电力电子重点复习

1复习资料——电力电子技术2一、填空题：1、电力电子技术的两个分支是电力电子器件制造技术和变流技术。2、举例说明一个电力电子技术的应用实例变频器、调光台灯等。3、电力电子承担电能的变换或控制任务，主要为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）四种。4、为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态，但是其自身的功率损耗（开通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件，在其工作是一般都需要安装散热器。5、电力电子技术的一个重要特征是为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态，其损耗包括三个方面：通态损耗、断态损耗和开关损耗。6、通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小标值作为该器件的额电电压。选用时，额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。7、只有当阳极电流小于维持电流时，晶闸管才会由导通转为截止。导通：正向电压、触发电流（移相触发方式）8、半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现失控现象，为了避免单相桥式半控整流电路的失控，可以在加入续流二极管来防止失控。9、整流电路中，变压器的漏抗会产生换相重叠角，使整流输出的直流电压平均值降低。10、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称为触发角。☆从晶闸管导通到关断称为导通角。☆单相全控带电阻性负载触发角为180度☆三相全控带阻感性负载触发角为90度11、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2√2U1。（电源相电压为U1）三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2.45U2。（电源相电压为U2）为了保证三相桥式可控整流电路的可靠换相，一般采用双窄脉冲或者宽脉冲触发。12、四种换流方式分别为器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流。13、强迫换流需要设置附加的换流电路，给与欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流而关断。14、直流—直流变流电路，包括直接直流变流电路电路和间接直流变流电路。（是否有交流环节）15、直流斩波电路只能实现直流电压大小或者极性反转的作用。☆6种斩波电路：电压大小变换：降压斩波电路（buck变换器)、升压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路升压斩波电路输出电压的计算公式U=1Eβ=1-ɑ。降压斩波电路输出电压计算公式：U=ɑEɑ=占空比，E=电源电压☆直流斩波电路的三种控制方式是PWM、频率调制型、混合型。16、交流电力控制电路包括交流调压电路，即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路，调功电路即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路，交流电力电子开关即控制串入电路中晶闸管根据需要接通或断开的电路。317、普通晶闸管（用正弦半波电流平均值定义）与双向晶闸管的额定电流定义不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。（双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过）18、斩控式交流调压电路交流调压电路一般采用全控型器件,使电路的功率因数接近1。19、PWM控制技术的理论基础是(面积等效原理)冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同20、PWM调制中常用的计算法有特定谐波消去法。.21、PWM逆变电路的控制方法有计算法、调制法和规则采样法三种。其中调制法又可以分为同步调制和异步调制两种.（同步调制：载波比相等）22、直流斩波电路的三种控制方式是PWM、频率调制型、混合型。23、在调制信号上叠加直流分量（三次谐波）可以提高直流电压利用率。☆改变调制信号的频率就可以改变输出直流信号的频率☆改变调制比可以改变输出电压有效值电力电子器件串联必须考虑静态和动态均压（每个器件并联一个电阻）。☆静态均压：每个器件并联电阻☆动态均压：每个器件串联电容☆并联时要考虑均流方法：一般是串联电感24、电力电子器件的驱动电路的目的是给器件施加开通、关断的信号，提供控制电路与主电路之间的电气隔离。（光隔离（光耦）、磁隔离（变压器）等等）25、电力MOSFET和IGBT由于具有正温度系数，所以在并联使用时能够实现均流。26、晶闸管额定电流为100A，通过半波交流电时，电流的波形系数为Kf=1.57，电流的有效值计算为/2mI，则通过电流最大值mI为314A。27、单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在0度～180度内，在阻感性负载时移相范围在功率因素角～180度内。28、交流调压电路和交流调功电路异同点：电路结构相同，控制方式不同，（交流调压电路采用移相触发对一个周期内导通角控制，调功电路对导通周波数与阻断周波数的比值进行控制）。29、电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道。30、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一相上下两个桥臂元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在上桥臂或者下桥臂组内上的元件之间进行的。31、在SCR(SiliconControlledRectifier)、GTO(GateTurn-OffThyristor)、GTR(GiantTransistor)、MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)中半控型器件有SCR，全控型器件有GTO、GTR、MOSFET、IGBT，电流驱动器件有SCR、GTO、GTR。432、单相桥式可控整流电路带电阻性负载，在控制角为a时，其输出的直流电压为1cos0.92。33、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路中平衡电抗器的作用是使两组三相半波整流电路能够同时导电。34、有源逆变最小逆变角min=++′，其每个参数的意义是：晶闸管关断时间，：换相重叠角，′：安全裕量角。35、单相电压型桥式逆变电路输出给负载的电压波形是方波，电流波形是近似正弦波。36、三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流，称为横向换流。37、交交变频是一种直接变频，其输出的电压是由多段电网电压拼接而成，决定了其输出频率不高，当采用50Hz工频电压，三相六脉波桥式逆变电路，其输出的上限频率一般不超过20Hz。38、晶闸管串联使用的动态均压方法是电阻电容串联后并联到晶闸管两端。5二、电力电子技术问答分析题1、晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。、2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。逆变器必需工作在β90º（α90º）区域，使Ud0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。3、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？A:触发信号应有足够的功率。B触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。4、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。5、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。导通：正向电压、触发电流半控：晶闸管全控：门极可关断晶、电力晶体管、电力场效应管，IGBT电流控门极可关断晶、电力晶体管、电压控电力场效应管，IGBT半控型器件有SCR（晶闸管），全控型器件有GTO、GTR、MOSFET、IGBT电流驱动器件有SCR、GTO、GTR电压型驱动器件：MOSFET、IGBT☆半控器件：大电压大电流，即大功率场合☆全控器件：中小功率6、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角α=90º时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。7、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么逆变失败指的是：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。逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因：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。68、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各有哪些优点？答：（1）PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。（2）通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。（3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。9、简述PWM调制方式的同步调制和异步调制的定义及特点。答：载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=fc/fr，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。异步调制：通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的。在信号波的半周期内，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fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小。当fr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。同步调制：fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。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；为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。10、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。答：（1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。（2）第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。（3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变，称为混合调制。11、具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路中，因为变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题（变压器变流时双向流动的就没有磁化存在磁化的：单相半波整流、三相半波整流）12、电压型逆变电路的特点。（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；(2)输出电压为矩形波（电流为正弦波），输出电流因负载阻抗不同而不同；(3)阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。电流型压型逆变电路的特点②流侧串联有大电感，②交流侧输出电流为矩形波（电压为正弦波），并且与负载阻抗角无关。③不必给开关器件反并联二极管13