电力电子技术-复习(讲解)

1电力电子技术课程总结主要内容及要求2第一章晶闸管掌握晶闸管的电工符号，三个极名称,工作原理，伏安特性曲线基本特性；开通和关断条件（联系晶闸管的双晶体管模型）主要参数；额定电流、额定电压定义SCR通态平均电流的计算、折算及选择维持电流与掣住电流的定义门极可靠触发区选取3小结一、晶闸管的结构SCR的符号、半导体结构、SCR—P1N1P2N2四层三端器件二、晶闸管导通关断条件导通条件、半控特性、关断方法三、晶闸管的工作原理半导体结构→双晶体管等效电路模型★、用双晶体管等效电路模型解释正反馈过程★、恢复阻断的方法4小结四、晶闸管的伏安特性伏安特性曲线：正向特性；反向特性。五、晶闸管的主要参数电压：额定电压等电流：IT(AV)★、IH、IL动态：断态电压临界上升率、通态电流临界上升率、tOF、tON六、门极和参数定额三个区域：不可触发、不可靠触发、可靠触发区域5图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号晶闸管的结构与工作原理AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J36晶闸管内部管芯结构图a)AGKP1N1P2N2J1J2J37晶闸管的伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM图1-8晶闸管的伏安特性第二节晶闸管的特性和主要参数晶闸管的伏安特性IG2IG1IG8晶闸管的门极伏安特性和参数定额门极伏安特性：UGK--Ig关系。与二极管相似三个区：不触发区：0---UGD—IGDUGD—不触发电压IGD—不触发电流可靠触发区：ABCGFEDUGT—触发电压IGT—触发电流不可靠触发区：ABCJIH干扰信号应限制在该区域内G9第二章可控整流电路掌握单相桥式电路（全控/半控），三相半波电路、三相桥式电路的工作原理/波形分析/计算（注意各电路在各种负载条件下的工作异同点、注意各种电路负载反并二极管的工作情况)带平衡电抗器的双反星形整流电路的组成，工作原理，外特性，适用于何种应用场合，要求画电阻性和大电感性负载时工作波形掌握变压器漏抗的影响与换向重迭现象，换向压降和换向重迭角与哪些参数有关（定性分析），整流工作时换向重迭对输出电压大小的影响10第二章可控整流电路—关于可控整流电路SCR的名称——它在整流电路中的广泛应用。SCR具有可控性，使整流电路输出直流电压可调，因而称为可控整流电路。不可控整流电路——由D不可控，由其组成的整流电路，输出直流电压不易调节，因此为不可控整流电路。分析几种常用整流电路带不同负载时的原理、波形、数量关系；重点注意：工作原理（波形分析）、数量关系和定量计算、不同负载、续流二极管的影响。11小结——单相桥式可控整流电路负载影响、关断点、电压波形、耐压波形、移相范围（P19图2-1，P25图2-5）电路由来、SCR触发导通、二极管自然换相导通、失控现象△、续流D的作用△波形是基础，画波形关键找对开、关点一、单相桥式全控整流电路（一）电阻性负载（二）电感性负载（三）反电势负载二、单相桥式半控整流电路（一）电路工作原理（二）带续流二极管的单相桥式半控整流电路内容波形Ud、Id（电感电压平均值为零）、阻性负载各变量随a的变化规律（图2-2、例2-1）计算12小结——三相半波可控整流电路自然换相点；负载影响：电压波形、耐压波形、移相范围(P32图2-10,P34图2-13)自然换相点、驱动信号、输出电压一、电阻性负载二、电感性负载三、整流变压器容量与整流功率的关系四、3Φ半波共阳极可控整流电路内容3Φ半波电路优缺点S=(S1+S2)/2△;i2中的交流分量耦合到原边△优：元件少、电路简单;缺：电流单向、变压器利用率低、有直流磁势△(pg36)13小结——三相桥式可控整流电路电路特点（双向绕组电流、直流磁势抵消、“T”利用率提高;输出电压增倍;脉动小）触发次序△；两种触发方法△；负载影响：电压波形、耐压波形、移相范围一、电路构成二、三相桥式全控－大电感负载三、三相桥式全控－电阻负载内容3Φ桥式电路优缺点优：略;缺：器件多，压降大，不适于低压大电流场合14单相桥式全控整流电路工作原理及波形分析VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidttt000i2udidb)d)e)ud(id)uVT1,4t0c)ug•VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2负半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。2cos19.0)cos1(2)(dsin21222UUttUUd15单相桥式全控整流电路感性负载小结负载电流id连续且波形近似为一水平线。TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4•至ωt=π+a时刻，流过VT1和VT4的电流转移到VT2和VT3上－－换相，亦称换流。。•u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。cos9.0cos22)(dsin21222dUUttUU16半控整流工作状态半控电路感性负载时与电阻负载的输出电压波形相同。2cos19.0)(dsin2122UttUUd注意半控电路的另一种形式。17负载电流断续；晶闸管导通角小于120；晶闸管的电压波形:由6段组成：0,ua,uab,ua,uac,ua,三相半波整流电路阻性负载)6cos(1223)(sin2321262UttdUUd18阻感负载下三相半波可控整流电路图三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及=60时的波形a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同。a30时（如a=60时的波形如图2-16所示）u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，——ud波形中出现负的部分。udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOtttcos17.1)(sin232126562UttdUUd19注意三相桥式电路的工作原理注意三相桥式电路的触发顺序注意三相桥式电路的双脉冲触发三相桥式整流电路20带平衡电抗器的双反星形可控整流电路电源变压器初级接成三角形，两组次级绕组都接成三相星形平衡电抗器LP的作用适用场合（低电压高电流场合）电路构成:21换向重叠：原因、换相过程分析换相重迭的原因由于换相的影响，输出电压的平均值有所下降换相重迭影响的定性分析：如电感电流大小的影响RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc22第三章有源逆变掌握有源逆变的工作条件（注意与第二章学习的电路相结合，掌握电路的可逆变工作条件）掌握三相半波及三相桥式有源逆变电路的工作原理、注意哪些电路不能进行有源逆变掌握逆变失败概念、最小逆变角的限制条件23要实现逆变工作应满足：1。Ud0(即90ºα180º)—内部条件2。EDUd，同时Ed反极性-----外部条件。逆变状态24对于不可能有负压输出的电路,不可能实现有源逆变如:桥式半控电路，有续流二极管的电路。Ud=Ud0cosα，Ud0=0.9U2（单相桥）Ud0=1.17U2(三相半波）Ud0=2.34U2(三相桥式)逆变工作小结25三相桥式电路的工作方式对于整流电路晶闸管必须成对导通每个晶闸管导通120º每隔60º电路换流一次导通顺序：T+a→T-c→T+b→T-a→T+c→T-b对于逆变电路器件工作方式不变！26•对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管Ta,Tb,Tc•如ωt2时，由a相换流到b相，此时只能触发Tb•因为现在Ub=Uc，再要像整流状态那样将触发脉冲同时供给三个晶闸管是不行的逆变电路对触发电路的要求27逆变颠覆概念在逆变电路中，如触发不可靠，将使换相失败，形成交流与直流两电源的顺极性串联，造成短路而使逆变失败，称“逆变颠覆”。造成逆变颠覆的原因：丢失触发脉冲、触发脉冲延时、某相故障等28最小逆变角βmin由于换相延时、开关延时等因素的影响，如果逆变角过小，会造成逆变颠覆βmin=γ+δ+μγ---换相重叠角，算法与整流时相同。δ----SCR关断时间折合成的电角度μ----安全裕度角，可取10度。29第四章晶闸管触发电路掌握触发电路的作用和要求掌握触发电路的电路构成（5个功能环节）了解各个功能环节的原理30第八章功率二极管与晶体管掌握二极管的反向恢复特性、分类/特点及应用场合、肖特基二极管的特性、电流定额特点功率晶体管的正偏二次击穿、反偏二次击穿、安全工作区、驱动类型MOSFET电压型控制器件、特点、导通电阻影响作用、密勒效应、安全工作区、驱动类型IGBT为MOSFET与功率晶体管的结合器件、特点、安全工作区、驱动类型电压型控制电流型控制31二极管的类型按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能，特别是反向恢复特性有不同的分类应用时，应根据不同场合的不同要求，选择不同类型的功率二极管；普通二极管反向恢复时间大，适用于低频,如1kHz整流电路快恢复二极管反向恢复时间较小，开关二极管，用于高频整流/斩波和逆变肖特基二极管反向恢复时间小，耐压低，适用于低压高频应用场合32GTR的二次击穿现象与安全工作区一次击穿（电击穿）集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变二次击穿（热击穿）一次击穿发生时Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变33MOSFET电压型控制器件原理、特点、伏安特性、密勒效应主要参数：额度电压、电流、导通电阻（影响因素？）、开关时间安全工作区34IGBT电压型控制器件原理、特点、伏安特性主要参数：额度电压、电流、通态压降、开关时间安全工作区35安全工作区安全工作区的概念功率GTR的SOAMOSFET的SOAIGBT的SOA36第九章晶体管功率电路掌握高频开关电源的特点，重点掌握BUCK,BOOST、BUCK/BOOST、Cuk、单端正激、单端反激等单管功率电路。掌握分析方法包括电路拓扑、电路工作原理、工作波形分析、基本公式推导、数量关系和参数设计（注意电感电流连续，临界连续和断续几种情况）注意不同工作模式下电路的特性、电感选择。37第九章晶体管功率电路三种多功率管电路（推挽，半桥，全桥）电路图构成，工作原理，比较能定量画出三种不同负载（包括空载，阻性负载和电感负载）下各管电压电流波形（包括副边为交流输出和带各种整流的直流输出），电路特点，适用场合。38第九章晶体管功率电路—关于晶体管功率电路高频开关电源特点：高频开关工作，效率高，体积小重点掌握：电路拓扑、工作原理和波形及基本公式推导、数量关系和参数设计。39全章小结一、电路非隔离式单管变换器（基础）BuckBoostBuck-BoostCuk隔离式单管变换器（衍生来）单端正激(←Buck)单端反激(←Buck-Boost)多管变换器推挽半桥全桥40全章小结二、分析方法1.分时段分析（基础:ton,toff）2.理解应用电路稳态条件（基础:Δi,Δφ—本质就是伏秒积分为零；电容稳态只流过交变电流）3.波形分析（变压器绕组电压；开关管电压；连续、临界连续、断续典型波形、逆变电路电路波形及实际流通器件等）41全章小结三、要求1.画出各种电路拓扑（正激反激同名端、正激反激输出端电路等）和相应波形；2.根据不同时段分析电路基本工作原理；3.根据电路稳态条件推导in/out关系；4.反激变压器的功能、正激变压器的磁