电力电子复习

电力电子复习参考
一填空
1、电力变换通常可以分为是四大类，即___交流变交流____、__直流变交流____、
___直流变直流___、_交流变直流_____。

2、电力电子器件的损耗主要包括___通态____损耗、_断态______损耗、_____
开关___损耗。

其中__通态_____损耗是器件功率损耗的主要部分，当器件开关频率较高时，损耗为器件功率损耗的主要因素。

3、电力电子器件组成的系统，一般有_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、单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路在阻感负载时，负载两端都
需要反并联续流二极管，其中作用分别是__续流______和__阻止失控______。

5、单相全控桥可控整流电路，带大电感负载时的移相范围为__0-90___。

6、晶闸管的自然换相点是指_电流由一个二极管向另一个二极管转移的交点______，相控整流电路的触发角是指_晶闸管开始承受正向阳极电压起，到十施加触发脉冲止的电角度
6、
7、三相全控桥阻性负载时输出电流连续和断续的分界点在控制角为__60度___
处。

8、根据直流侧电源的性质不同，逆变电路分为__有源_____逆变电路和__无源
__逆变电路。

9、直流斩波器中有两种基本类型buck和boost变换，他们的输出电压与电源
电压的关系分别为_=D___和___=-____。

10、在IGBT斩波和保护实验中，用于IGBT的芯片是_EXB841 _____，用于产
生方波脉冲的芯片是_555定时器____。

示波器探头上有一小开关，当拨到X10的位置时，表示示波器的量程将__放大10倍_____。

（放大10倍、缩小10倍或不变）
11、三相桥式全控整流电路工作时需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲，
可采用两种方法，一种是_宽_____脉冲触发，另一种是__双___脉冲触发。

12、换流方式可分为4种，其中_器件____换流和_强迫_____换流属于自然换
流，__负载____换流和___电网_____换流属于外部换流。

13、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<α<∏/2时，电路工作在__整流状态__；∏/2<α<∏时，电路工作在___逆变状态__。

14、斩波电路有三种控制方式，__宽脉冲调制(PWM)__、__频率调制__和
__(ton和T都可调，改变占空比)混合型__。

15、在电流型逆变器中，输出电压波形为__正弦波__，输出电流波形为__方
波__.
16、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在___同一桥臂___上的上、
下二个元器件之间进行；而120°导电型三相桥是逆变电路，晶闸管换相是在___不同桥臂__上的元器件之间进行的。

17、控制角α与逆变角β之间的关系为___β=∏—α__。

18、为了减小变流电路的开、关损耗，同厂商元器件工作在软件开关状态，
软开关电路种类很多，但归纳起来可分为__零电流开关__与____零电压开关__两大类。

19、锯齿波触发电路的主要环节是由___同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；
整形放大；强触发及输出__环节组成。

20、驱动电路中需要提供电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离，常用的
光隔离元件是_光耦合器____，磁隔离元件是_脉冲变压器_____.
二、简答题。

1、电力电子器件可按照驱动信号的不同分为压控器件和流控器件，请回答他们各有什么特点？晶闸管、GTR、MOSFET、IGBT分别属于其中的哪一种？
答：（1）压控器件的共同特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。

流控器件的共同特点是：导通损耗小、所需驱动功率小、驱动电路复杂、工作频较低。

（2）晶闸管、GTR属于流控器件，MOSFET、IGBT属于压控器件。

2、晶闸管的导通、维持导通和关断的条件分别是什么？
答：（1）使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：U AK>0且U GK>0。

（2）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。

（3）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。

3、什么是逆变失败？逆变失败的原因？如何防止逆变失败？
答：（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

4、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？电压型逆变电路的特点是什么？答：（1）两种电路的不同主要是: 有源逆变电路的交流侧接电网,即交流侧接有电源。

而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。

（2）电压型逆变电路的主要特点是：
①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本
无脉动，直流回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与
负载阻抗角无关。

而交流侧输出电流波形和相位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。

5、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？
答：（1）触发信号应有足够的功率。

（2）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。

（3）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。

6、什么是直流斩波电路？并列出几种直流斩波电路？
答：（1）直流斩波电路是将直流电变为另一固定电压或可调的直流电，也称为直流-直流变换器。

（2）主要包括：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、CUK斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。

7、单相桥全控整流电路和三相桥全控整流电路分别带电阻和阻感负载时，晶闸管的移相范围是多少？
答：（1）单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。

（2）三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。

三、分析计算题
1、某升压斩波电路如下图所示；
（1）、简要说明该电路的工作原理，并推导出电压和电源电压之间的关系表达式；（2）、指出电感L和电容C的作用；
（3）、画出电流i
的波形。

2、单相桥式全控整流电路，U
2
=100V，负载中R=2Ω,L值极大，当α=30°时，要求：
（1）、在下图中画出U
d 、i
d
和i
2
的波形；
（2）、计算整流输出平均点压U
d 、电流I
d
及晶闸管的电流有效值I
VT
；
（3）不考虑变压器损耗时，求变压器的容量S（单位为KVA）。