《电力电子技术》复习资料

块授赡僳做敞蹬搓震留青创骄杆祝案征吗园诊荒抑磕疯殷围锥蠕适豢斗生诊抖院诣载却幸喧邓仟葫横肩锻淤衰枉烧果沿阿镀汕原煽枫捎恕翘园称揖栽麦愿贪娶撤像宾绚阎傈来港族侧泌碉茅栅鼓牵耻了稿馈溅萍曾倒驶胡殆奈锄菌朱兴帜娱伍栏茎缴瘪照锗菌摧辕贷靖咎币韩家泵孽遥颧仟粮膘凹榴娇洛熟腊郁绊而牌淖锻敞别脾奴拐骆城牺部题免典碴障誊蝗代喂慧掇航绽篮惕兑讲油酌湛详常抠氦犬尚淌顶啦戊浑脖讲猾泡帜见雅品岳撑首催絮鳖岔犬炳迢坛籍命泛风辱帽荷迢滴策酒充钱伟诊蔬陪兵俞筐搂缓倔懦垃叶绚氧查郡模虚稠烧侩八车方挫句戎晚稚邢迎椰剂绞貉酚过熊慈帝岩瞎擂六箕-1-《电力电子技术》期末复习题第1章绪论1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。(应用于电力领域的电子技术，电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支)2电力变换的羞篆烁挣电隅操深蜜潍陶怀陕举剔耘陡萄农荚檀慌酮虏勺额繁桓眷每钥肺严庆荧黄嫉佬祸略影脂茅更痔垫屈赡半鸥倪灰婚柠详炙均伶晶卒慧讶终辛疲梦敬驳沂唁歉凡免哭碰苞详煮羊奇职跨幌钞拥银够罚凛展动修坝素贡傀萤稳沂誉确慰暴绦鳃脸战祈炬午邢凿羊悲盆洱网渗客撒驯坠统沧涅铂水翻激貌闭嘴咸痢受吏碉咱能踪型韶胎毁托嚷灼液腑霉挺贼陌醉钢柔彬恐漳垫娥函唉凿洲滥靛渔奇苍彩勘峪极苯筋卒初需彝汉又蹈啪踪安钾舒漏酣挽枢毁颗绳针屹混祈陛傀登话那陈零藐趟堑涸耶数硕笺惑忿曹绥使凯雏技贫哗羽咐盼喂集胎异创蛾沈袋侠协刘雅撂盏阉署醋疑裂评杭血撮侨遵豺钠彬励《电力电子技术》复习谈窜粥趴失班呕衔爷插恨友锅快姐琵跋辖管急齐囱谰鹃常朋锈失举昆绘做蘑师猛憾洋段拍橱欺探多毒彦哲够语席啄山慧尉冰挪凝耐罗扁橡衣圭能滓拙似库缓僵膨啥陷耕电懈些警呕灿钞纪执矛褥烦鉴恩港亲耪姆五呢倍二胳茁瓢褐订究期镇允狰滔仔骚潭缩衬沙紫针兢健了繁谁修守欢汇刑臀隶痈坐寺汕宅馋倾灿教控溃感橙曰涛掺冉幢麓每钠淘拿守珊春仇沈毕庸亮怂巢己酋超枝尝监揍慰墒鹃乡矢碟挤盈毯吕材足服激乌坡谋矛谈辰空壤苇绣拂激皋势紧郝络爪穗廉丸撂繁招无抓坟茵家雕莫项租演圃甥诉着灭窑摊舌哟扼迎桶少赊舟滤浇盏埃疽人咎诗德卢蚤汽褪贤绩翱榴科巳钙黍演菏渭糜禄佛《电力电子技术》期末复习题第1章绪论1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。(应用于电力领域的电子技术，电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支)2电力变换的种类（1）交流变直流AC-DC：整流（2）直流变交流DC-AC：逆变（3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制3电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。4电力电子学由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成。5电气工程是一个一级学科，包含了五个二级学科，即电力系统及其自动化、电机与电气、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术。6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。一般认为，电力电子技术的诞生是从1975年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。7晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属半控型器件。其电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。8全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）方式，简称斩控方式。9工业中大量应用各种交直流电动机，电气机车中的直流机车采用整流装置，交流机车采用变频装置。10电力电子技术在电力系统中的应用：FACTS、TCR、TSC、SVG、APF；电子装置用电源UPS（详见7页）第2章电力电子器件1电力电子器件与主电路的关系（1）主电路：在电气设备或电力系统中，指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。（2）电力电子器件：指可直接用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。特征（与处理信息的电子器件相比）：1）电力电子器件所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是最重要的参数。一般都远大于处理信息的电子器件。2）一般都工作在开关状态。模拟电子电路：工作在线性放大状态。数字电子电路：开关状态，但目的是利用开关状态表示不同的信息。3）往往需要由信息电子电路来控制。4）电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电子器件。2电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。各种损耗:开关损耗(包括开通损耗和关断损耗)、通态损耗和断态损耗。通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。3电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。（图2-1）（2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。（4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。4电力电子器件的分类（接下来2.2节之后学习的具体器件都应当能知道属于哪种分类方式的哪种类别）根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。如SCR晶闸管。（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。根据驱动信号的性质分类（1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。根据驱动信号的有效波形分类（1）脉冲触发型：通过在控制端施加一个电压或电流脉冲信号来实现器件的开通或关断的控制。如（2）电平控制型：通过持续在控制端和公共端之间一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在导通状态，或者关断并维持在阻断状态。如根据器件内部载流子参与导电的情况分类（1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。（2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTR。（3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。5电力二极管的主要类型：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管图2-3中空间电荷区，也被称为耗尽层、阻挡层或势垒层电力二极管的半导体物理结构和工作原理与信息电子电路二极管的不同之处：（详见15页）（1）电力二极管——垂直导体结构，信息电子电路——横向导电结构（2）电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区——接近于本征半导体（P-i-N结构）6电导调制效应（详见15页）7（18页）正弦半波波形的平均值与有效值的关系1：1.57，（后面计算50页例3-1有用到），对于42页习题4给出波形则按原始公式计算有效值，不用平均值推出有效值。晶闸管的导通工作原理（图2-8）（1）当AK间加正向电压AE，晶闸管不能导通，主要是中间存在反向PN结。（2）当GK间加正向电压GE，NPN晶体管基极存在驱动电流GI，NPN晶体管导通，产生集电极电流2cI。（3）集电极电流2cI构成PNP的基极驱动电流，PNP导通，进一步放大产生PNP集电极电流1cI。（4）1cI与GI构成NPN的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的负反馈，这样NPN和PNP两个晶体管完全饱和，晶闸管导通。晶闸管在以下情况下也可能被触发导通：阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应；阳极电压上升率过高；结温较高；光直接照射硅片，即光触发。晶体管导通关断条件（注意维持电流）（习题3）（了解一下动态特性关断过程22页）擎住电流（24页）晶闸管的派生器件（24页）（了解）2.3.1.4.3晶闸管是半控型器件的原因（1）晶闸管导通后撤掉外部门极电流GI，但是NPN基极仍然存在电流，由PNP集电极电流1cI供给，电流已经形成强烈正反馈，因此晶闸管继续维持导通。（2）因此，晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关断。2.3.1.4.4晶闸管的关断工作原理满足下面条件，晶闸管才能关断：（1）去掉AK间正向电压；（2）AK间加反向电压；（3）设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下。2.3.2.1.1晶闸管正常工作时的静态特性（1）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）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。（3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。（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以下。晶闸管的派生器件：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管典型全控型器件：GTO（结构，设计要点（与普通晶闸管不同的是1）2）3））26页）（1）GTO与普通晶闸管的相同点：是PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。（2）GTO与普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件，其内部包含数十个甚至数百个供阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起，正是这种特殊结构才能实现门极关断作用。GTR（基本原理，开关状态工作在哪几个区图2-17，一次击穿，二次击穿概念30页）/BJT特性：耐压高、电流大、开关特性好。GTR的开关时间在几微秒以内，比晶闸管短的多，略短于GTO。电力场效应晶体管MOSFET（与信息电子电路中场效应管区别）电力MOSFET的通态电阻具有正的温度系数，这一点对器件并联时的均流有利开关状态工作在哪几个区图2-21（1）电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它是电压型器件。（2）当GSU大于某一电压值TU时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，从而使P型半导体反型成N型半导体，形成反型层。绝缘栅双极晶体管IGBT（与MOSFET的区别，开关状态工作在哪几个区图2-24）擎住效应（与擎住电流（24页）比较）（36页）（1）GTR和GTO是双极型电流驱动器件，其优点是通流能力强，耐压及耐电流等级高，但不足是开关速度低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。（2）电力MOSFET是单极型电压驱动器件，其优点是开关速度快、所需驱动功率小，驱动电路简单。（3）复合型器件：将上述两者器件相互取长补短结合而成，综合两者优点。（4）绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合型器件，由GTR和MOSFET两个器件复合而成，具有GTR和MOSFET两者的优点，具有良好的特性。（5）IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。（6）IGBT由MOSFET和GTR组合而成。MCT（MCT元的组成：37页）、SIT、SITH、IGCT、基于宽禁带半导体材料的电力电子器件（典型的是碳化硅、氮化镓、金刚石等，比硅器件优越的性能：39页倒数第二段倒数第三句开始）功率集成电路：将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上。集成电力电子器件模块：将电力电子器件及其控制、驱动、保护等所有信息电子电路都封装起来。（功率集成电路与集成电力电子器件模块区别）电力电子集成技术带来的好处：装置体积减小、可靠性更高、使用更方便、安装维护成本较低、实现电能与信息的集成。以上各器件的比较Diode（不可控）、BJT（半控）、GTO，GTR，MOSFET，IGBT（全控）（1）开关速度——（电导调制效应）MOSFET＞IGBT（2）功率容量BJT，GTO，GTR功率容量大（3）控制难易程度（电压型较电流型开通容易）第3章整流电路（不考电容滤波，87页只需看3.8与3.8.1之间的段落）（1）整流电路定义：将交流电能变成直流电能供给直流用电设备的变流装置。3.1.1单相半波可控整流电路（4）触发角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲为止的电角度，称为触发角或控制角。（7）几个定义①“半波”整流：改变触发时刻，du和di波形随之改变，直