电力电子技术资料
电力电子技术复习大纲
一基本概念（填空和问答）
1 电力电子技术的定义
电力电子技术是利用电力电子器件构成的电路系统对电能进行变换和控制的技术。这种变换包括对电压、电流、频率和波形等方面的变换。
2 电力电子变换电路的种类
(1) AC-DC变换器：把固定的交流电变换成幅值固定或可调的直流电，实现从交流到直流的变换；(2) DC-DC变换器：把幅值固定的直流电变换成幅值固定或可调的直流电，实现从直流到直流的变换；(3) DC-AC变换器：把幅值固定的直流电变化成可调的交流电，实现从直流到交流的变换；(4) AC-AC变换器：把固定的交流电变化成电压或频率可调的交流电，实现从交流到交流的变换。这四种变换电路称为基本的变流形式。由它们组合还可以构成各种各样复杂的变换器。
3 电力电子技术的发展及趋势
电力电子技术的发展有赖于电力电子器件的发展。以器件为核心的电力电子技术的发展可分为三个阶段：1904~1957年称为电力电子技术的史前期；1957～1980年称为传统电力电子技术阶段；1980年至今称为现代电力电子技术阶段。
现代电力电子技术发展趋势是：应用技术的高频化、硬件结构的模块化和产品性能的绿色化。高频化可使电力电子装置小型化和高效率，模块化可减小装置的体积和装置的分布参数，绿色化可控制谐波、减小对电网和负载的影响。
4. 电力电子技术的应用
(1) 在电机调速方面的应用：交直流电机的调压和变频；（2）在电力系统中的应用：高压直流输电技术、柔性交流输电技术、静止无功发生器、有源电力滤波器；（3）电源装置：在冶金、电化学工业中大量使用大容量整流电源、高频或中频感应加热电源、开关电源；（4）家用电器：调光台灯、节能灯，变频空调、变频冰箱等；（5）电子开关
5 电力二极管的特性及主要类型
特性：单向导电性：PN结加一定的正向电压（u AK>0.7V）可以导通；反向阻断和击穿性：加反向电压（u AK<0V）则只有微小的反向漏电流流过，不能导通。不断加大反向电压，当超过反向击穿电压值时，反向漏电流将急剧增大，形成反向击穿。
主要类型：电力二极管按照性能，特别是反向恢复特性的不同，分为普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种形式。
普通二极管又称整流二极管，多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5us以上，但正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上。
快恢复二极管，恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5us以下）的二极管，从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础，其优点在于：反向恢复时间很短（10～40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管。因此，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管要小，效率高。其弱点在于：当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合。另外，反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须严格地限制其工作温度。
6 晶闸管的特性
(1) 晶闸管具有单向导电和可控开通的开关特性。当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
(2) 晶闸管要导通工作，应具备两个条件：从主回路看，晶闸管应承受正向阳极电压；从控制回路看，应有符合要求的正向门极电流。
(3) 晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用，移除触发电流或是从门极抽取电流，都不会使晶闸管关断。门极触发电流常采用脉冲形式。触发脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。
(4) 欲使导通的晶闸管关断，需从主回路采取措施，使晶闸管阳极电流下降至维持电流之下，通常还要施加一定时间的反向电压。
7晶闸管的派生器件及应用
晶闸管的派生器件主要有：快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。
（1）快速晶闸管：主要用于直流电源供电的逆变器、斩波器以及较高频率(400 Hz以上)的其他变流电路中。（2）逆导晶闸管：逆导晶闸管相当于普通晶闸管与硅整流二极管的反并联，采用逆导晶闸管时，可以简化主电路结构，提高主电路工作的可靠性。逆导晶闸管的额定电流有两个，一个是晶闸管电流，一个是与之反并联的二极管的电流。因此，它用分数表示，分子为晶闸管电流定额，分母为整流管电流定额，如300/150 A等。（3）双向晶闸管：双向晶闸管相当于一对反并联的普通晶闸管。双向晶闸管在承受正、反向电压时，均可控制导通，且正、反方向的电流波形对称，属交流开关器件。因此，额定电流的标注方法与晶闸管不同，双向晶闸管是以电流有效值标定的。（4）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，由于采用光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此光控晶闸管目前在高压大功率的场合，如高压直流输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位。利用8kV、3.5kA的光控晶闸管构成的300MVA电力变换装置是目前容量最大的电力电子装置。
8 典型全控型器件及其特点
典型全控型器件：可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。GTO：耐压高、电流大、控制功率小、使用方便和价格低等。它具有自关断能力，属于全控器件，在容量、效率及可靠性等方面具有优势。缺点：开关速度慢，电流驱动方式电流关断增益大，驱动电路复杂。主要使用在较大功率的应用场合。GTR：是一种耐高电压、耐大电流的双极结型晶体管。可用于10kHz以下的大功率电力变换电路中。GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿损坏。自20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管的主要是GTR。但是目前，其地位已大多被绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和电力场效应晶体管（MOSFET）所取代。MOSFET具有驱动功率小、驱动电路简单、开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动，开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，但因为其电流容量和热容量小，耐压低，一般只适用于小功率（不超过10kW）的电力电子装置。IGBT是一种复合器件，它的输入级为MOSFET，输出级为GTR，集中了MOSFET及GTR各自的优点，因而具有良好的特性：开关速度快，工作频率高，输入阻抗高，输入电流小，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，导通电阻小、容量大。IGBT目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET及一部分GTO的市场，成为覆盖大中小功率等级电力电子设备的主导器件。
9单相半波阻感负载电路，输出电压为何会出现负半周，以及续流二极管的作用。
在u 2处于负半周（u 2<0）：在u 2由正变负的过零点处，由于电感电流的滞缓惯性作用，i d 仍处于减小的过程中，但能量尚未释放完毕。此时尽管u 2=0，然而由于L 释放能量，L 两端下正上负的自感电势作用使VT 正偏而继续导通。由于电感的存在延迟了VT 的关断时刻，使u d 波形出现负面积部分，与带纯电阻负载时相比其平均值U d 下降。
在负载两端反并联续流二极管，使得在u 2处于负半周时，电感通过VD R 续流释放储能，负载电流i d 下降，VT 承受反压关断。如忽略二极管的通态电压，则在续流期间u d 为0，u d 中不再出现负面积部分，这与电阻负载时基本相同。
10 单相半控桥阻感负载电路不加VDR ，输出电压是否会出现负半周，此处VDR 的作用是什么？
不加VDR ，该电路的换流规律是： VT 1和VT 3彼此在触发时换流，VD 2和VD 4则在u 2过零时自然换流。输出电压和电阻负载相同，没有负半周。
该电路实用中需加设续流二极管VD R ，以避免可能发生的失控现象。VT 1在2u 正半周导通，在2u 过零变负时仍因续流而保持导通，直到VT 3被触通，迫使VT 1关断换流，即VT 1的关断是以VT 3的触发导通为条件的。但是若在VT 1导通后，脉冲控制电路需停止工作，不再发脉冲，则在2u 负半周，由于电感的作用，VT 1和VD 2一直续流，直到2u 过零变正时，VT 1将继续同VD 4一起导通。可见尽管都已没有触发脉冲，然而VT 1总是一直维持导通，而VD 2、VD 4轮换导通。在这种一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况下，输出电压u d 成为正弦半波，输出电压波形和单相半波不可控整流电路相同，脉冲控制电路失去控制作用，即所谓失控现象。有了续流二极管VD R 时，当u 2<0时，负载经VD R 续流，晶闸管关断，这就避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控现象。应当指出，实现这一功能的条件是VD R 的通态电压低于自然续流回路开关管子通态电压之和，否则将不能消除失控现象。
11 三相桥式整流电路的特点
（1）任何时刻总是上、下两组各有1只晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路；
（2）6只晶闸管按VT 1、VT 2、VT 3、VT 4、VT 5、VT 6的顺序触发，相位依次差60?；共阴极组VT 1、VT 3、VT 5的脉冲依次差120?，共阳极组VT 4、VT 6、VT 2也依次差120?；同一相的上、下两个桥臂，例如VT 1与VT 4，脉冲相差180?；
（3）整流输出电压u d 每周期脉动6次，每次脉动的波形形状相同，故该电路为6脉波整流电路；
（4）为确保在任意时间上、下两组晶闸管各有一只导通，需对两组中应导通的2个晶闸管同时施加触发脉冲。为此，可采用宽脉冲触发或双窄脉冲触发两种触发方式，宽脉冲触发：要求触发脉冲宽度大于60?（一般取80?~100?），如图2-19中的宽脉冲方式，VT 1在a 相正半周自然换相点处触发，隔60°后VT 2触发，此时VT 1脉冲仍存在，从而保证VT 1和VT 2同时导通。双窄脉冲触发：在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发一个脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60?，脉宽一般为20?~30?。如图2-19中的双窄脉冲方式中，给在VT 2加触发脉冲的同时，给VT 1管再补发一个1′窄脉冲，其它按顺序类推。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路简单，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁芯体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利。因此，常用的是双脉冲触发方式；
（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，它只与同组晶闸管导通情况有关，分析方法也相同；
（6）变压器二次绕组流过正负两个方向的电流，消除了变压器的直流磁化，提高了变
压器的利用率。
12带平衡电抗器的双反星形可控整流电路中，双反星形接法的目的和平衡电抗器作用是什么，电路的特点？
两组半波电路并联运行时，两组的相电压互差180o ，因而相电流也互差180o 。其幅值相等，均为I d /2。以a 相为例，相电流i a 与出i ＇a 出现的时刻虽不同，但它们的平均值都是I d /6，因为平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。因此利用双反星形接法绕组的极性相反来消除直流磁通势。
电抗器起到平衡瞬时电压1d u 和2d u 的作用，使两组三相半波并联运行。
与三相桥式电路的比较得出以下结论：
（1）三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需用平衡电抗器；
（2）当VT 额定参数相同时，双反星形电路的整流电压平均值U d 是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d 是三相桥式电路的2倍，因而适合于低压大电流场合；
（3）在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压u d 和整流电流i d 的波形形状一样。
13有源逆变的概念及条件
直流电转变为交流电，交流侧和电网连接时，这种逆变电路称为有源逆变电路。
逆变条件：（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电动势，并且其极性须和晶闸管的导通方向一致，即EM 反极性；（2）内部条件：要求变流电路的晶闸管控制角 >90°，使Ud 为负值，并且|Ud| < |EM|（但不允许|Ud| << |EM|）。必须指出，单相或三相半控桥或有续流二极管的整流电路，因其整流电压ud 不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。
14逆变失败的概念，原因和最小逆变角的限制
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断路，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，形成很大的断路电流，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。
逆变失败的原因：触发电路工作不可靠，不能适时、准确地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，平均电压U d 变为正值，造成顺向串联，形成短路；晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通期间，器件不能导通，造成逆变失败；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E M 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交流电压，直流电动势将通过晶闸管形成短路；换相的裕量角不足，引起换相失败，应考虑变压器漏抗引起换流重叠角γ 对逆变电路换相的影响。
逆变时允许采用的最小逆变角β 应等于βmin =δ +γ+θ′。δ 为晶闸管的关断时间t q 折合的电角度，γ 为换流重叠角，θ′为安全裕量角。晶闸管关断时间t q ，大的可达200~300s μ，折算到电角度δ 约4°~5°。至于重叠角γ，它随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。对于安全裕量角'θ，主要针对脉冲不对称程度（一般可达5°），一般取为10°。
15 整流电路的谐波和功率因素，P106 14,15
16 对相控触发电路的基本要求
为了保证变流电路按规律正常工作，相控触发电路必须满足下列要求：
（1） 触发电路的触发信号必须在晶闸管门极伏安特性的可靠触发区。同时要求脉冲功
率不超过允许瞬时最大功率限制线和平均功率限制线，以防止因门极过热而造成元件损坏。
（2）触发脉冲应具有一定的宽度。在实际应用中电阻性负载脉冲宽度应有20
μs~50μs；电感性负载脉冲宽度最好不小于100μs，一般取1ms(相当于50 Hz正弦波的o
18)。
（3）触发脉冲应有足够的幅度。脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的电流上升率大于lA/μs。
（4）应具有同步和移相功能。脉冲与主电路电源电压必须同步，保持与工作状态相适应的相位关系。同时触发电路应能在主电路要求的移相范围内调整按制角。
（5）触发电路应保证变流电路各元件触发脉冲的对称性。在稳态时相邻元件触发脉冲应保持相等的时间间隔，以保证输出电压的平稳性和交流侧电流的对称性。
（6）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
17变压器耦合型DC/DC变换电路的特点是什么？
（1）输出端与输入端电气隔离。
（2）具有相互隔离的多路输出。
（3）输出电压与输入电压的比值可以灵活匹配。
（4）交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。
18 电压型逆变电路和电流型逆变电路的特点比较：
（1）滤波环节：电压型逆变电路的直流滤波环节，是并联大电容，直流侧电压基本无脉动，相当于电压源，直流回路呈现低阻抗；而电流型逆变电路直流侧串联有大电感，直流侧电流基本无脉动，相当于电流源，直流回路呈现高阻抗。
（2）输出波形：电压型逆变电路输出电压是矩形波或阶梯波，且与负载阻抗角无关，输出电流波形含有高次谐波并对负载变化反应迅速；而电流型逆变电路输出电流是矩形波或阶梯波，输出电压波形取决于负载，对于电动机负载，其波形接近于正弦波。
（3）电路结构：对于电压型逆变电路，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。逆变桥各臂都并联了反馈二极管。而对于电流型逆变电路，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。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
19 PWM和SPWM的基本原理
把正弦半波N等分，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲来代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到脉冲序列。这就是PWM波形。由于各脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦波形是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。像这样脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也成SPWM（Sinusoidal PWM）波形。
20异步调制和同步调制的定义和优缺点
在PWM控制电路中，定义载波比为载波频率f t与调制信号频率f r之比，即N= f t / f r。根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制：
（1）同步调制：N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式为同步调制。在基本同步调制方式中，f r变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。在三相电路中，公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称。同时，为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。f r很低时，f t也很低，由调制带来的谐波不易滤除，f r很高时，f t会过高，使开关器件难以承受。
（2）异步调制
载波信号和调制信号不同步的调制方式为异步调制。通常保持f t固定不变，当f r变化时，载波比N是变化的。PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。当f r较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称的不利影响都较小，当f r增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。
（3）分段同步调制
把f r范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同。在f r高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高，在f r低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低。
21 PWM逆变电路谐波的特点
单相逆变电路，SPWM波中谐波主要是角频率为wc、2wc及其附近的谐波。三相和单相比较，共同点是都不含低次谐波，一个较显著的区别是载波角频率wc整数倍的谐波没有了，谐波中幅值较高的是wc±2wr和2wc±wr。由于不含低次谐波，谐波很容易滤除。
二、分析作图计算
1单相桥式全控整流电路阻感和阻感电动势负载，波形分析及计算
2 单相半控桥式整流电路阻感负载的波形分析及计算
3 三相半波阻感负载波形分析及计算
4 三相全控桥式电路的波形分析及计算
5 降压和升压斩波电路电流连续时工作原理分析，波形和计算
6 单相全桥逆变电路和带中心抽头变压器的逆变电路变频原理分析、VD作用、输出电压电流波形和电量计算
7 三相全桥逆变电路180o导电方式输出相电压和线电压波形分析，电量计算。
8 PWM逆变电路、单极性调制和双极性调制原理分析
三、课后作业：
P24：1,2,4,5.6,9；
P85：3、5、6、11、13、14、15、16、17，18，19。
P116：3、5、7
P146：1，2，3、7
电力电子技术基础参考资料(doc 10页)
电力电子技术基础参考资料(doc 10页)
思考题与习题 1. 独立思考以下各小题，分别从“SCR、GTO、GTR、功率MOSEFT和IGBT”中选择合适的词填写在各小题的括号里。 （1）（）是半控器件，（）和（）是全控器件。 （2）（）和（）所需驱动电路的静态功耗接近于0。 （3）如果希望导通电流为15A时，器件主回路的导通压降小于220mV，则应选用（）作为主开关器件。 （4）除功率MOSFET外，（）的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似。 （5）（）在导通电流为500A条件下，为了将它关断，它的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值需超过100A。 （6）（）的输入特性与双极型三极管的输入特性类似。 （7）如果希望制做一个升压型DC-DC变换电路，将450V 直流电源升高为650V直流电源，最大输出电流为200A，斩波频率为15KHz，则应选用（）作为主开关器件。 （8）（）如果已经导通，在主回路电流大于10A条件下，即使控制信号变为负值，它也不能关断。 2. 分析比较SCR（普通晶闸管）、双向SCR（双向晶闸管）、GTO （可 关断晶闸管）、GTR（电力双极型晶体管）、功率MOSFET和IGBT
（9）当U IN变化20%时，哪几种整流电路输出电压平均值的变化可小于3%？ （10）哪几种整流电路的功率因数低？ （11）哪几种整流电路的对交流输入电源造成的干扰小？ （12）如果在整流电路的输出与R L之间串接平波电感L，并希望在I RL达100A时R L两端电压的纹波因数小于1%，问：选用哪种整流电路所需L的电感量最小？ 6. 单相桥式二极管整流电路的交流输入电压有效值为220V，分别计算下列两种不同负载条件下整流输出电压的平均值U d、负载电流的平均值I d、每只整流二极管电流的平均值I DT 和有效值I T： （1）负载为纯阻性，R=10Ω。 （2）负载为电阻与电感相串联，R=10Ω，L可视为无穷大。 7. 由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路的交流输入电压之有效值为100V，负载R=2Ω，L可视为无穷大，反电动势E=50V。试求α=30°时整流输出电流的平均值I d、每只晶闸管电流的平均值I dT和有效值I T。 8. 设晶闸管三相桥式可控整流电路输出带阻感负载，R=10Ω，L可视为∞？，它的三相交流输入线电压之有效值和全控整流输出电压之平均值分别为U lL和U d，U lL随电网电压波动的变化范围是320V至420V，晶闸管的导通压降可视为0，试求：
电力电子技术的产品、技术和前沿动态
电力电子技术的简介、产品、技术及前沿动态摘要：本文简要地介绍了电力电子技术的内涵、产品；回顾了电力电子技术的发展历程以及主要应用；介绍了我国电力电子技术产业的发展现状以及电力电子技术将来的发展趋势。 关键词：电力电子、电力电子器件、电力电子设备和系统 如今，公认的是“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，因为在保证相同的能源服务水平的前提下, 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。以下将对若干电力电子技术的产品，发展历史，以及前沿技术的现状和未来发展前景进行论述。 一、电力电子技术简介 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。电力电子技术其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,促进了电力电子技术在许多新领域的应用。现在已经进入现代电力电子时代。 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。它包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率变换。 二、电力电子技术的应用及产品 电力电子设备和系统种类繁多、行业应用范围极广，主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。
电力电子技术应用领域十分广泛几乎涉及到国民经济各个工业部门和社会生活各个方面。下面具体说一下其的应用领域。 1、一般工业 工业中大量应用各种交直流电动机。例如，很多交流电机都广泛采用电力电子交直流调速技术来提高调速性能。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。 2、交通运输 电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置；直流斩波器也广泛用于铁道车辆；车辆中的各种辅助电源、蓄电池的充电也应用了电力电子技术；此外，一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。 3、电力系统 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。直流输电其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。此外，近年发展起来的柔性交流输电也是依靠电力电子装置才得以实现的。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。
电力电子技术答案第五版(全)
电子电力课后习题答案 第一章电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK >0 1.2 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。 1.3 图1－43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 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= 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 I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.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 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1 ≈0.2717I m1 ≈89.48A
电力电子技术课程综述.doc
HefeiUniversity 合肥学院电力电子技术课程综述 系别：电子信息及电气工程系 专业：自动化 班级： 姓名: 学号：
目录 摘要： (3) 绪论 (4) 1.1电力电子技术简介： (4) 1.2电力电子技术的应用： (4) 1.3电力电子技术的重要作用： (5) 1.4电力电子技术的发展 (5) 本课程简介 (6) 2.1电力电子器件： (6) 2.1.1根据开关器件是否可控分类 (6) 2.1.2 根据门极)驱动信号的不同 (6) 2.1.3 根据载流子参与导电情况之不同，开关器件又可分为单极型器件、双极型器 件和复合型器件。 (6) 2.2 DC-DC变换器 (7) 2.2.1主要内容： (7) 2.2.2直流-直流变换器的控制 (7) 2.3 DC-AC变换器（无源逆变电路） (8) 2.3.1电压型变换器 (8) 2.3.2电流型变换器 (8) 2.3.3脉宽调制(PWM)变换器 (9) 2.4 AC-DC变换器（整流和有源逆变电路） (9) 2.4.1简介 (9) 2.4.2工作原理 (9) 2.5 AC-AC变换器 (10) 2.5.1 简介 (10) 2.5.2 分类 (10) 2.6 软开关变换器 (10) 2.6.1分类 (10) 2.6.2 重点 (10) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：电力电子技术是在电子、电力与控制技术上发展起来的一门新兴交 叉学科，被国际电工委员会（IEC）命名为电力电子学（Power Electronics）或称为电力电子技术。近20年来，电力电子技术已渗透到国民经济各领域，并取得了迅速的发展。作为电气工程及其自动化、工业自动化或相关专业的一门重要基础课，电力电子技术课程讲述了电力电子器件、电力电子电路及变流技术的基本理论、基本概念和基本分析方法，为后续专业课程的学习和电力电子技术的研究与应用打下良好的基础。 关键词：电力电子技术控制技术自动化电力电子器件 Abstract: Power electronic technology is in Electronics, electric Power and control technology developed on an emerging interdisciplinary, is the international electrotechnical commission (IEC) named Power Electronics (Power Electronics) or called Power electronic technology. Nearly 20 years, power electronic technology has penetrated into every field of national economy, and have achieved rapid development. As electrical engineering and automation, industrial automation or related professional one important courses, power electronic technology course about power electronics device, power electronic circuits, the basic theory of converter technology, the basic concept and basic analysis for subsequent specialized course of study and power electronic technology research and application lay a good foundation. Keywords:Power electronic technology control technology automation power electronics device
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；
电力电子技术题库及答案整理版
一、填空题(每空1分，共５０分) 1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L __大于__ I H。 2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是______智能功率集成电路_________。 3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM __小于__ U BO。 U _，设U2 4、电阻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U Fm等于_ Fm2 为相电压有效值。 5、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__________120°_______。 6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______下降______。 7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_____________静态均压________________措施。 8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有___Y形和△形___二种方式。 9、抑制过电压的方法之一是用_____储能元件_______吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___同一相_的上、下二个开关元件之间进行。 11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_________________输出电压基波________的幅值。 12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________(一个)较大的负电流__________。 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是_________减小存储时间________________。 14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用___快速恢复__型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为：_____________________维持电流 _______________________。 16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较_____小___的规化值。 17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用____正弦电流有效值___标定。 18、晶闸管的导通条件是：晶闸管______阳极____和阴极间施加正向电压，并在___门极____和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 19、温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而____减小__，正反向漏电流随温度升高而____增大___，维持电流I H会_____减小______，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而____减小____。 导通后流过晶闸管的电流由_____负载阻抗____决定，负载上电压由_____输入阳极电压UA _____决定。20、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___等。 21、功率场效应管在应用中的注意事项有： （1）____________过电流保护________，（2）___________过电压保护________，
电力电子技术课后题答案
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
现代电力电子技术的发展、现状与未来展望综述上课讲义
现代电力电子技术的发展、现状与未来展 望综述
课程报告 现代电力电子技术的发展、现状与 未来展望综述 学院：电气工程学院 姓名： ********* 学号: 14********* 专业： ***************** 指导教师： *******老师 0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。 1 电力电子技术的发展［1］ 电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 1.1半控型器件（第一代电力电子器件） 上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。 1.2全控型器件（第二代电力电气器件） 随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优点使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。 1.3电力电子器件的新发展 为了解决MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题，RCA公司和GE公司于1982年开发出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）,并于1986年开始正式生产并逐渐系列化。IGBT是MOS?FET和BJT得复合，它把MOSFET驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，使之很快成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT 相对应，MOS 控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们都综合
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。
电力电子技术 复习题答案
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.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。 4.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，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：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。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：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时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
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电力电子技术复习题库 第二章： 1.使晶闸管导通的条件是什么？ ①加正向阳极电压；②加上足够大的正向门极电压。 备注：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流。 2.由于通过其门极能控制其开通，但是不能控制其关断，晶闸管才被称为（半控型）器件。 3.在电力电子系统中，电力MOSFET通常工作在（A）状态。 A. 开关 B. 放大 C. 截止 D. 饱和 4.肖特基二极管（SBD）是（A）型器件。 A. 单极 B. 双极 C. 混合 5.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度可以分为： ①不可控器件；②半控型器件；③全控型器件 6.下列电力电子器件中，（C）不属于双极型电力电子器件。 A. SCR B. 基于PN结的电力二极管 C. 电力MOSFET D. GTR 7.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件（电力二极管除外）分为（电流驱动型）和（电压驱动型）两类。 8.同处理信息的电子器件类似，电力电子器件还可以按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为（单极性器件）、（双极型器件）和（复合型器件）。 9.（通态）损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。当器件的开关频率较高时，（开关）损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。（填“通态”、“断态”或“开关”） 10.电力电子器件在实际应用中，一般是由（控制电路）、（驱动电路）和以电力电子器件为核心的（主电路）组成一个系统。 11.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，肖特基二极管（SBD）属于（不可控）型器件。 12.型号为“KS100-8”的晶闸管是（双向晶闸管）晶闸管，其中“100”表示（额定有效电流为100A），“8”表示（额定电压为800V）。 13.型号为“KK200-9”的晶闸管是（快速晶闸管）晶闸管，其中“200”表示（额定有效电流为200A），“9”表示（额定电压为900V）。 14.单极型器件和复合型器件都是（电压驱动）型器件，而双极型器件均为（电流驱动）型器件。（填“电压驱动”或“电流驱动”）
电力电子技术习题资料整理
电力电子技术习题集 习题一 1.试说明什么是电导调制效应及其作用。 2.晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？ 晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？ 3.有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？ 4.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为 I m，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额 定电流100A的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d各位多少？ (f) 图1-30 习题1-4附图 5.在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管 充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E=50V；L=0.5H；R=0.5?; I L=50mA（擎住电流）。
图1-31习题1-5附图图1-32习题1-9附图 6.为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO却可 以？ 7.GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号 有哪些异同？ 8.试比较GTR、GTO、MOSFET、IGBT之间的差异和各自的优缺点及主 要应用领域。 9.请将VDMOS（或IGBT）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电 流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。 10.全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11.限制功率MOSFET应用的主要原因是什么？实际使用时如何提 高MOSFET的功率容量？ 习题二
1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5?，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。 2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V 连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。 系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路， 负载电阻R=4Ω，电源电压U2=220V，α=π/3，求：
电力电子技术试卷及答案-第一章
电力电子技术试题（第一章） 一、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。 1、三个、阳极A、阴极K、门极G。 2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。 2、正向、触发。 3、、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。 3、阻断、导通、阻断。 4、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为，50表示，7表示。 4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压700V。 5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 5、维持电流。 6、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会。 6、减小。 7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。 7、电阻、电感、反电动势。 8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。 8、减小、并接、续流二极管。 9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。要求管子的额定电流值要些。 9、小、脉冲、小、大。 10、单结晶体管的内部一共有个PN结，外部一共有3个电极，它们分别是极、极和极。 10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。 11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电 压时就截止。 11、峰点、谷点。 12、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。 12、同步、时刻。 13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。 13、正弦波、锯齿波。 14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。 14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。 15、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。 15、关断过电压。 16、为了防止雷电对晶闸管的损坏，可在整流变压器的一次线圈两端并接一个或。 16、硒堆、压敏电阻。 16、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫。 16、快速熔断器。 二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分） 1、普通晶闸管内部有两个PN结。（×） 2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。（×） 3、型号为KP50—7的半导体器件，是一个额定电流为50A的普通晶闸管。（） 4、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。（×） 5、只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。（×） 6、晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管也会导通。（√） 7、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。（×） 8、单向半控桥可控整流电路中，两只晶闸管采用的是“共阳”接法。（×） 9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。（×） 10、增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。（×） 11、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。（√） 12、为防止“关断过电压”损坏晶闸管，可在管子两端并接压敏电阻。（×） 13、雷击过电压可以用RC吸收回路来抑制。（×） 14、硒堆发生过电压击穿后就不能再使用了。（×） 15、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。（√）
《电力电子技术基础》读书笔记
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。而电力电子技术的不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，主要用于电力变换。目前所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术（理论基础是半导体物理）和变流技术（理论基础是电路理论）两个分支。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流技术则是电力电子技术的核心。 电力电子技术的发展史 自 20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来，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，这标志着电力电子技术的诞生。在随后的40 余年里，电力电子技术在器件、变流电路、控制技术等方面都发生了日新月异的变化，在国际上，电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生奠定了基础。晶闸管自诞生以来，电力电子器件已经走过了五十多年的概念更新、性能换代的发展历程。 第一代电力电子器件 以电力二极管和晶闸管(SCR)为代表的第一代电力电子器件，以其体积小、功耗低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代老式的汞弧整流器，取得了明显的节能效果，并奠定了现代电力电子技术的基础。电力二极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源使用效率等方面都具有非常重要的作用。目前，硅整流管已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种主要类型。晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改革，为新器件的不断出现提供了条件。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重等问题，因而大大提高电能的利用率，同时也使工业噪声得到一定程度的控制。 第二代电力电子器件 自20世纪70 年代中期起，电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS 控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等通断两态双可控器件相继问世，电力电子器件日趋成熟。一般将这类具有自关断能力的器件称为第二代电力电子器件。全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。 第三代电力电子器件 进入20 世纪90 年代以后，为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减少，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。后来，又把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），也就是说，电力电子器件的研究和开发已进入高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新
电力电子技术基本概念和基础知识练习(大工复习)
电力电子技术基本概念和基础知识练习：（王兆安、黄俊第四版） 第1章电力电子器件填空题： 1.电力电子器件一般工作在________状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。 3.电力电子器件组成的系统，一般由________、________、________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________。 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________ 、________ ________三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为________。 6.电力二极管的主要类型有________、________、________。 7.肖特基二极管的开关损耗________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____ 正向有触发则导通、反向截止____ 。 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________IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM________Ubo。 11.逆导晶闸管是将________与晶闸管________（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO的________结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为________ 。 14.MOSFET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________、前者的饱和区对应后者的________、前者的非饱和区对应后者的________。 15.电力MOSFET的通态电阻具有________温度系数。 16.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而________，开关速度________电力MOSFET 。 17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。 18.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________和________两类。 19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。 20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。 21.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。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于________功率装置的保护。 22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 23.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施，给每只管子并联RC支路是________措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用________的方法。 24.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有________温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有________温度系数。 25.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________，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________。 第2章整流电路填空题： 1.电阻负载的特点是________，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________。 2.阻感负载的特点是________，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________ ，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