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1、电力电子技术本科函授班自 学 指 导 书东南大学电气工程系2009年2月16日说明(1) 使用教材电力电子技术基础 冷增祥，徐以荣编著。东南大学出版社。2006.11(2) 参考书目现代电力电子技术 张立，赵永健编著。科学出版社。电力电子技术 丁道宏主编。航空工业出版社。半导体变流技术 黄俊主编。机械工业出版社。(3) 前修课程电工基础，电子技术基础，电机学。由于本课程与前修课程关系密切，上述前修课程的基础知识是必须的。对于没有学过上述课程的同学，需要补修上述课程的内容。对于学过上述内容的同学，在自学时遇到问题，还需温习前修课程的有关内容。(4) 学习内容本课程重点在第一、二、四、五、六章，要
2、求能掌握各章节的基本概念，电路工作原理，工作波形分析，对书中涉及的各种计算公式，仅要求了解公式的推导思路，不要求死记公式。电力电子器件的驱动和保护是应用系统中的一个重要环节，由于课时的限制，教材中未对此内容作详细的介绍，有兴趣的同学可参阅有关参考书。本课程是一门强弱电相结合的应用型课程，要求学生在熟悉电工基础、电子学等基础课程的基础上，进行本课程的学习。(5) 计划学时数自学64时，作业24时，面授24时。各章自学学时分配见附表。根据各人的实际情况，安排实际自学时数应是表中计划自学时数的24倍。(6) 答疑与作业在自学过程中如遇到问题，可与指导教师联系，通过电话、信函或电子邮件进行答疑。每章作
3、业需按时认真完成，并寄交学校，批阅后发还本人。本自学指导书是根据我系本科函授教学计划，并参照全日制本科教学大纲，在多年教学实践的基础上修改而成。不妥之处，望予指正。0. 绪论本章介绍了课程的基本内容，以及电力电子学的发展和作用，课程的性质、分析方法和学习要求。波形分析和电力电子器件的开关工作是学习的关键点。1. 晶闸管及其可控整流电路1.1 目的和要求通过本章学习，要求掌握晶闸管元件的结构及其工作原理，晶闸管的参数及计算方法。并要求掌握单相和三相可控整流电路的工作原理，分析在不同负载条件下的输出电压、电流波形，掌握自然换流点，触发延迟角等基本概念。对各种情况下的计算公式不要求强记，但应掌握计算
4、公式的推导过程和晶闸管额定值的计算方法。1.2 学习内容(1) 晶闸管元件的结构及基本工作原理。(2) 晶闸管的特性和主要参数。(3) 单相桥式全控整流电路电阻性、电感性负载下的工作原理，波形分析，以及参数计算。(4) 单相桥式半控整流电路电阻性、电感性负载下的工作原理，波形分析，电路的失控现象。(5) 全控电路与半控电路的区别，单相可控整流电路的优缺点。(6) 三相半波可控整流电路电阻性、电感性负载下的工作原理，波形分析，以及参数计算。(7) 三相半波电路的两种接法：共阴极接法，共阳极接法。(8) 三相桥式全控整流电路电阻性、电感性负载下的工作原理，波形分析，以及参数计算。对门极触发脉冲的要
5、求。(9) 三相桥式半控整流电路的特点，工作原理和波形分析。(10) 反电势负载的工作特点。1.3 学习要点(1) 要求掌握阳极和门极的电压、电流参数，能选择相应参数的器件。(2) 掌握晶闸管电路的基本分析方法，主要包括三个方面的内容：电路分析、波形分析、参数计算。学习时应自己动手，画出不同电路、负载、a角的波形图。(3) 单相桥式全控整流电路在电阻性和电感性负载时的工作原理、波形、电路参数计算。(4) 三相半波可控整流电路在电阻性和电感性负载时的工作原理、波形、电路参数计算。(5) 三相桥式全控整流电路的工作原理，性能特点及对触发脉冲的要求。三相半波电路构成三相桥式电路的基本组成部分。1.4
6、 习题和思考题（教材P51）第3、7、9、10、11、13、14、16、17题。2. 变流器运行2.1 目的和要求通过本章学习，要求掌握换流重叠角，了解变流器中影响换流重叠角的原因及对电路的影响。掌握有源逆变产生的条件，三相半波可控整流电路的逆变工作原理，以及逆变失败的原因。2.2 学习内容(1) 换流重叠角产生及计算方法，换流重叠角对输出平均电压的影响。(2) 三相半波可控整流电路换流时波形分析。(3) 有源逆变产生的条件。(4) 三相半波可控整流电路的有源逆变的工作原理，波形分析，参数计算。(5) 逆变失败原因，最小超前角限制的条件。(6) 三相半波可控整流电路的有源逆变的工作原理，波形分
7、析。(7) 变流器外特性的等效电路及计算方法。(8) 功率因数点基本功能、计算方法和提高功率因数点途径。2.3 学习要点(1) 换流重叠角对输出电压有一定的影响，分析其产生的原因，掌握计算方法。(2) 产生有源逆变的基本条件，有源逆变的工作原理，比较有源逆变与整流的异同点。(3) 三相半波可控整流电路的有源逆变的工作原理，波形分析方法。2.4 习题和思考题（教材P81）第1、2、3、5、7、12题。注：本章2.4节内容不作要求。3. 门极触发电路3.1 目的和要求通过本章学习，要求掌握晶闸管对门极触发信号的要求及触发电路的基本组成部分，掌握触发器的定相方法。3.2 学习内容(1) 门极触发信号
8、的种类。(2) 晶闸管对门极触发脉冲及门极触发电路的要求。(3) 锯齿波移相的晶体管触发电路的组成及各部分工作原理。(4) 三相桥式电路触发器的定相方法。3.3 学习要点(1) 触发电路性能对晶闸管电路有很重要的影响，应掌握晶闸管对门极触发脉冲的要求。(2) 在三相电路中，触发电路的同步和移相是较难掌握的内容，这方面内容要认真学习、领会。3.4 习题和思考题（教材P98）第1、2、12题。注：本章3.3节和3.4节内容不作要求。4. 交流调压4.1 目的和要求通过本章学习，要求掌握晶闸管的一些基本应用，交流调压电路工作原理，派生晶闸管的原理和特性。4.2 学习内容(1) 单相交流调压的基本原理
9、，重点在电阻性负载。晶闸管调功器的几种方法，各自的特点。双向晶闸管的基本结构，工作原理与参数。4.3 学习要点(2) 单相交流调压的工作原理，在电阻性负载时的参数计算，在电感性负载工作时应注意的问题。(3) 双向晶闸管的工作原理、特性及其应用。4.4 习题和思考题（教材P117）第1、2、5、7题。注：本章4.2节内容不作要求。5. 全控型电力半导体器件5.1 目的和要求通过本章学习，要求了解几种全控型电力半导体器件，主要掌握GTO、GTR、IGBT三种器件工作原理、特性，其他器件仅作一般性了解。了解电力半导体器件在应用中要考虑的安全性问题，晶闸管保护的工作原理和常用保护方法。5.2 学习内容
10、(1) GTO的结构、特点、关断原理，以及主要参数。(2) GTO的基本缓冲电路，对门极驱动电路的要求及驱动电路的组成。(3) GTR的特性和参数，安全工作区的概念。(4) GTR的基本缓冲电路，基极驱动电路。(5) IGBT的结构、特性和驱动电路。(6) 电力半导体器件的发展概貌。(7) 电路产生过压、过流的原因，常用的保护方法及其工作原理。5.3 学习要点掌握GTO、GTR、IGBT三种器件的基本工作原理，驱动电路的特点，其他器件不需深入了解。重点了解过压、过流的常用保护措施及其工作原理 。5.4 习题和思考题（教材P168）第2、3、5、7、8、17、18、19题。注：本章5.3节、5.
11、5节、5.6节内容不作要求。6. 直流变换器6.1 目的和要求通过本章学习，要求掌握直流变换器的基本结构，直流斩波电路工作原理，输入与输出隔离的直流变换器的分析方法。6.2 学习内容(1) 斩波器输出的控制方式。(2) 降压式、升压式、升降压式斩波器的工作原理，控制方式。输入输出隔离的直流变换器的工作原理和分析方法。6.3 学习要点(1) 斩波电路的工作原理、类型和控制方式。(2) 输入输出隔离电路的结构及工作过程。6.4 习题和思考题（教材P188）第3、4题。注：本章6.3节、6.5节内容不作要求。7. 无源逆变和变频7.1 目的和要求变频电路是电力电子技术应用最广泛的领域，其电路变化也最
12、丰富。通过本章学习，要求了解电压型与电流型变频器的电路、性能、特点，掌握典型变频器的工作原理，了解PWM变频的原理和类型。7.2 学习内容(1) 逆变和变频的含义及两种主要类型的变频器。(2) 电压型和电流型逆变器的比较。(3) 单相负载换流逆变器，掌握RLC串联谐振逆变器的工作原理。(4) 单相串联电感式电压型逆变器的工作原理。(5) 串联二极管式电流型逆变器的工作原理。(6) 脉冲宽度调制的原理、优点，PWM波形的形成方法。(7) 软开关技术的基本概念。7.3 学习要点(1) 逆变器的类型及工作原理，输出电压、电流的调节方法，电压型和电流型逆变器的比较。(2) PWM波形的特点和产生的方法
13、，PWM逆变器的工作原理及其优点。注：本章以上内容作一般性了解。自学学时分配表：周次学习章节作 业10，1.1P51 第1.3题21.3，1.4P52 第1.7，1.9，1.10题31.5P52 第1.11，1.13，1.14题41.6，1.7P53 第1.6，1.7题52.1P81 第2.1，2.2，2.3题62.2P81 第2.5，2.7题72.3，2.5P81 第2.12题8阶段复习93.1，3.2，3.5P98 第3.1，3.2，3.12题104.1P117 第4.1，4.2，4.5，4.7题115.1P168 第5.2，5.3题125.2，5.4P168 第5.5，5.7，5.8题135.7，5.8P168 第5.17，5.18，5.19题146.1，6.2156.4P188 第6.3，6.4题167面授，总复习注：(1) 每周计划自学时数为4学时； (2) 未列入上表的章节不在教学计划范围内(3) 以上安排仅供参考，根据自身的情况灵活安排学习进程。7
