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《电力电子技术》学习心得

《电力电子技术》关于新能源的利用

通过这学期十几周的学习，我对电力电子学有了简单地了解。采用半导体电力开关器件构成各种开关电路，按一定的规律，周期性地，实时、适式的控制开关器件的通、断状态，可以实现电子开关型电力变化和控制。这种电力电子变换和控制，被称为电力电子学或电力电子技术。至于，什么事电力电子，强电与弱电的联系是什么，它有什么用途等等。这些都将是我们这门课程的需要解决的主要问题和传达给我们的知识和要点，通过这门课的学习我们队这些问题都将会有一个比较深刻的理解和学习，为我们以后的学习和工作都会有一定的基础积累。这门课程虽说知识考查课，但是它的作用是非同寻常的，它帮助我们学习弱电的学生们更好的理解和掌握我们本专业所需要学习和掌握的主要知识，同时它又帮助我们加深我们专业与强电专业的差别以及联系，让我们在看到两种之间的差别的同时又让我们明白两者之间的联系和交叉。为我们的知识盲区划清界限，同时也为我们的专业寻找了另一个出路和用途为我们以后的学习方向和工作提供了一定的方向和出路。所以说这门课程所提供我们的不仅仅知识课本上的那一点点知识要点，更可贵的事它为我们提供了许多我们在自己专业上以及以后工作的道路上的方向。它就像一盏指明灯一样，虽只是星星点灯，但它却为我们的前进方向指明了航行的方向，起到的作用是非常巨大的。这也就是为什么说虽说它只是一门考查课但却非常重要的课程。

如今，关于电力电子有关新能源的利用的话题越来越热烈，有关新能源的利用有很大的前景和客观的效益。

世界能源结构正在发生巨大的变革。以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构将逐步转变为以资源无限，清洁干净的可再生能源为主的多样性，复合型的能源结构。太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点，正得到迅速的推广应用。

随着太阳能光伏发电应用的发展，太阳能光伏发电已经不再只是作为偏远无电地区的能源供应，而是向逐渐取代常规能源的方向发展。在国外，并网发电逐渐成为太阳能光伏发电的主要应用领域，太阳能光伏产业已经逐渐形成，并持续高速发展。

目前国外并网逆变器技术发展十分迅速。目前的研究主要集中在空间矢量PWM技术、数字锁相控制技术、数字DSP控制技术、最大功率点跟踪和孤岛检出技术，以及综合考虑以上方面的系统总体设计等。国外的有些并网逆变器还设计同时具有独立运行和并网运行功能。国内太阳能光伏应用仍以独立供电系统为主，并网系统则刚刚起步。目前国内自主研制的并网逆变器存在有系统运行不稳定，可靠性低的弱点;且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化等问题也没有得到很好考虑。

由于太阳能电池只能在白天光照条件下输出能量，根据负载需要，系统一般选用铅酸蓄电池作为储能环节来提供夜间所需电力。整个光伏系统由太阳能电池、蓄电池、负载和控制器组成。虚线框中部分即为系统控制部分的结构框图，一般由充电电路、放电电路和状态控制电路3部分组成。

系统各部分容量的选取配合，需要综合考虑成本、效率和可靠性。随着光伏产业的迅速发展，太阳能电池的价格正在逐步下降，然而它仍是整个系统中最昂贵的部分。它的容量选取影响着整个系统的成本。相比较而言，蓄电池价格较为低廉，因此可以选取相对较大容量的蓄电池，尽可能充分利用太阳能电池所发出的功率。另外，在与负载容量配合时，应该考虑到连续阴天的情况，对系统容量留出一定裕度。

与独立供电的光伏系统相比，并网系统一般都没有储能环节，直接由并网逆变器接太阳能电池和电网。并网逆变器的基本功能是相同的。那就是，在太阳能电池输出较大范围内变化时，能始终以尽可能高的效率将太阳能电池输出的低压直流电转化成与电网匹配的交流电流送入电网。太阳能电池输出的大范围变动，主要原因是白天日照强度的变化，范围在200W/m2到1000W/m2之间.

通过回顾在这门课程学习到的知识，我们科一更加清楚的了解它的重要和作用。在第一章电力电子变化和控制技术导论的学习中，我了解了电力电子学科的形成、四类基本的开关型电力电子变换电路、两种基本的控制方式（相控和脉冲宽度调制控制）、两类应用领域（电力变换电源和电力补偿控制），以及电力电子变换器的基本特性。经过这一章的学习，我对电力电子变换和控制技术有了一个全貌的认识。接下来的一章里学习了各类半导体电力开关器件的基本工作原理和静态特性。然后又学习了直流-直流（DC/DC），直流-交流（DC/AC），交流-直流（AC/DC），交流-交流（AC/AC）四类电力电子变换的工作原理和特性以及电力电子变换器中的辅助元器件和系统，还分析了开关器件的开通关断过程和各种缓冲器，以及电力电子变换电路的两类典型应用：多级开关电路组合型交流、直流电源和电力电子开关型电力补偿、控制器等。

在这学期的学习中，我们学习到了许多有用得知识和技巧，同时我们在老师的指导下还尝试了多种新的学习方法，例如分组学习并做PPT重点总结、自主学习后课堂讲解等，这些方法都大大的调动了我们课下学习的积极性，课前的预习也使我们上课时能更好的理解以及吸收学科知识，更重要的是通过相关实验课的学习和积累加深了我们相关课程和知识的映像，也为我们的知识储备加深了更加深的一笔储备，而且通过实践掌握了这门课的掌握的要点，更是提升了我们处理和分析的能力，通过自己搭建电路，调试电路以及分析电路的实验结果为我们进一步掌握电学知识的要点加深了更加有力的知识储备。

太阳能光伏发电是当今备受瞩目的热点之一，光伏产业正以年均增长量40%的速率发展。

太阳能光伏发电装置主要有光伏电池模块和逆变器构成。光伏逆变器按是否采用隔离方式，可分为工频隔离的光伏逆变器、高频隔离的光伏逆变器和非隔离光伏逆变器。工频变压器隔离的光伏逆变器是目前较常用的结构，具有安全性高，可以防止逆变器输出的直流偏置电流注入电网，但存在工频变压器体积大、笨重的问题。工频隔离的光伏逆变器效率约在94%~96%之间。

高频隔离的光伏逆变器一般通过前级DC/DC变换器实现高频隔离，如图1(a)所示。它具有高频隔离变压器体积小、重量轻的特点。隔离DC/DC变换器电路有全桥移相DC/DC变换器，双正激DC/DC变换器等。由于引入隔离DC/DC变换器，将引起3-4%效率损耗。高频隔离的光伏逆变器整体效率在93-95%。

非隔离的光伏逆变器具有功率密度高、整机效率高的特点。目前，非隔离光伏逆变器效率已高达98.8%。非隔离光伏逆变器又可分为单级结构、两级结构。单级结构中，光伏模块的输出电压必须与电网电压相匹配，因此单级结构对光伏阵列的额定电压等级有较苛刻的要求，但在大功率光伏系统中不成为问题。两级结构中，光伏模块的输出首先通过前级DC/DC 变换器升压，再送入逆变器。两级结构对光伏模块的额定电压等级的要求比较宽松，因此在小功率光伏系统中较受青睐。非隔离光伏逆变器越来越得到广泛应用，在欧洲约占80%市场，在日本约占50%市场。

由于非隔离光伏逆变器中，光伏模块与电网之间没有电气隔离，需特殊考虑安全性问题。图2 为一个非隔离并网光伏逆变器示意图。图2(a)所示，光伏电池硅片与接地框架之间存在寄生电容。对于单晶体硅光伏电池，寄生电容约为50~150nF/kWp，对于薄膜光伏电池，约为1μF/kWp[5]。图2(b)为考虑PV寄生电容光伏系统模型，Cpv为光伏模块等效对地寄生电容。逆变器ＰＷＭ调制将在Cpv两端引起的高频电压，造成地电流。寄生电容Cpv

的大小与光伏阵列的框架结构有关，光伏电池表面及间距、框架结构、天气条件、湿度、覆盖于光伏阵列表面的尘埃。地电流对人造成安全隐患，也造成电磁干扰。因此，对于非隔离光伏逆变并网系统，需要抑制由光伏模块寄生电容引起的地电流问题。

地电流与光伏阵列输出端电压波动的幅度及频率密切相关，即与逆变器拓扑及开关策略的选择有关。地电流抑制有多种方法，主要有采用特殊的并网逆变拓扑和PWM调制方法、在交流侧安装共模电抗器、有源地电流抑制电路。

我们都知道，随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现电能变换与控制的技术——电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活的各个领域，有着极其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。

电力电子的诞生,上世纪五十年代未第一只晶闸管问世，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代。这标志着电力电子的诞生。

第一代电力电子器件,进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，它们是普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。

第二代电力电子器件,随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出大功率双极型晶体管(GTR)，门极可关断晶闸管(GTO)，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。

第三代电力电子器件,以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表，开始向大容量高频率、响应快、低损耗方向发展。

现代电力电子时代,八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT 为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子器件正朝着标准模块化、智能化、功率集成的方向发展。在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

功率半导体器件是电力电子电路的基础，通过学习掌握了多种电力电子器件的工作原理、基本特性、主要参数等内容。其中包括功率二极管、大功率晶体管、晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等。整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。

单相整流电路可分为单相半波电路和单相桥式电路。单相整流电流电路比较简单、成本也低、控制方便，但输出电压波形差，谐波分量较大，使用场合受到限制。

多相整流电路以三相整流电路为主。三相整流电路也可分为三相半波和三相桥式电路。三相整流电路输出直流电压波形较好，脉动小。因此它应用较广，尤其是三相桥式整流电路在直流电机拖动系统中得到了广泛应用。多相整流电路通常在大功率整流装置中应用。

按照负载性质又可分为电阻性负载、电感性负载、反电动势负载和电容性负载。

a.阻性负载：负载为电阻时，输出电压波形与电流波形形状相同，移相控制角较大时，输出电流会出现断续。

b.电感性负载：负载有电感和电阻，以电感为主时，由于电感有维持电流导通的能力，当电感数值较大时，输出直流电流可连续而且基本保持不变。

c.反电势负载：即负载中有反电势存在。如蓄电池充电为反电势电阻性负载，直流电机拖动系统为反电势电感性负载。反电势越大，晶闸管导通角越小。

d.电容性负载一般在变频器、不间断电源、开关电源等场合使用。

可控整流电路的工作原理、特性、电压电流波形以及电量间的数量关系与整流电路所带负载的性质密切相关，必须根据负载性质的不同分别进行讨论。然而实际负载的情况是复杂的，属于单一性质负载的情况是很少，往往是几种性质负载的综合，所以在分析时还要根据具体情况进行详细区别讨论。在学习整流电路过程中，根据交流电源的电压波形、功率半导体器件的通断状态和负载的性质，分析电路中各点的电压、电流波形，掌握整流电压和移相控制的关系。掌握了电路中的电压、电流波形，也就掌握了电路的工作原理。

逆变：在生产实际中除了需要将交流电转变为大小可调的直流电供给负载外，常常还要将直流电转换成交流电，即逆变过程。变流器工作在逆变状态时，如交流侧接至电网上，直流电将被逆变成与电网同频的交流电并反馈回电网，因为电网有源，则称为有源逆变。有源逆变是整流电路在特定条件下的工作状态，其分析方法与整流状态时相同，在直流电机拖动系统中可通过有源逆变将直流电机的能量传送到电网。

当前,电力电子作为节能、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。

电力电子技术的创新与电力电子器件制造工艺改进，已成为世界各国工业自动化控制和机电一体化领域竞争最激烈的阵地，各个发达国家均在这一领域注入极大的人力，物力和财力，使之进入高科技行业，就电力电子技术的理论研究而言，目前日本、美国及法国、荷兰、丹麦等西欧国家可以说是齐头并进，在这些国家先进的电力电子技术不断开发完善，促进电力电子技术向着高频化迈进，实现用电设备的高效节能，为真正实现工控设备的小型化，轻量化，智能化奠定了重要的技术基础，也为电力电子技术的不断拓展创新描绘了广阔的前景。而我国开发研制电力电子器件的综合技术能力与国外发达国家相比，仍有较大的差距，要发展和创新我国电力电子技术，并形成产业化规模，就必须走有中国特色的产学创新之路，即牢牢坚持和掌握产、学、研相结合的方法走共同发展之路

本人对这门课程开始就是心怀重视态度对待它，奈何一看教学模式竟然是考查，然后又见到旁边那么多的同学都是采取消极的态度，所以本人的态度也是一落千丈，至此就是心情好时就听老师讲，心情不好抑或是有其他比较有趣的事情的时候就干自己的事情去了，虽然偶尔也会忌惮于老师的发威而艰难的将眼睛往黑板上挪，但心中始终想的是自己的事情（呵呵，在此对老师说句sorry），好了，废话不扯了，还是说正事吧，以下就是我本人对电力电子的一些想法和理解以及从网上了解的相关应用，当然这些仅仅只是从我听了课的那几次课来介绍，其他没有介绍的请见谅(原因就不多说了哈)。

首先解释一下，什么是电力电子技术。书本上如是说：电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。我理解是，就是强电模块的电力和弱电模块的电子相结合从而形成的一门新兴技术，主要是由电力学，电子学以及控制理论三个学科相互交叉相互补充而成的，已经成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课程（可惜，本校由于课程改革竟然把本课程放到大四来开，而且还是考查，这就导致本校学生对电力电子技术这门课程的不重视以及对相关技术术语的迷茫不懂，这是一个亟待改进的问题）。然后就是介绍一些相关的但是比较重要的电力电子器件。首先是种类：其中器件的典型代表就是晶闸管，谈到晶闸管必须讨论一下这原件的两个主要功能：整流和续流。

我只介绍关于整流方面的相关类容（原因就不多说哈）。经过我的听课，整流电路是电路中保证稳定的一个必要因素，也是不可缺少的因素，由于可控元件的不同导致导通角和关断角都会不一样，至于工作原理，波形以及管压降就请自行查阅相关书本。整流电路中存在几种特殊的状态依次是：逆变（有源/无源）；整流以及无环流（可能由于对术语不熟悉的原因，某些字不是很精确，请见谅）。整流电路又可以分为几种类型分别是：单相半波整流电路、单相桥式全控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流、电路三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路，其中整流电路的负载又有以下三种：电阻、阻感、

反电势。下面仅仅附上最简单的单相半波可控整流电路的电路原理图，其他相关波形请查阅书本。

除了整流电路之外，比较重要的电力电子概念就是斩波电路，斩波，顾名思义就是将波形斩断，做到输出可调，其中的直流斩波电路又有升压和降压两种。牵涉到的相关参数有平均电压、电流的计算、占空比等等。本课程中对于复合/多重多相斩波电路不作要求。整流电路和斩波电路之外还有逆变电路。所谓逆变电路就是将直流转变为交流的相关电路，同时要区别无源逆变电路和有源逆变电路的异同点，逆变电路的基本工作原理、主要用途、换流方式具体细节参照书本，逆变电路中可以分为电压型逆变电路、电流型逆变电路。具体电路图由于篇幅限制不在此介绍。当然对于某个电路我们要能够区别这是整流电路还是逆变电路，关键就是看电流是有直流变为交流还是由交流变为直流，前者我们称为逆变，后者称为整流。

谈完这些，最后不能落下的就是PWM控制技术，由于本人对这个不是很了解，一下只是简单介绍一下相关事情，PWM控制的基本原理是面积等效原理，而SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。PWM控制方法有计算法、调制法和跟踪法等三种方法。当然我们也必须知道单极性和双极性PWM 调制有什么区别以及了解特定谐波消去法的原理。

以上只是按照书本上的大概内容讲述了一下我所了解到的知识点，下面我将主要从电力电子技术在各个领域尤其是电力系统领域的应用，当然，限于本人的水平，我只能粗浅的谈谈大致的应用，详细的以及相关原理应用请读者自行查询相关书籍。

异步电机变频调速系统、混合动力汽车、不间断电源（UPS）、电池充电器、感应加热炉、变速恒频风力发电等相关设备都是应用了有关的电力电子技术，而电力电子在电力系统中的应用则是可以细分很多方面，简单的说光伏发电接口超导储能、有源电力滤波器（APF）、静止无功补偿（SVC）、静止无功发生器（SVG）、高压直流输电（HVDC）、灵活交流输电系统（FACTS），由于本人在本学期同时选修了电力系统经济技术讲座，在这课程当中，老师着重介绍的柔性发电技术同样是电力电子技术的重要应用方面。比如说高压直流输电（HVDC）、静止无功补偿（SVC）、静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）、晶闸管控制串联电容装置（TCSC、CSC、ASC）、次同步振荡阻尼器（SCR）、晶闸管控制相角调节器（TCPAR、PST）、静止调相机（STACON）、晶闸管控制动态制动器（TCDB）、统一潮流控制器（UPFC）。

在这里我们介绍的已经够多了，我的理解，所谓电力电子技术，简单的说就是强电与弱电的结合，其中既有强电的知识要点，同时也有弱电的许多内容，这门学科是强电与弱电的最好的结合的事例。原本强弱电本不分家的，在这里我们可以清楚的看到强电与弱电的相互联系，对比分析以及两者之间的差别，正所谓万事万物本都相互联系，没有什么事物是绝对的独立的。通过学习这门课程，教会我们在对待任何事物的时候都应该怀抱一个发散及联想的思维模式，学会去看待不同事物之间的差别以及联系对我们发现事物的本质和掌握更深的知识有着非常重要的作用和效果。

从1957年第一台风力发电装置产生到现在，风力发电系统已经从传统的恒速恒频风力发电系统发展到现在的变速恒频风力发电系统，出现的主要结构如图3所示。基于普通异步电机的恒速恒频风力发电系统，其结构简单，设计成熟，在现在的风电场上还广泛应用，但需额外安装无功补偿装置，存在机械应力大等缺点。变速恒频结构类型，基于调节绕线电机转子侧电阻来实现小范围转速的调节，其调速范围是同步转速以上0-10%。现在风电场的主流机型变速恒频双馈风力发电系统。该系统转子侧通过变流器与电网相连，变流器容量为发电容量的30%，定子侧直接与电网相连。定子和转子都可以向电网输送能量。可以工作在同步转速的±30%的范围之内。在并网发电时都能够实现最大功率点跟踪控制，有效的提高了风能利用率。同时能够对定子侧的有功功率和无功功率实现独立控制，在电网产生电压跌落故障时可以给电网提供无功支撑。变速恒频直驱风力发电系统，代表了风力发电系统未来的发展方向，这种结构显著的优点是可以简化齿轮箱或者取消齿轮箱，因此能够显著减少机械故障。也可以方便实现无功支撑。过去，电网故障时一般采取风力发电装置脱离电网进行保护的方案，但随着风电发电容量的比重日益增长，这种处理方法可能造成电力系统故障的扩大，危害电力系统的安全运行。针对这种情况，德国、丹麦等一些风电发展成熟的国家都出台了风电并网的规范，要求风力发电装置在电网电压跌落时，具有电网无功支撑功能，即低电压穿越(LVRT)。图4为德国E-ON低电压穿越的要求，阴影部分为要求提供无功支撑，而且每跌落1%电网电压，需要提供额定电流2%的无功电流，直到提供100%无功电流。ABB、GE等制造的双馈变流器具备低电压穿越功能。

随着近期国家新能源振兴规划的提出，风电装机容量在未来将大幅度增长，将在全国电力容量中占有可观的比重，因此我国也必要制定风电低电压穿越规范。低电压穿越技术的研究开发已引起国内同行的重视。

在整个双馈风力发电中，从电力电子领域提高整机效率的环节主要有两个方面：通过对双馈电机的优化控制，减小电机的损耗，进而实现整体效率的提高；通过对变流器结构的优化选择，使用高效率的变流器拓扑结构来提高整机的效率。目前风电大功率变流器装置中一般采用比较成熟的两电平六开关背靠背变流器，通过研究多电平技术和软开关技术在提高变流器效率方面也有很重要的意义。

目前风电装置主流采用690V等级，该电压等级严重落后风电装置的大容化的快速发展的步伐。造成电缆的材料耗费、损耗的增加。图5是采用三电平BTB变流器5MW风电装置。

最后我再次也希望通过这篇总结来表达自己对知道老师的感谢之情，谢谢您的不懈努力和耐心指导，才使得我再这次的实验过程中收获的这么多，也正式您的不吝教诲才使得我们在这次实验中学习和收获了许多的有用的知识和技巧，我相信在以后的学习或者工作中一定有其用武之地。过多的感谢无以言表，万分感激，至此敬礼！

电力电子技术试题及答案(B)

电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α，由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；

电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)

电力电子技术试题第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 | 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 . 第2章整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为___，续流二极管承受的最大反向电压为___（设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 和_；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为___和___；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-α-_; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-2_。

电力电子技术第二版张兴课后习题问题详解

一、简答题 2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。 2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。 2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。 2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。 2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。若流过 PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂 N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过 PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂 N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。 2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。从减少反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管。

电力电子技术课后习题全部答案解析

电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t

电力电子技术试题及答案(1)

《电力电子技术》试卷一．填空（共15分，1分/空） 1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。 2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。 3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U ，忽略主电路 2 各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。 4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。 5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。 6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。 7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。二．单选（共10分，2分/题） 1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 A.直流断路器 B. 快速熔断器 C.过电流继电器 2．晶闸管属于（）。 A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。 A．180O B.90O C.120O 4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。 A.60 B. 180 C. 120 5．把交流电变成直流电的是（）。 A. 逆变电路 B.整流电路 C.斩波电路三．多选（共10分，2分/题） 1．电力电子器件一般具有的特征有。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在开关状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。 A.单相全控桥整流电路 B.单相全波可控整流电路 C.三相全控桥整流电路 D.三相半波可控整流电路 3．使晶闸管关断的方法有。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 4．逆变失败的原因有。 A.触发电路不可靠 B.晶闸管发生故障 C.交流电源发生故障 D.换相裕量角不足 5．变压器漏抗对整流电路的影响有。 A.输出电压平均值降低 B.整流电路的工作状态增多 C.晶闸管的di/dt减小 D.换相时晶闸管电压出现缺口四．判断（共5分,1分/题） 1.三相全控桥式整流电路带电阻负载时的移相范围是150O。（） 2.晶闸管是一种四层三端器件。（）

电力电子技术简答题学霸整理

四种电力变换:①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）。晶闸管的导通条件：晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。晶闸管关断条件是：（1）晶闸管承受反向电压时，无论门极是否触发电流，晶闸管都不会导通；(2)当晶闸管承受正向电压时，反在门极有触发电流，晶闸管都不会导通；(3)晶闸管一旦导通，门极就是去控制作用；(4)若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值一下。晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d和I d的计算公式，要求能画出在α角下的U d，I d及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d和I d计算公式要求能画出在α角下的U d,I d，U vt1及I2的波形(参图3-6); 三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点 A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并括出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o D) U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV）及额定电压U tn的确定三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个共阳极组的，且不能为同一相得晶闸管。 2）对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按V T1-V T2-V T3-V T4-V T5-V T6的顺序，相位一次差60 o；共阴极组V T1,V T3,V T5的脉冲依次差120 o，共阴极组V T4,V T6,V T2也依次差120 o；同一相得上下两个桥臂，即V T1与V T4，V T3与V T6，V T5与V T2，脉冲相差180o 3）整流输出电压U d一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4）在整流电路合闸启动过程种或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证导通的两个晶闸管均有脉冲。为此可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o（一般取80~100o），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，连个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20~30 o,称为双脉冲触发。 5）α=0 o时晶闸管承受最大正、反向电压的关系是根号6Uα 有源逆变：当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源是，称为有源逆变。逆变条件：1）要有直流电动势，其极性和晶闸管的到导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。 2）要求晶闸管的控制角α大于π/2，使U d为负值。有源逆变失败：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体管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败。有源逆变失败原因： 1）触发电路工作不可靠，不能适时，准确的给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失，脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。 2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通时，器件不能导通，造成逆变失败。 3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失，由于直流电动势Em的存在，晶闸管仍可导通，此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的电压，因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。 4）换相的裕量角不足，引起换相失败，应考虑变压器漏抗引起重叠角，对逆变电路换相的影响。

王兆安版电力电子技术试卷及答案

20××－20××学年第一学期期末考试《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟满分100分）（适用于 ××学院 ××级 ××专业学生）一、填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是和。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有、和。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是；控制方式是。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为型逆变器和型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为。二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，R=0.5Ω，E m =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值

电力电子技术简答题汇总

电力电子简答题汇总问题1：电力电子器件是如何定义和分类的？答：电力电子器件是指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。电力电子器件的分类：按照器件能够被控制的程度分类：半控型、全控型、不控型按照驱动电路信号的性质分类：电流驱动型、电压驱动型按照内部导电机理：单极型、双极型、复合型根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形，可分为脉冲触发型和电平控制型。问题2：同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的特点是什么？解答：①能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数。其处理电功率的能力大多都远大于处理信息的电子器件。 ②电力电子器件一般都工作在开关状态。

③由信息电子电路来控制,需要驱动电路。问题3：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。问题4：维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。问题5：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。问题6：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。解答：GTR的容量中等，工作频率一般在10kHz以下，所需驱动功率较大，耐压高，电流大，开关特性好，。 GTO：容量大，但驱动复杂，速度低，电流关断增益很小，功耗达，效率较低。 MOSFET器件：工作频率最高，所需驱动功率最小，热稳定性好，但其容量较小、通态压降大，开通损耗相应较大，耐压低。 IGBT：容量和GTR的容量属同一等级，但属电压控制型器件，驱动功率小，工作频率高，通态压降低，输入阻抗高。问题7：换流方式各有那几种？各有什么特点？

电力电子技术第2章-习题-答案

第2章电力电子器件课后复习题第1部分：填空题 1. 电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制任务的电路。 3. 电力电子器件一般工作在开关状态。 4. 电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。 5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件。 6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型和电压驱动型。 7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在5μs以上。 10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在5μs以下。 11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。 12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论是否触发，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极正确触发情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。 13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。 14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的称为2~4 倍。 15.晶闸管的派生器件有：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。 17.双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 18.逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。 19. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。

电力电子技术期末考试试题及答案修订稿

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电力电子技术简答题汇总

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③由信息电子电路来控制,需要驱动电路。问题3：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。问题4：维持晶闸管导通的条件是什么怎样才能使晶闸管由导通变为关断？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。问题5：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。问题6：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

现代电力电子技术作业及答案

2.1 试说明功率二极管的主要类型及其主要工作特点。 2.2 人们希望的可控开关的理想特性有哪些？ 2.3 阅读参考文献一，说明常用功率半导体器件的性能特点及其一般应用场合。 2.4 说明MOSFET和IGBT驱动电路的作用、基本任务和工作特点。 3.1 什么是半波整流、全波整流、不控整流、半控整流、全控整流、相控整流？ 3.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流移位因数（基波功率因素）和整流输入功率因数？ 3.3 简述谐波与低功率因数（电力公害）的危害，并说明当前抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。 4.1 画出降压换流器（Buck电路）的基本电路结构，简要叙述其工作原理，并根据临界负载电流表达式说明当负载电压VO和电流IO一定时，如何避免负载电流断续。 4.2 画出升压换流器（Boost电路）的基本电路结构，推证其输入/输出电压的变压比M表达式，说明Boost电路输出电压的外特性。 4.3 画出升降压换流器（Buck-Boost电路）的基本电路结构，说明电路工作原理，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 4.4 画出丘克换流器（Cuk电路）的基本电路结构，说明电路工作原理及主要优点，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 5.1 正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？幅值调制率ma和频率调制率mf的定义是什么？ 5.2 逆变器载波频率fs的选取原则是什么？ 5.3 简要说明逆变器方波控制方式与PWM控制方式的优缺点。 5.4 画出三相电压型逆变器双极性驱动信号生成的电路原理图，指出图中各变量的含义，简要叙述其工作原理。 6.1 柔性交流输电系统（FACTS）的定义是什么？FACTS控制器具有哪些基本功能类型？ 6.2 什么是高压直流输电（HVDC）系统？轻型高压直流输电系统在哪些方面具有良好的应用前景？ 6.3 晶闸管控制电抗器（TCR）的基本原理是什么？晶闸管触发控制角α<90°与α=90°两种情况下等效电抗是否相等，为什么？ 6.4 作图说明静止无功发生器（SVG）的工作原理与控制方式，分析其与5.4节所述三相逆变器的异同点？ 6.5 简要说明有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）的基本功能和系统组成？ 6.6 阅读参考文献三，简要说明当前在风力发电技术领域中运用的储能技术、输电技术以及滤波与补偿技术？

电力电子技术试题及答案(3)

考试试卷一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分） 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有与。 2、选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以。 3、晶闸管的导通条件是。 4、晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有的特性。 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为。 7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是触发方法。 8、可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。 10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为。 11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。 12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回的逆变电路。 13、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须保证与直流电源电势E d的极性成相连，且满足|U d|<|E d|。 14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取，以保证逆变时能正常换相。 15、载波比(又称频率比)K是PWM主要参数。设正弦调制波的频率为f r，三角波的频率为f c，则载波比表达式为K= 。 16、抑制过电压的方法之一是用吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 17、斩波器的时间比控制方式分为、、三种方式。二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系

电力电子技术期末考试试题及答案最新版本

电力电子技术试题
第 1 章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力 MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力 MOSFET 、 IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力 MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、
GTO 、GTR _。2、可关断晶闸管的图形符号是；电力场效应晶体管的图形符号是
绝缘栅双极晶体管的图形符号是
；电力晶体管的图形符号是
；
第 2 章整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是__0-180O
_ ，其承受的最大正反向电压均为_ 2U2 __，续流二极管承受的最大反向电压为__ 2U2 _（设 U2 为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α 角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 2 和_ 2U2 ；
带阻感负载时，α 角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 _和__ 2U2 _；带反电动势负载时，欲使电阻上的电
流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。
5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于__ 2U2 _，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连
续的条件为__ 30o __(U2 为相电压有效值)。
6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，的移相范围为__0-90o _。 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_
的相电压；这种电路
角的移相范围是_0-120o _，ud 波形连续的条件是_ 60o _。
8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。
11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当
从 0°～90°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而 _增大_，
当
从 90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而_减小_。
12. 逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为 _ 有源逆变 _ ，欲实现有源逆变，只能采用 __ 全控 _ 电路；对于单相全波电路，当控制角
0<
<
时，电路工作在__整流_状态；
时，电路工作在__逆变_状态。
13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势，
其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角 a > 90O，使输出平均电压 Ud 为负值_。第 3 章直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路和_升压斩波电路_。
3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM）_、_频率调制_和_（ton 和 T 都可调，改变占空比）混合型。
6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。
7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输
出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能
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