电力电子技术复习题

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_。
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。
12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
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。
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 _。

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_，　　

2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，　　

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__0-180^O_，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_0-90^O _，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_。
　　　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_120^o _，当它带阻感负载时，a的移相范围为__0-90^o _。
　　10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 id 断续和连续的临界条件是_wRC> 和wRC <_，电路中的二极管承受的最大反向电压为__U2。
　　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 a 从0°～90°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随 a 的增大而 _增大_，当 a 从90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 a 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< a < p /2 时，电路工作在__整流_状态； p /2< a < p 时，电路工作在__逆变_状态。
　　14.通常变流电路实现换流的方式有：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流。

16.180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管的换相是在同一桥臂上的上、下两个元件之间进行的；而120°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管的换相是在不同桥臂上的元件之间进行的

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。
　　4.升压斩波电路的典型应用有_直流电动机传动_和_单相功率因数校正_等。 

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__。降压斩波，升降压斩波电路_

交流—交流电力变换电路

1.改变频率的电路称为_变频电路_，变频电路有交交变频电路和_交直交变频_电路两种形式，前者又称为_直接变频电路__，后者也称为_间接变频电路_。

简答题

1．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？ 

答：在电压型逆变电路中，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。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。 

 在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通。因此不需要并联反馈二极管。

3、电压型逆变电路的特点：电流型逆变电路的特点： p106

答：直流侧为电压源，或并有大电容相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，电流回路呈低阻抗。直流侧电压源有钳位作用，交流输出电压为矩形波，且与阻抗角无关，波形和相位随阻抗而变化。交流侧阻感负载提供无功功率，电容起缓冲作用，逆变桥各桥臂都并联有反馈二极管。

4. 使晶闸管导通的条件是什么？

 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。    

5. 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。

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： l)GTO在设计时较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；       2)GTO导通时的更接近于l，普通晶闸管，而GTO则为，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；       3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

第二篇：电力电子技术自我总结

1.晶闸管的基本结构：螺栓型和平板型    晶闸管的三个极名称：阳极A、阴极K和门极G    晶闸管导通的条件：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：＞0且＞0。

2.维持电流：室温下门极断开，元件从较大的通态电流降至刚好能维持晶闸管导通所必须的最小阳极电流。  擎住电流：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。 同一晶闸管，通常约为的2~4倍。

4.硬开通：当晶闸管的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 。  控制角：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α表示,也称触发延迟角。  导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示。

5.双向晶闸管结构：是一对反并联的普通晶闸管的集成，有两个主电极和，一个门极G。  额定电流：用有效值来表示。

6.常用的保护：过电压保护、过电流保护、缓冲电路。

7.晶闸管常用的过电压保护方式：一般用RC吸收电路。   抑制外因过电压的措施中，用RC过电压抑制电路。 对大容量的电力电子装置，用反向阻断式RC电路。

8.晶闸管的串联：①晶闸管的额定电压小于实际要求时，可用两个以上同型号器件串联。②理想的串联希望各器件承受的电压相等。    为了静态均压，应选用静态参数和特性尽量一致的器件，采用电阻均压（小电阻）； 为了动态均压，应选用动态参数和特性尽量一致的器件，采用RC并联支路，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。

  晶闸管的并联：①多个器件并联来承担较大的电流。②晶闸管并联时会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。    为了静态均流，应选用静态参数和特性尽量一致的器件，采用电阻均流（大电阻）； 为了动态均流，应选用动态参数和特性尽量一致的器件，采用均流电抗器，采用门极强脉冲。                  

当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。

9.三相半波可控的自然换相点在30^o处。三相桥式全控在60^o处。

10.三相全控桥晶闸管的触发方式：宽脉冲触发和双脉冲触发。

11.触发脉冲顺序：VT₁→VT₂→VT₃→ VT₄→VT₅→VT₆

12.变压器漏抗对电路的电压的影响：整流输出电压平均值U_d降低。

13.整流状态，E_M>0、I_d>0，正组工作；逆变状态，E_M>0、I_d<0，反组工作；

   整流状态，E_M<0、I_d<0，反组工作；逆变状态，E_M<0、I_d>0，正组工作。

14.锯齿波移相电路移相范围: 180°-240°。15.三相变压器接法：共有24种。

16.不能实现有源逆变的电路：半控桥或有续流二极管的电路，(因其整流电压U_d不能出现负值，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。)

17.按逆变后能量馈送去向不同来分类，逆变分为：有源逆变和无源逆变。

18.电流型逆变电路的特点：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻态。      ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为锯齿波，并且与负载阻抗角无关。    而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。     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。

19.直流斩波电路的作用：将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

20.换流方式：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流。

21.单相交流调压带不同负载时的移相范围：①电阻负载0≤α≤π；②阻感负载φ≤α≤π。

22.变频器的作用：直接把一种频率的交流（或先整流成直流）变成另一种频率或可变频率的交流。

23.PWM逆变电路控制方式：计算法和调制法。 SPWM波的宽度按正弦规律变化。

1.为何单相半控桥整流电路带大电感负载时还需加接续流二极管？

  答：带电感性负载的半控桥式整流电路加接续流二极管是为了避免发生失控现象。所谓失控，就是当控制角增大到180°以上或突然切断触发电路时，会发生正在导通的晶闸管一直导通而两个二极管轮导通的失控现象。此时触发信号对输出电压失去了控制作用，失控在使用中是不允许的。

2.PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制的定义？

  答:计算法和调制法。异步：载波信号和调制信号不保持同步、载波比N变化的调制方式。同步：载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式。

3.什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？逆变的最小角是多少？

  答：逆变失败：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

    原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。   逆变的最小角β一般取30°~35°。

4.什么是一次击穿？什么是二次击穿？

 答：一次击穿：处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压U_CE渐增大电压定额BU_CEO时，集电极电流I_C急剧增大（雪崩击穿），但此时集电极的电压基本保持不变。

二次击穿：发生一次击穿时，如果继续增大U_CE，又不限制I_C，I_C上升到临界值时，U_CE突然下降，而I_C继续增大（负载效应）。

例2：三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻R_d=8Ω，要求U_d从0~220V之间变化。试求：                      

(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。

(2)计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流取2倍裕量，选择晶闸管型号。 

解：(1)因为；不考虑控制角裕量，时

                

    (2)晶闸管承受最大电压为

取2倍的裕量,U_RM=460.6V           

晶闸管承受的有效电流为I_T=I_d=   

  取30A       选择KP30—5的晶闸管。

1.下图为具有中点二极管的单相半控式桥式整流电路，求：（1）45°时的u_d波形

(2)

(3) 当时，；当时，

2.当时，

 

  当时，

 

  当时，

当时，

3.①V₁导通，电源向负载供电     ②V₁关断，VD₁续流                       

  ③V₂导通，L上蓄能      ④V₂关断，VD₂导通，向电源回馈能量

4.V导通t_on期间u_L1=E  u_L2= u_C1 V关断t_off期间  u_L1＝E-u_C1-u_o   u_L2= -u_o  电路工作于稳态，电感L₁、L₂的电压平均值均为零E t_on + (E-u_C1-u_o) t_off =0   u_C1t_on- u_ot_off=0

 由以上两式即可得出 U_o=

5.一、t₁~t₃期间：i_o处于正半周，正组工作，反组被封锁。

⑴t₁~t₂阶段：u_o和i_o均为正，正组整流，输出功率为正。

⑵t₂~t₃阶段：u_o反向，i_o仍为正，正组逆变，输出功率为负。

t₃~t₅期间：i_o处于负半周，反组工作，正组被封锁。

⑴t₃~t₄阶段：u_o和i_o均为负，反组整流，输出功率为正。

⑵t₄~t₅阶段：u_o反向，i_o仍为负，反组逆变，输出功率为负。

二、 ①哪组变流电路工作由i_o方向决定，与u_o极性无关。

     ②变流电路工作在整流还是逆变状态，根据u_o方向与i_o方向是否相同来确定。

三、电路的工作方式：一周期的波形可分为6段：第1段i_o<0，u_o>0，为反组逆变；第2段电流过零，为无环流死区；第3段i_o>0，u_o>0，为正组整流；第4段i_o>0，u_o<0，为正组逆变；第5段又是无环流死区；第6段i_o<0，u_o<0，为反组整流。