究体系、电力变换的类型和电力电子系统的基本结构 、电力电子技术的发展史 、电力电子技术的应用重点：掌握电力电子技术的定义及特征，以及电力电子技术的知识体系与其它学科的关系，电力变换的类型和电力电子系统的基本结构。,11,第1章 电力电子器件,电力电子器件特征大功率、开关状态、弱电控制、散热电力电子器件工作原理、基本特征、主要参数；选择、使用时注意的问题,12,（一）内容本章将对电力电子器件的概念、特点和分类等问题作介绍，重点介绍各种常用电力电子器

4、件电力二极管、晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。 （二）本章重点重点是晶闸管、电力晶体管、绝缘栅双极晶体管的工作原理、基本特性；电力电子器件的保护、驱动、串并联 。 （三）本章考点 1、晶闸管的导通条件、主要参数。 2、晶闸管的驱动。,13,重点：各种电力电子器件原理、特性上的不同点，各自的主要参数。晶闸管(SCR)导通和关断条件 。 晶闸管电流计算的问题 ： IT = (1.52) I /1.57,14,1. 什么是晶闸管的额定电流？答：晶闸管的额定电流就是它的通态平均电流，国标规定：是晶闸管在

5、环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。,2. 为什么要限制晶闸管断态电压上升率du/dt?答：正向电压在阻断状态下，反向PN结J2相当的一个电容加在晶闸管两端，电压上升率过大，就会有过大的充电电流，此电流流过J3,起到触发电流的作用，易使晶闸管误触发，所以要限制断态电压上升率du/dt。3. 为什么要限制晶闸管导通电流上升率di/dt?答：在晶闸管导通开始时刻，若电流上升过快，会有较大的电流集中在门极附近的小区域内，虽然平均电流没有超过额定值，但在小的区域内局部的过热，也会损坏晶闸管的，所以要限制通态电流上升率di/dt。,15,1.

6、什么是晶闸管的额定电流？答：晶闸管的额定电流就是它的通态平均电流，国标规定：是晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。,2. 为什么要限制晶闸管断态电压上升率du/dt?答：正向电压在阻断状态下，反向PN结J2相当的一个电容加在晶闸管两端，电压上升率过大，就会有过大的充电电流，此电流流过J3,起到触发电流的作用，易使晶闸管误触发，所以要限制断态电压上升率du/dt。3. 为什么要限制晶闸管导通电流上升率di/dt?答：在晶闸管导通开始时刻，若电流上升过快，会有较大的电流集中在门极附近的小区域内，虽然平均电流没有超过额定值，但在小的

7、区域内局部的过热，也会损坏晶闸管的，所以要限制通态电流上升率di/dt。,16,6. 缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路，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。,17,7. 型号为KP100-3，维持电流IH=4mA的晶闸管，使用在图题7. 所示电

8、路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量),图题1.7,，所以不合理。,KP100的电流额定值为100，裕量达倍，太大了。,答：（a）因为,(b) 因为,18,8. 在图题1.13中，若要使用单次脉冲触发晶闸管T导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流IL=15mA）？,解：由题意可得晶闸管导通时的回路方程：,可解得,所以脉冲宽度必须大于150s。,图题8.,要维持晶闸管导通， 必须在擎住电流IL以上，即,19,填空题,1、普通晶闸管内部有 PN结，外部有三个电极，分别是极、 极、和 极。三个、阳极A、阴极K、门极G。,2、晶闸管的工作状态有正向 状态

9、，正向 状态和反向 状态。阻断、导通、阻断。,3、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压 ，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同 的 被触发，才能得到稳定的直流电压。同步、时刻。,4、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止 损坏晶闸管的。关断过电压。,20,5、GTO的全称是 ，图形符号为 ；GTR的全称是 ，图形符号为 ；P-MOSFET的全称是 ，图形符号为 ；IGBT的全称是 ，图形符号为 。,门极可关断晶闸管、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘双极晶体管。,6、晶闸管串联使用须采取 措施。均压,7、多个晶闸管相并联时必须考虑 的问题，解决的方法是 。 均流、串专用均流电抗器,8、绝

10、缘栅双极型晶体管是以 作为栅极，以 作为发射极与集电极复合而成。,电力场效应晶体管栅极为栅极；以电力晶体管集电极和发射极,21,第2章 整流电路(AC/DC变换）,（一）内容常用几种可控整流电路，分析和研究其工作原理、基本数量关系，以及负载对整流电路的影响。变压器漏抗对整流电路的影响。整流电路的谐波和功率因数的分析。大功率整流电路的特点。有源逆变产生的条件 。 （二）本章重点 1、可控整流电路原理分析 2、基本数量关系。 3、负载对整流电路的影响。 4、有源逆变的概念。,22,（三）本章难点 波形分析。（四）本章考点 1、原理分析。 2、数量关系。 3、波形分析。 （五）学习指导由晶闸管构成的

11、几种可控整流电路，分析和研究其工作原理、输出的波形、基本数量关系，以及负载对整流电路的影响。变压器漏抗对整流电路的影响。整流电路的谐波和功率因数的分析。大功率整流电路的特点。相位控制电路的驱动控制。,23,2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管滞留电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制,24,重点：掌握整流电路带阻感负载电路分析、关键波形绘制及主要参数的计算，以及有源逆变实现的条件。难点波形分析、移相

12、范围分析。,25,波形分析法，是指根据电源电压和控制角以及负载性质，作出负载电压、负载电流、整流元件的电压和电流等波形图，再由波形图推导出该电路基本电量的计算公式和数量关系。具体来说，分析方法和步骤如下：1）绘出主电路原理图，包括标明交流电压、各整流元件序号和负载性质。2）画出各相电压或线电压波形图，并确定整流元件的自然换相点。3）根据控制角在相应位置上绘出触发脉冲，并标明相应序号。4）根据可控整流电路的工作原理，绘出负载电压、负载电流、晶闸管电流以及晶闸管两端电压的波形，5）根据波形图推导出基本电量的计算公式。,26,变压器漏抗对整流电路的影响：通常整流电路输入端都接有整流变压器，由于整流变

13、压器存在漏抗，在换相时，对整流电压波形将产生影响，不仅产生换相压降，而且使相电压和线电压波形出现缺口，造成电网电压发生畸变。,27,VT的a 移相范围为180。,1. 带电阻负载的工作情况,一. 单相半波可控整流电路,基本数量关系,2.带阻感负载的工作情况,近似认为id为一条水平线，恒为Id,并联续流二极管时,28,二. 单相桥式全控整流电路,基本数量关系,1 .带电阻负载的工作情况,a 角的移相范围为180,2 .带阻感负载的工作情况,晶闸管移相范围为90,续流二极管的作用,29,基本数量关系,三. 三相半波可控整流电路,1.电阻负载,（1） a 30时，负载电流连续，有：,（2） a 30

14、时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,移相范围是0150。,30,2.阻感负载,特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。 a 30时 整流电压波形与电阻负载时相同 a 30时,阻感负载时的移相范围为90,基本数量关系,四. 三相半波可控整流电路,31,五. 三相桥式全控整流电路,基本数量关系,1. 带电阻负载时的工作情况,移相范围为120,2阻感负载时的工作情况,移相范围为90,32,当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a 60时）的平均值为：带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为：输出电流平均值为 ： Id=Ud /R,（2-26）,（2-27）,基本数量关系,五

15、. 三相桥式全控整流电路,33,六. 变压器漏感对整流电路的影响,基本数量关系,功率因数,位移因数（基波功率因数）cosj 1,七. 谐波和无功功率分析,不同电路电压和电流的谐波分布情况,三相,单相,34,35,三相桥是应用最为广泛的整流电路,36,1. 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解：设=300，T2被烧坏，如下图：,37,2. 在三相半波整流电路中,如果a相的触发脉冲消失,试绘出在电阻性负载和电感性 负载下整流电压Ud的波形。 解:假设 ,当负载为电阻时,Ud的波形如下:,38,3.在三相桥式全控整流电路中,电阻负载,如果有一个晶闸管不能导通,此时的整流电压Ud波形如何?如果有一个晶闸管被击穿而短路,其他晶闸管受什么影响? 答:假设VTl不能导通, =0，整流电压波形如下:,假设VT1被击穿而短路,则当晶闸管VT3或VT5导通时,将发生电源相间短路,使得VT3、VT5也可能分别被击穿。,