电力电子技术复习要点

电力电子技术复习要点

第一章 电力电子器件及其应用 一、一般性概念

1、什么是场控（电压控制）器件、什么是电流控制器件？什么是半控型器件？什么是全控型器件？什么是复合器件？

2、波形系数的概念，如何利用波形计算相关的平均值、有效值

3、什么是器件的安全工作区，有何用途？

4、什么是器件的开通、关断时间，器件开关速度对电路工作有何影响？ 二、二极管

1、常用二极管有哪些类型？各有什么特点？

2、二极管额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择二极管额定电流？ 三、晶闸管

1、晶闸管的开通、关断条件、维持导通的条件

2、维持电流、擎住电流的概念

3、晶闸管额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择晶闸管额定电流？ 四、GTR

1、GTR 如何控制工作？

2、GTR 正常工作对控制电流有何要求？为什么？

3、GTR 的安全工作区有何特别？什么是二次击穿现象，有何危害？

4、GTR 额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择GTR 额定电流？ 五、MOSTFET 、IGBT

1、MOSTFET 、IGBT 如何控制工作？

2、MOSTFET 、IGBT 正常工作对控制电压有何要求？为什么？

3、MOSTFET 、IGBT 额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择MOSTFET 、IGBT 管额定电流？

六、如何设计RCD 缓冲电路的参数？各个约束条件的含义？如果增加m ax

dt

dU

、

瞬态冲击电流I max 限制，其约束条件如何表达？

第二章直流―直流变换电路

一、基本分析基础

1、电路稳态工作时，一个周期电容充放电平衡原理

2、电路稳态工作时，一个周期电感伏秒平衡原理

3、电路稳态工作时，小纹波近似原理

二、Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback、Forward电路

1、电感电流连续时，电路稳态工作波形分析

2、利用工作波形分析计算输入输出关系

3、开关元件（VT、VD）的峰值电流、额定电流、承受的电压如何计算？

4、输出纹波如何计算？

第三章直流－交流变换电路

一、单相方波逆变电路

1、单相方波逆变电路控制规律、工作波形分析

2、利用波形分析计算单相方波逆变电路输入电流、电压、功率和输出的电流、

电压、功率

3、单相方波逆变电路移相调压、矩形波调制调压的原理

二、单相SPWM逆变

1、SPWM调制的原理

2、自然采样法、规则采样法、同步调制、异步调制、分段同步调制、幅度调制

比、载波比（频率调制比）的概念

3、桥式电路双极性SPWM逆变的控制方法、输入输出电压关系、如何实现输出

基波的调频调压

4、桥式电路单极性倍频SPWM逆变的控制方法、输入输出电压关系、如何实现

输出基波的调频调压

三、三相逆变

1、三相方波逆变的控制原理、纯电阻负载工作波形分析

2、三相方波逆变纯电阻负载输入、输出的电流、电压、功率计算

3、三相SPWM逆变的控制原理，纯电阻负载工作波形分析

4、三相SPWM逆变的电阻负载输入、输出的电流、电压、功率计算

第四章交流－直流变换电路

一、基本概念

1、自然换流点、触发控制角、导通角、逆变角的概念

2、如何判断自然换流点

3、什么是理想条件假定，理想条件下电路分析可以作哪些简化？

二、相控整流电路

1、理想条件下单、三相整流电路（单相桥式、三相半波、三相桥式）触发控制

规律、波形分析

2、根据电路波形分析计算输入输出各个参量

3、什么是有源逆变？逆变有何基本条件？什么是逆变颠覆？

4、什么是APFC？单相APFC有哪些方法？三相APFC如何控制？

第五章交流－交流变换电路

一、相控调压电路

1、相控调压电路的自然换流点判别与控制规律

2、单相相控调压电路纯电阻负载波形分析计算

3、单相相控调压电路阻感性负载电流连续的条件，连续、断续状态的波形分析、

计算

4、三相相控调压电路纯电阻负载波形分析计算

复习各章例题、习题，重点掌握解题方法

1、课堂例题

2、课后习题

1、晶闸管导通条件是什么？维持导通的条件是什么？怎样使晶闸管关断？

导通条件：U AK>0，I GK>0

维持导通：I AK维持在某一个值以上。

晶闸管关断：使I AK小于接近于零的某一个值以下。

2、什么是维持电流、擎住电流，两者哪个更大？对晶闸管的影响如何？

维持电流I

H

：使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有

关，结温越高，则I

H

越小。

擎住电流I

L

：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。

对同一晶闸管来说，通常I

L 约为I

H

的2~ 4倍。

3、什么是安全工作区？什么是晶体管的二次击穿？对晶体管的安全工作区有何影响？

安全工作区：器件额定电压、额定电流、最大功耗、二次击穿曲线（仅GTR独有）几条曲线共同围成的区域，称为器件安全工作区，此区域内器件可以正常工

作。

二次击穿问题：I

C

增大，当达到某个临界点时，I c会急剧上升，同时伴随U ce突然降低，这种现象称为二次击穿，二次击穿安全曲线缩小了器件安全工作区。

4、举例说明什么是场控器件、什么是电流控制器件？什么是半控型器件？什么是全控型器

件？场控器件为什么需要一定驱动功率？无论场控器件还是电流控制器件，控制波形对电路工作有什么影响？

场控器件：MOSFET IGBT

电流控制器件：SCR GTR

半控型器件：SCR

全控型器件：MOSFET IGBT GTR

电压驱动型器件（场控器件），静态驱动电流极小，动态驱动仍需要一定电流（功率），以满足对控制极输入电容快速充放电，达到快速控制器件开关的目的。

器件控制波形影响其工作时的开关速度和工作频率，进而影响器件的损耗和电路的输出波形、效率。

5、什么是电流波形系数，如何计算？选择器件的电流容量时，如何利用？二极管、晶闸管、

GTR、P-MOSFET、IGBT的电流额定值的定义有何区别？

6、如何设计缓冲电路参数？

1）Buck电路，输入电压U d，电感L，电容C,输出电阻R，电路工作频率f，MOSFET导通的占空比D，求：

（1）画出i VT、u VT、i VD、u VD、i L、u L、i C、u C、u O、i O的工作波形

（2）计算MOSFET的峰值电流、电感电流平均值和峰值、电容脉动电流峰值

（3）计算输入输出关系。

2）BOOST电路输入电压U d，电感L，输出电阻R，电路工作频率f，MOSFET导通的占空比D，求：

（1）画出i VT、u VT、i VD、u VD、i L、u L、i C、u C、u O、i O的工作波形

（2）要求输出电压波动为1% 以内，电容应为多大？

1）单相全控桥式整流电路理想状态下，α=60?时输出电压波形，VT1电流波形， U d =f (α)的关系。 （1）

（2） αωωππ

αα

cos 9.0d sin 21

22U t t U U d ==?+

2）三相桥式逆变电路，工作于理想状态，控制角α=120?，输入线电压380V ，E d =300V ，求反馈到电网的功率。

V 7.256120cos 3

38034.2cos 34.22-=??

== αU U d

A 433.0100

7

.256300=-=

d I

W 15.111433.07.256=?=*=d d I U P

T

L

u 1

u i i

3）三相零式电路理想状态下，α=30?时输出电压波形，求输出电压U d =f (α)的关系。

（1）

I

（2）

α

ωωπαππ

α

cos 17.1d sin 23

21

2656

2U t t U U d ==

?++

基本练习四：

1）三相交流调压电路纯电阻负载，画出控制角α=60?时u Ra、u VT1、4、i N的波形，三相电网波形如图。

2）单相工频交流调压电路如图，输入电压有效值U =300V ，R=0.628? L=2mH ，求： （1） 求开通角α有效变化范围。 （2） 当α=45o时负载电流有效值。 （3） 最大输出功率和电源侧功率因数。

画出α=30o时负载电流和U 0的波形

（1） 45002

.0314628.0=?==arctg L R arctg

ω? 控制角有效变化范围：45?～180?? （2）α=45o时电流连续，628.0628.0j Z += A I 8.337628

.0628.03002

2

=+=

（3） 电流连续时输出功率最大，因此最大输出功率为：

W P 3max 107.7145cos 8.337300?=??=

功率因数：71.045cos == λ

（4）相位差45?的两个正弦波。

基本练习五：

1、逆变电路及控制波形如图，设R=1 , U d=100V, L=1mH ,f=100Hz ,求：（1）MOSFET的峰值电流，

（2）画出输出电压、电流波形。

0----π期间：

dt

di L iR U d

+=

R---L 电路电流的三要素法公式：

[

]

τ

t

e

i i i t i -

+

*∞-+∞=)()0()()(

τt

d om d

e R U I R U i -*--+=)( s R

L

001.0==τ

π----2π期间：

τt

d om d

e R

U

I R U i -*++-=)(

VT1、3导通：

在π时刻有： τ

2)(T

d om d om e

R

U I R

U I -*--+=

A R

U e

e

I d

T T om 7.981122=*

+-=-

-

τ

τ

2、说明SPWM 波的形成原理、如何控制输出SPWM 波中基波的频率与幅值。 （1）引入一个固定频率、固定幅值的三角波U c ------三角载波。

（2）引入一个与输出频率相同、幅值不超过三角波的正弦波U s ------调制波。 （3）将调制波与三角载波进行比较，输出一系列脉宽按正弦规律变化的方波，就是SPWM

波，每一个方波脉冲周期内电压平均值呈正弦规律变化。

（4）输出波形调频、调压的实现：固定三角载波的频率和幅值，改变调制波的频率和幅值

就可以改变输出SPWM 波中正弦基波的频率和幅值。