电力电子复习回顾及电力电子复习整理_

电力电子复习回顾

第二章 电力电子器件

一、电力电子器件概论

1、按器件的可控性分类，普通晶闸管属于（　B 　）

A 全控型器件 B 半控型器件

C 不控型器件 D 电压型器件

2、具有自关断能力的电力半导体器件称为( A )

A.全控型器件 B.半控型器件

C.不控型器件 D.触发型器件

3、下面给出的四个电力半导体器件中，哪个是全控型电力半导体器件( C )

A 二极管 B 晶闸管

C 电力晶体管 D 逆导晶闸管

二、功率二极管

1、功率二极管的封装形式有 螺栓 型和 平板 型， 平板 型的散热效果好。

2、ZP400表示 功率二级管的额定电流为400 A。

3、常用的功率二极管有三种类型： 普通二极管、 快恢复二极管 、 肖特基二极管 。

三、晶闸管（SCR）

1、处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极承受正向电压，且_门极承受正压 时，才能使其开通。

2、在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区的信号是( A )。

A.干扰信号 B.触发电压信号

C.触发电流信号 D.干扰信号和触发信号

3、为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过( B )

A. 安全区 B. 不触发区

C. 可靠触发区 D. 可触发区

4、造成在不加门极触发控制信号即使晶闸管从阻断状态转为导通状态的非正常转折有二种因素，一是阳极的电压上升率du/dt太快，二是( C )

A.阳极电流上升太快 B.阳极电流过大

C.阳极电压过高 D.电阻过大

4、由门极控制导通的晶闸管导通后，门极信号( A )。

A.失去作用 B.需维持原值

C.需降低 D.需提高

5、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( B )

A.导通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不定

6、使已导通的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至___维持电流___以下。

7、晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压UBO数值大小上应为，UDSM___>____UBO。

8、晶闸管额定通态平均电流IVEAR是在规定条件下定义的，条件要求环境温度为__40°___。

9、晶闸管门极触发信号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（　　B　）。

A.维持电流 B.擎住电流

C.浪涌电流 D.额定电流

10、决定触发脉冲最小宽度一个重要因素是( B )。

A. 维持电流IH B. 擎住电流IL

C. 浪涌电流ITSm D. 额定电流

11、对于同一个晶闸管，其维持电流IH___<____擎住电流IL。

12、KP100-12表示额定电流 100 A，额定电压 1200 V的普通型晶闸管。

13、晶闸管电流的波形系数定义为( A )

A. B.

C.Kf =IT（AV）·ITm D.Kf =IT（AV）-ITm

14、在IT(AV)定义条件下的波形系数kf为( B )

A. π B.

C. D.2π

四、门极可关断晶闸管

1、门极可关断晶闸管是一种____4______层半导体结构的三端器件。

2、要关断GTO，则需( B )

A 在门极加正脉冲信号 B 在门极加负脉冲信号

C 加强迫关断电路 D 加正弦波信号

3、GTO的电流关断增益βoff=( D )。

A. B.

C. D.

五、功率晶体管

1、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( B )

A.一次击穿 B.二次击穿 C.临界饱和 D.反向截止

2、功率晶体管的二次击穿现象表现为( A )

A.从高电压小电流向低电压大电流跃变

B.从低电压大电流向高电压小电流跃变

C.从高电压大电流向低电压小电流跃变

D.从低电压小电流向高电压大电流跃变

3、功率晶体管的安全工作区范围由几条曲线限定( A )

A.4条 B.3 C.5条 D.2条

4、功率晶体管驱动电路中的抗饱和电路，用来减少晶体管的( A )

A. 存储时间 B. du/dt

C. di/dt D. 基极电流

5、对于功率晶体管的基极驱动电路，驱动电流的后沿应是一个较大的负电流，以利于功率晶体管的( C )

A.导通 B.寿命

C.关断 D.饱和

（六）电力MOSFET管

1、电力MOSFET导通时工作在 可调电阻 区。

（七）IGBT

1、双极型功率晶体管和MOSFET的复合器件是（　B　）。

A.GTO B.IGBT

C.GTR D.SCR

2、IGBT是( B )

A.电流驱动型元件 B.电压驱动型元件

C.半控型元件 D.不控型元件

（八）器件共性

1、触发电路中的触发信号应具有（ D ）

A.足够大的触发功率 B.足够小的触发功率

C.尽可能缓的前沿 D.尽可能窄的宽度

2、常用的抑制过电压的方法有两种，一是用 阻容 元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。二是用__非线性___元件限制过电压的幅值。

3、快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是( D )

A.功率晶体管 B.IGBT C.功率MOSFET D.晶闸管

4、可以用过电流继电器作为过电流保护的电力电子器件是( D )

A.功率晶体管GTR B.IGBT

C.功率MOSFET D.晶闸管

5、在功率晶体管的主电路中，为了有效地抑制和，则应设置 ( D )

A.触发电路 B.控制电路

C.开关电路 D.缓冲保护电路

6、对功率晶体管设置_ 缓冲保护 电路，可防止过电压和减小功率晶体管两端的du/dt。

7、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用 快恢复___ 型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

8、晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的（　A　　）。

A．电阻 B．电容

C．电感 D．阻容元件

9、当晶闸管串联时，为实现动态均压，可在各个晶闸管两端并联( D )

A. R B. L

C. C D. RC

第三章 整流电路

（一）单相半波全控整流电路

1、单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始导通到关断之间的角度称为____导通角______。

2、在晶闸管单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始承受正向电压算起，到触发脉冲到来时刻为止，这段时间的电角度称为___触发角__。

3、单相半波可控整流纯电阻负载电路，控制角=___0°__时，负载电流的平均值最大。

4、单相半波可控整流电路中，控制角α的最大移相范围是_180°_________。

5、大电感负载，接有续流二极管的单相半波可控变流电路设控制角为α，则续流二极管的导通角为( D )

A.2π+α B.2π-α C、 π-α D.π+α

（二）单相全控桥

1、单相全控桥式带电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（　D　）

A 90 ° B 120 ° C 150 ° D 180 °

2、带电阻性负载的单相全控桥，晶闸管所承受的最大正向电压为( A )

A U2 B U2 C U2 D 2U2

3、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( B )

A. U2 B. U2 C. U2 D. U2

4、当控制角α、交流电源电压和负载相同时，单相全控桥式整流电路的功率因素是单相半波整流电路的功率因素的( A )

A. 倍 B. 2倍 C. 1倍 D. 倍

5、能在两象限运行的电路为( A )（电压为纵坐标，电流为横坐标）

A. 单相全控桥式电路

B. 单相半控桥式电路

C. 带续流管的单相全控桥式电路

D. 带续流管的单相半控桥式电路

6、单相全控桥能在Ⅰ、____三_____象限中工作。（电压为纵坐标，电流为横坐标）

7、单相桥式可控整流电路中，脉冲间隔= ，晶闸管最大导通角 180° ， 晶闸管承受的最大电压= 。

8、单相桥式全控整流电路反电动势负载为使电路可靠工作，控制角α必须 大于 停止导电角δ。

9、.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于停止导电角δ时，晶闸管的导通角θ=( C )

A.π-α B.π+α C.π-δ-α D.π+δ-α

10、在单相全控桥整流电路带反电势负载时，若交流电源有效值为U2，反电势为E时，停止导电角δ= arcsin ，若晶闸管不导通时，输出电压应为_ E _____。

（三）三相半波

1、三相半波可控整流电路中使用_____3__个晶闸管。

2、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B )

A.交流相电压的过零点

B. 是相邻相电压正半周的交点R、S、T处

C.比三相不控整流电路的自然换相点超前30°

D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°

3、三相半波可控整流电阻性负载电路的控制角α为何值时，输出电流波形会出现零点。（注意是出现一个零点，而不是一段为零的区域）（　　B　）

A.15° B.30° C.45° D.60°

4、电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α=0°时，整流输出电压平均值等于（　D　　）

A.1.41U2 B.2.18U2 C.1.73U2 D.1.17U2

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互差（　C　　）

A.150° B.60°

C.120° D

6、三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，当控制角α≤30°，每个晶闸管的导通角θ>150°_。此电路的移相范围为__30°__。

7、三相半波可控整流电路带电阻性负载工作时，在控制角α>30°时，负载电流出现_断续现象______。晶闸管所承受的最大反向电压为2.45 U2_。

8、在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为_2.45 U2_______。

9、在大电感性负载三相半波可控整流电路中，输出电流基本是_平直的_____。

（四）三相全控桥

1、三相全控桥的共阳极组各器件的导通顺序依次为V12,V14,V16，其中V12对应于____AC______相。

2、三相桥式不控整流电路交流侧三相相电压正半周波的三个自然换相点互相间隔（　A　）

A 60 ° B 90 ° C 120 ° D 180 °

3、三相全控桥式整流电路中，共阴极组的三个晶闸管的触发脉冲相位互差( C )

A 60° B 90° C 120° D 150°

4、三相全控桥的共阴极组要求触发脉冲以120°为间隔，依次在___正___半周触发共阴极组的各晶闸管。

5、三相全控桥式整流电路中同一相上、下两只晶闸管触发脉冲相位差（　D　　）度。

A.60 B.90 C.120 D.180

6、三相桥式不控整流电路中，二极管在自然换相点按1、2、3、4、5、6、l的顺序每隔多少度换相一次( B )

A 45° B 60° C 90° D 120°

7、在三相桥式不控整流电路中，整流输出电压的平均值为( A )

A. B.

C. D.

8、已知三相桥式不控整流电路交流侧线电压uAB的表达式为uAB=，则uCA的表达式为（　A ）

A. B.

C. D.

9、电阻性负载三相全控桥式整流电路，在一个输入电源周期内，整流输出电压有_6___个波头。

10、在工频三相桥式不控整流电路中，负载上输出电压的脉动频率是_ 300Hz 。

11、三相全控桥式整流电路中，晶闸管可能承受的最大反向电压峰值为（其中 U2 为变压器二次侧相电压有效值）（　C ）

A 2U2 B 2U2 CU2 D U2

12、三相桥式带纯电阻负载的全控整流电路控制角α的移相范围是 0°- 120° 。

13、在三相全控桥式变流电路中,变压器二次线圈流过的是正向和负向对称的120°矩形交变电流,避免了( A )

A.换相重叠 B.直流磁化

C.使用续流二极管 D.使用滤波器

14、大电感负载三相全控桥式整流电路输出电流平均值表达式为（　C　　）

A. B.

C. D.

15、在大电感负载三相全控桥中，当α=90°时，整流电路的输出是( B )

A.U2 B.0 C.1.414U2 D.1.732U2

16、当α＞ _90°____度时，大电感负载三相全控桥的整流输出平均电压 Ud 为负值。

17、带电感性负载的三相全控桥，变压器二次侧相电流有效值为( C )

A. Id B. Id C. Id D. Id

18、如下变流器中，输出电压可能出现负值的变流电路是（　　A　）

A．三相半波可控整流带阻感负载电路

B．单相桥式半控整流带电阻性负载电路

C．接有续流二极管的三相半控桥式整流电路

D．接有续流二极管的单相半波可控整流电路

19、在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路与单相可控整流电路比较，三相可控整流电路可获得__较高__的输出电压。

20、三相桥式整流电路必须给对应导通的两个晶闸管同时加上触发脉冲，一般采用两种触发方式：宽脉冲触发和双窄脉冲触发。

21、三相全控桥式整流电路在宽脉冲触发方式下一个周期内所需要的触发脉冲共有六个，它们在相位上依次相差（　A　）

A.60° B.120° C.90° D.180°

22、在大电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前，整流输出ud为负值，交流电源接受回馈的能量，电感( A )

A.释放储能 B.既不释放能量也不储能

C.吸收能量 D.以储能为主

23、三相桥式可控整流电路中，脉冲间隔=60°，晶闸管最大导通角 120° ， 晶闸管承受的最大电压= U2

（五）换相重叠角

1、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____降低____。

2、由于变压器漏抗的影响，在换相期间，整流输出电压值为参与换相的两相相电压之和的( D )

A 1/2 B 1/3 C 2 D 1/4

3、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角γ与哪几个参数有关( A )

A.α、负载电流Id以及变压器漏抗XC

B.α以及负载电流Id

C.α和U2

D.α、U2以及变压器漏抗XC

4、换相重叠角γ最大发生在（　B　　）。

A.α=0 B.α=30

C.α=60 D.α=90

5、.整流变压器中的漏抗( A )

A.可以抑制 B.可以抑制

C.使输出电压升高 D.使换相重叠角γ减小

（六）有源逆变

1、逆变器可分为无源逆变器和_____有源_逆变器两大类。

2、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能回馈送回__ 电网 ____的逆变电路。

3、变流电路能进行有源逆变的条件之一是( D )

A 直流侧接有续流二极管 B 电阻性负载

C 直流侧接有RC保护电器 D 直流侧有直流电动势E

4、直流发电机-电动机系统中，产生有源逆变的两个条件是：（一）有直流电动势，其极性和 晶闸管的导通 方向一致，其值大于 变流器直流侧的平均电压 ；（二） 晶闸管的控制角 ，使Ud为负值。

5、有源逆变电路中，晶闸管大部分时间承受__ _反向___电压。

6、负载是纯电阻的整流电路， 不能 （能，不能）实现有源逆变状态工作；输出端接有续流二极管的各种整流电路 不能（能，不能）实现有源逆变工作。

7、在三相全控桥式变流电路中，控制角α与逆变角β之间的关系为__α+_β=________。

8、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，其逆变角β的变化范围为（　A 　）

A 0 °~90 ° B 0 °~120 °

C 90 °~180 ° D 0 °~150 °

9、三相全控桥式有源逆变电路中，晶闸管可能承受最大正向电压的峰值为（　 C　　）

A.U2 B. C. D.

10、三相全控桥式有源逆变电路，变压器二次电流的有效值为( C )

A. B. C. D.Id

11、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值IV1为( B )

A. B. C. D.Id

12、三相全控桥式有源逆变电路，若电路工作于V2、V3导通状态，则V5阳极至阴极间承受的线电压为( B )

A.uab B.ubc C.ucb D.uca

14、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当提升重物时，控制角为（　C　　）

A. B. C. D.

15、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当提升重物时，Ud与Ed的关系为（　B ）

A.Ud<Ed B.Ud>Ed C.Ud=Ed D.Ud=Ed=0

16、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当降下重物时，输出电压平均值为（　B　）

A.Ud=0 B.Ud<0 C.Ud>0 D.Ud≥0

17、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当降下重物时，Ud与Ed的关系为( A )

A.|Ud|<|Ed| B.|Ud|>|Ed|

C.|Ud|=|Ed| D.|Ud|=|Ed|=0

18、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，若使重物在某一高度停住时，则变流器的工作状态是（　 A　）

A.有源逆变 B.无源逆变 C.整流 D.临界状态

19、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当变流器工作于整流与有源逆变临界状态时，输出电压Ud波形一个周期内的正面积和负面积之比为( D )

A.K=0 B.K=1 C.K<1 D.K>1

20、三相全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统，当α>时，变流器输出电压波形ud的正面积与负面积之比为( C )

A.K=0 B.K=1 C.K<l D.K>1

21、逆变失败是指工作在逆变状态的变流器由于某种原因，出现了Ud和Ed ___顺向串联__的状态。

22、确定最小逆变角βmin要考虑的三个因素是晶闸管关断时间toff所对应的电角度δ，换相重叠角γ和__ 安全裕量角 。

23、、在多数工程应用实践中，一般取最小逆变角βmin=___30°-35°_。

23、有源逆变电路工作时，必须时刻保证，以避免发生__逆变失败 。

24、导致晶闸管有源逆变失败的主要原因有：触发电路工作不可靠；晶闸管发生故障；交流电源发生却相或突然 消失；换相的裕量角不足。

第三章 直流斩波

（一）概述

1、直流斩波电路是将__直流___电能转换成直流电能的电路。

2、斩波电路的控制方式一般有时间比控制方式、瞬时值控制方式 和_平均值控制方式__。

3、斩波器的时间比控制方式分为__脉冲混合控制_、定频调宽、调宽调频三种方式。

4、当要求斩波电路输出电流比较____时，可采用瞬时值控制方式。

5、DC/DC变换电路中， 降压斩波电路 和 升压斩波电路 为基本电路，其余电路均由这两种电路演变而成。

直流斩波电路的三个基本元件是 滤波电感 、滤波电容 、 续流二极管 。

（二）降压斩波

1、降压斩波电路中，电源电压Ud与负载电压U之间的关系为( Ｃ )

A. B. C. D.

2、降压斩波电路中，已知电源电压Ud=16V，导通比，则负载电压U0=( Ｂ )

A.64V B.12V C.21V D.4V

3、降压斩波电路中，已知电源电压U=20V，负载电压U=10V，管子开通时间为2ms，则斩波周期为( Ｄ )。

A.1ms B.2ms C.3ms D.4ms

（三）升压斩波

1、升压斩波电路中，电源电压Ud与负载电压U0之间的关系为( Ｂ )

A. B.

C. D.

2、在升压斩波电路中，已知电源电压Ud=20V，导通D=0.6，则负载电压Uo=___50___V。

3、一升压直流斩波装置，若直流输出电压Uo为18V，直流输入电压为9V，则导通比等于__0.5_。

4、在升压斩波电路中，Ud=3V，占空比α=0.7，则输出电压U0=__10_V。

5、设直流升压斩波电路中，UIN=10V，D=0.7，则UO= 100/3 。

6、升压斩波电路能够使输出电压高于输入电压的关键原因是 ：电感L储能之后具有使电压泵生的作用 以及电容C可将输出电压保持住。

7、升压斩波电路中，已知电源电压Ud=12V，导通比Kt=1/3，则负载电压U0=（　B　）

A.4V B.18V C.36V D.48V

（四）升降压斩波

1、升降压斩波电路中，改变导通比D，就可以改变输出电压当 0<α<1/2 为降压；当 1/2<α<1 为升压

第四章 逆变电路

（一）逆变器及其分类

1、逆变电路是（　B　　）

A.AC/DC变换器 B.DC/AC变换器 C.AC/AC变换器 D.DC/DC变换器

2、将直流电能转换为交流电能，直接提供给交流 负载 _的逆变电路称为无源逆变器。

3、逆变电路最基本的工作原理是把 直流 电变成 交流 电，改变两组开关的切换 频率 ，即可改变输出交流电的频率。

4、逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为 电压 型逆变电路和 电流 型逆变电路。前者直流侧是 电压 源，后者直流侧是 电流 源。

5、换流方式一般有以下几种： 器件 换流、 电网 换流、 负载 换流、 强迫 换流，其中只有 器件 换流是针对全控型器件而言。

6、器件换流是利用 全控 型器件的自关断能力进行换流。

7、能实现负载换流的晶闸管逆变电路，负载电流的相位必须 超前 负载电压，即负载呈 容 性。

设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为 强迫换流 。

（二）晶闸管负载换流逆变器

1、串联逆变器的换流条件有：⑴负载为 欠阻尼 （2）负载呈 容性 （3） 电路为器件提供反向电压的时间应大于或等于元件关断时间 。

2、电压型单相桥式逆变电路中，与开关管反并联的二极管起着续流和防止开关器件承受反压的作用。

3、电流型逆变器，交流侧电压波形为（　 B　　）。

A．正弦波 B．矩形波 C．锯齿波 D．梯形波

4、串联逆变器输出电压为 方 波，输出电流近似成 正弦 波；并联逆变器输出电压近似成 正弦 波，输出电流为 方 波。

(三) 脉宽调制型逆变器

1、调节逆变器输出电压的方法有 脉冲宽度调制 、 频率调制 、 混合型 三种。

2、PWM逆变器就是按某种规律对可控开关器件门极驱动脉冲的 宽度 进行控制，以改变开关器件 导通时间 ，实现对输出的调节，这类逆变器大多是 无源 型逆变器

3、PWM控制技术的理论基础是 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同原理。

4、正弦脉冲宽度调制(SPWM)电路中，调制波为( D )

A. 等腰三角形波 B. 正弦波

C. 梯形波 D. 矩形波

5、正弦脉冲宽度调制电路，载波信号一般为 ___等腰三角_波。

6、SPWM有两种调制方式：单极性和__双极性_调制。

7、单相桥式逆变电路采用双极性SPWM调制，设逆变器直流侧电压幅值为Ud，则输出电压有-Ud和__Ud___。

8、在PWM直流斩波方式的开关信号形成电路中，比较器反相输入端加三角波信号，同相端加( D )

A.正弦信号 B.方波信号

C.锯齿信号 D.直流信号

9、PWM斩波器中，比较器反相输入端加__三角波_信号。

10、若要增大 SPWM 逆变器的输出电压，可采用的控制方法是（　B　）

A 增大三角波频率 B 增大三角波幅值

C 增大正弦控制电压频率 D 增大正弦控制电压幅值

11、若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是( C )

A.增大三角波幅度 B.增大三角波频率

C.增大正弦调制波频率 D.增大正弦调制波幅度

12、SPWM控制的逆变电路，输出 SPWM波半周期包含25个脉冲波，设逆变器输出电压基波频率为400Hz，则电路中开关管的工作频率为 Hz。

13、SPWM调制，设正弦调制波的幅值为Urm，三角载波的幅值为Ucm，则调制比为_Urm_/_Ucm__。

14、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变__逆变器输出电压 的幅值。

15、根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为 异步调制 和 同步调制 两种。

16、PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，异步调制中载波比是 变化的 ，同步调制中载波比 为常数 。

17、在双极性正弦脉宽调制技术中，设正弦调制波的频率为50Hz，三角载波的频率为5000Hz，则载波比k=__1/100__。

18、逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N恒定，不同频段的载波比不同，这种调制方式称为 分段调制 方法。

19、脉冲宽度调制(PWM)电路的载波比K愈高，输出电压的谐波含量愈____低______。

20、PWM跟踪控制通常采用的方法有滞环比较方式 、 三角波比较方式 和 。

21、滞环环宽对对跟踪性能有较大的影响，环宽过宽时，开关频率 低 ，跟踪误差 增大 ；环宽过窄时，跟踪误差 减小 ，开关频率 高 。

第一章

电力电子技术的概念

根据电力电子器件的特性、采用一种有效的静态变换和控制方法，将一种电能形式转换为另一种电能形式的技术。

电力电子功率变换的分类

AC/DC变换 整流器

DC/AC变换 逆变

有源逆变 DC/AC变换时，交流输出与电网相连。

无源逆变 DC/AC变换时，交流输出直接与负载相连 。

AC/AC变换 变频器

DC/DC变换 直流斩波

第二章

功率半导体器件分类

不可控型: 功率二极管:导通和关断均由电路潮流决定。

半可控型: 晶闸管:在器件在承受正向电压时，由控制信号控制器件的导通，而关断状态由电路潮流决定。

全控型: 可控开关 :由控制信号控制器件的导通和关断。

绝缘栅双极晶体管（IGBT）

门极可关断晶闸管（GTO ）

电力场效应晶体管（MOSFET）

双极结型晶体管（BJT）

绝缘栅门极换流晶闸管（IGCT）

二极管的工作原理、特性和分类

当功率二极管承受正向电压时，它的正向导通压降很小，大约在1V左右。

当功率二极管承受反向电压时，只有极小的漏电流可通过该器件。

正向平均电流IF（AV）

设正弦半波电流的峰值为Im，则额定电流为:

额定电流有效值为：

某电流波形的有效值与平均值之比为这个电流的波形系数:

额定电流IF(AV)=100A的电流功率二极管，其额定电流有效值IF=Kf IF(AV)=157A。

正向压降UF

几种常用的功率二极管

肖特基二极管

快恢复二极管

工频二极管

晶闸管的工作原理、特性、分类和选型（电流有效值、波形系数、额定电压和额定电流）

晶闸管承受正向电压时，在门极注入正向脉冲电流可将它触发导通。

晶闸管一旦开始导通，门极就失去控制作用。不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。

通过外电路使阳极电流反向，并且降到接近于零的某一数值，可使已导通的晶闸管关断。

晶闸管通过电源电压的正半波控制其导通。当晶闸管电流开始反向时，电源电压变负，晶闸管所承受的电压也同时反向。理想晶闸管将会使其电流在t=T/2后立即变为0 。

波形如图所示。

额定电压UR

选用晶闸管时，应使其额定电压为正常工作电压峰值UM的2~3倍，以作为安全裕量。

UR=(2~3)UM

根据所使用具体电流波形来计算出允许使用的电流平均值选用晶闸管时，设三相工频半波电流峰值为Im时的波形，通态平均电流为：

正弦半波电流有效值为：

晶闸管有效值与通态平均电流的比值为：

有效值与平均值的比为(波形系数)：

实际电路中，由于晶闸管的热容量小，过载能力低，因此在实际选择时，一般取1.5~2倍的安全系数，故在给定晶闸管的额定电流后，可计算出该晶闸管的任意波形时允许的电流平均值为：

半导体功率器件开关能量损耗的计算

可控开关的理想特性描述

关断时，不论正、反向阻断电压有多高，都没有电流流过该器件。

导通时，压降为零，此时可传导任意大的电流。

该器件一旦被触发，立即从导通状态到关断状态，反之亦然。

该器件只需很小的电流就能触发。

BJT、达林顿管、MOSFET、GTO和IGBT的基本原理

IGBT

像MOSFET一样，IGBT的输入阻抗高，只需很小的能量来开关器件。

如同BJT一样，即使当它承受较高电压时，它的导通压降也很小。

与GTO类似，IGBT能够被设计承受一定的反向压降。

IGBT的耐压可以做得较高，最大允许电压UCEM可达4500V以上。

第三章

似稳态过程的概念

电力电子技术的应用中非正弦的稳态运行过程。

网络换流整流器单相桥路：视在功率，有功功率，畸变功率和谐波

S=UI=UId

畸变功率与控制角a无关，但在电压、电流中产生以下特征频率分量:

网络电流: n = 1,3,5,7,9,11,?

输出电压: m = 0,2,4,6,8,?

网络换流整流器三相桥路：视在功率，有功功率，畸变功率和谐波

交流侧总电流is和对应的基波电流有效值is1分别为：

此处的畸变功率与控制角a无关

与单相整流桥路相同，但没有3及3的倍数次谐波

n = 1，5，7，11，13，17，19……

直流电压中的谐波

m = 0，6，12，18……

直流电流的谐波次数：

m = k×p， k = 0,1,2,3,?

交流侧电流中的谐波次数

n = k×p±1，k=1,2,3,…

以上各式中， p为每周期的脉冲次数。

稳态下的非正弦波形：THD，PF, DPF，浪涌（峰值）系数的计算

电流的总谐波含有量为：

浪涌系数: 电流峰值和电流有效值的比值

非正弦量的功率因数（PF）: PF=P/S

位移功率因数（DPF ): DPS=cosj1

非正弦电流条件下的功率因数 :

傅立叶级数的展开方法，及其在谐波分析中的应用（基波和谐波的表达式、幅值、有效值的计算）

方波：

第四章

单相桥式二极管整流电路Ls=0 的波形和计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波分量、谐波分量、功率因数）.

Is=Id

谐波总畸变率为：THD=48.43%

is1波形曲线与us波形同相位: DPF=1.0

右图所示单相二极管整流电路，Ls为零，直流侧为恒定电流，Id=10A。试计算负载所吸收的平均功率。

若us为正弦电压曲线，

Us = 120V，频率50Hz；

若us为下图所示的矩形波。

(1) us为正弦电压曲线，Us = 120V，

\Ud=0.9Us=108V Pd=UdId=1080W

(2) 根据整流电路的工作原理可知，直流输出电压波形如图所示，所求平均电压和负载吸收的功率分别为：

单相桥式二极管整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压）

换流：电流从一个二极管转到另一个二极管的过程。

换流重叠角:换流时间所对应的电角度用符号r表示

单相半波：

单相全波

分析图中电路的换流基本过程，其中us为正弦电压曲线，Id = 10A。

Us=120V，频率50Hz，Ls=0，计算Ud和平均功率Pd；

Us = 120V，频率50Hz，Ls=5mH，计算g、Ud和Pd；

(1) Ls = 0

(2)Ls=5mH \ r = 24.85°

三相桥式二极管整流电路Ls=0 的波形和计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波分量、谐波分量、功率因数）.

六脉动整流电路

直流电压由6个线电压的部分区间所形成，每个二极管导通120°

线电流is的有效值is的基波分量is1的有效值为:

is1与相电压us同相位,所以： DPF=1.0

h = 5，7，11，13，…

三相桥式二极管整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压）

第五章

单相全控桥整流电路Ls=0 （纯电阻负载、阻感负载、反电动势负载）的波形和计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波分量、谐波分量、功率因数）

交流有效值等于对应的直流电流: Is =Id

位移功率因数为：DPF=cos=cosa

单相全控桥整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压）

已知图中，交流电的额定电压为230V，工作频率为50Hz，线路电感Ls上的压降为额定电压的5%，线路的传输容量S=5kVA、控制角a=30o、有功消耗为3kW。试计算在额定输入电压下的换流重叠角r和Ud各为多少？

根据已知条件，求得线路电流的额定值为

系统等效阻抗的模数为：Zb=Us /Is=10.58欧

线路的等效电感为：Ls=0.05·Zb /w=1.684mH

根据

整流器吸收的有功功率为：

将已知条件代入上式中得：

Id=17.196A

将Id=17.196A分别代入

解得：r= 5.9o Ud = 173.47V

有源逆变产生的原理和条件，逆变失败的原因及其防止措施。

条件：

①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；

②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。

逆变失败的原因 ：

逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。

整流电路多重化的目的

一是可以使装置总体的功率容量大

二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰

三是提高功率因素

第六章

直流斩波的基本概念、基本的斩波电路类型

利用一个或多个开关将某个直流电压等级转换成另一个电压等级。

降压斩波器―Buck斩波电路

升压斩波器―Boost斩波电路

降压/升压斩波器―Buck-Boost斩波电路

Cúk斩波器

全桥斩波器

降压斩波电路的工作原理和计算

在开关闭合期间，图中的二极管变为反向偏置，此时，输入电源将能量送到负载和电感中。

在开关断开时，电感中的电流则经过二极管将它所储存的能量转移到负载中。

升压斩波电路的工作原理和计算

当开关器件处于导通状态时，电源将能量传送到电感中；当开关器件处于断开状态时，电源和电感同时都向输出部分提供能量。

升降压斩波电路的工作原理和计算

当开关闭合时，电感从电源得到能量，此时二极管由于反偏而处于截止状态；

当开关断开时，储存在电感中的能量转移到输出负载之中，而电源此时并不提供任何能量给负载。

由与可得

移项得：

第七章

换流方式：

熄灭：换流电流不是从一个支路向另一个支路的转移，而是在支路内部终止而变为零。

反馈二极管 ：负载向直流侧提供反馈能量通道的二极管

续流二极管 ：使负载电流连续作用的二极管。

控制方式：方波控制方式和PWM控制方式

SPWM波的基本原理、波形，幅值调制比、频率调制比。

控制信号uctr是正弦波，逆变器输出的是幅值和频率均可控的正弦波。

直流–交流逆变电路中的控制信号uctr可以是恒定的或随时间变化，该调制信号的输出是这个调制信号与开关频率恒定的三角波进行比较后产生。

SPWM通过改变占空比实现控制，它不仅可有效的控制平均直流输出电压的幅值，而且还能根据调制信号的频率来控制逆变器的基波输出频率。

Uctrm：:控制信号峰值

Utrim：三角波信号幅值

f1: 调制频率

fs: 三角波utri的频率, 载波频率, 开关频率(Uctrm≤Utrim)

SPWM波的谐波构成。

PWM所产生的谐波频率以旁瓣的形式围绕着开关频率及开关频率的倍数附近。

谐波幅值越靠近mf及其倍数次谐波的位置时，对应的谐波幅值越大。

当频率调制比mf ≤9时，谐波存在的位置与上述情况相同，但谐波幅值与mf无关。

幅值调制比的选择，超调制的概念和特点。

调制波的幅值大于载波幅值。

在超调制工作方式下基波幅值将不随幅值调制比ma线性变化。

当SPWM在ma≤1.0的线性范围内工作时，其基波分量的幅值与幅值调制比ma的关系可由下式确定。

在ma>1.0时的超调制中，基波输出电压的幅值应在下面的范围内变化：

单相全桥逆变器双极性SPWM波形，基波幅值和幅值调制比之间的关系和谐波构成。

U01m= ma×Ud (ma ￡ 1.0)

Ud < U01m < 4Ud /π (ma > 1.0)

三相逆变器SPWM波形，基波和幅值调制比之间的关系和谐波构成(相电压和线电压)。

桥臂输出中基波分量的电压峰值为：

基波线电压的有效值为：

（ma>1.0）

谐波表达式： h=6k±1 （k=1,2,3…）

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