第10章 电力电子开关型电力补偿、控制器
高等电力电子背诵资料 简答题
第一章序论1、电力电子学：电力技术（电力设备及网络）、电子技术（电子器件及电路）、控制技术（连续、离散）三者的交叉学科。
（器件级-开关元件；电路级-电力电子电路；系统级-电力电子电路及其他辅助电路；）2、电力电子电路特点：①优点：使用半导体开关元件，高效快速灵活；②缺点：半导体作开关，会产生谐波电压和电流；元件级特点：器件制造水平制约电力电子技术发展，器件使用水平决定电力电子装置的可靠性；电路级特点：1）拓扑结构选择多，但要考虑器件的非理想特征；2）电路的非线性、时变特性使分析复杂；3）控制电路的实时性要求高；应用层面：开关型电力电子电源；开关型电力电子补偿控制器；第二章电力电子电路的控制1、概念：①电力变换：将一种参数（幅值、频率、波形）的电能转换成另一种参数的电能；②电力电子变换：利用电力电子半导体开关器件构成开关电路，对电路中的开关器件进行实时、适式的通断状态控制，将电源输入的电量变换为另一种参数形式的电量。
③电力电子（开关）电路：实施电力电子变换的开关电路；④电力电子变换器（变流器）：实现电力电子变换的开关电路、加上输入输出滤波环节、辅助元器件和控制系统构成的整体。
2、电力电子电路的应用：①电力变换有4个类型（DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC）；②电力电子电源：交流电源+直流电源；电力电子负载：交流负载+直流负载；③应用：电力电子变换电源；电力电子补偿控制器；3、开关器件的开关模式：相控、方波、PWM4、电能质量：供电可靠性+ 频率质量+ 电压质量；主要关注：谐波+ 无功；第三章有源滤波器APF1、谐波源：非线性负荷——谐波电流，谐波电流经网路阻抗——谐波电压；①主要为：铁磁设备、电弧设备、电力电子设备（主要污染源）；②电压型整流器：电流脉冲，谐波含量60%；电流型整流器：电压方波，谐波含量30%；2、谐波危害：①增加损耗，降低使用效率；②热效应，绝缘老化，降低设备使用寿命；③可能引起电网局部谐振，损坏器件；④引起电力系统保护设备误动作；⑤电气测量设备计量不准；⑥干扰、损坏电子通信设备3、无功源：阻感型负载，电力电子装置，电弧炉；危害：冲击性无功引起系统电压波动和闪变，降低供电质量；增加设备容量；增加损害；降低功率因数。
电力电子基础知识归纳
电力电子基础知识归纳
1. 电力电子的定义
电力电子是一门关于控制和转换电能的学科，研究通过电子器件和电子控制实现电能的有效转换和控制。
2. 电力电子器件
2.1 双向开关器件
- MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）
- IGBT（绝缘栅双极晶体管）
2.2 单向开关器件
- 可控硅（SCR）
- 双向可控硅（GTO）
- 快速开关二极管（FRED）
- 二极管
3. 电力电子应用领域
3.1 变频器
变频器是一种通过改变电源频率来控制电机转速的装置，广泛应用于工业驱动运动控制等领域。
3.2 逆变器
逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，用于太阳能发电、电动车等领域。
3.3 交流调压器
交流调压器是一种能够调节交流电压的装置，常用于家庭和办公室电器的稳压供电。
4. 电力电子系统的优势
- 高效率：电力电子系统能够提高能源利用效率，减少能源浪费。
- 高精度：电力电子系统可以实现精确的电能控制和调节。
- 可靠性：电力电子系统具有较高的可靠性和稳定性。
以上是对电力电子基础知识的简要归纳，希望对您有所帮助。
如需更详细的信息，请参考相关教材和资料。
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统概述张密李静怡牟书丹李子君0 引言在电力系统中，许多功能的实现都需要靠电力电子装置来完成。
比如说可再生能源的并网发电、无功和谐波的动态补偿、储能装置的功率转换、配用电能的双向流动、交直流电网的柔性互联等。
随着科技的日益发展，大功率、高电压电力电子器件的发展，变换器单元化、模块化以及智能化水平的提高，控制策略和调制策略性能的提升，电力电子装置在电力系统中的作用会越来越大。
1 电力电子装置及系统的概念电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。
电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统，其基本组成如图所示。
它是通过弱电控制强电实现其功能的。
控制系统根据运行指令和输入、输出的各种状态，产生控制信号，用来驱动对应的开关器件，完成其特定功能。
2 电力电子装置的主要类型电力电子装置的种类繁多，根据电能转换形式的不同，基本上可以分为5大类：交流-直流变换器（AC/DC）、直流-交流变换器（DC/AC）、直流-直流变换器（DC/DC）、交流-交流变换器（AC/AC）和电力电子静态开关。
1.AC/DC变换器AC/DC变换器又称整流器。
用于将交流电能变换为直流电能。
2.DC/DC变换器DC/DC变换器用于将一种规格的直流电能变换为另一种规格的直流电能。
采用PWM 控制的DC/DC变换器也称直流斩波器，主要用于直流电机驱动和开关电源。
3.DC/AC变换器DC/AC变换器又称逆变器。
用于将直流电能变换为交流电能。
根据输出电压及频率的变化情况，可分为恒压恒频（CVCF）及变压变频（VVVF）两类，前者用作稳压电源，后者用于交流电动机变频调速系统。
4.AC/AC变换器AC/AC变换器用于将一种规格的交流电能变换为另一种规格的直流电能。
输入和输出频率相同的称为交流调压器，频率发生变化的称为周波变换器或变频器。
电工学目录
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目第 1 章直流电路 (1)1.1 电路的组成及基本物理量......1 1.1.1 1.1.2 1.2 电路的组成......1 电路的基本物理量 (2)录1.10.1 实训一：直流电压、电流表的安装...... 27 1.10.2 实训二：电压、电位的测定...... 29 1.10.3 实训三：万用表的基本原理及使用...... 30 习题 (33)欧姆定律、线性电阻和非线性电阻......6 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 一段电路的欧姆定律......6 全电路的欧姆定律......6 线性电阻和非线性电阻......7 电阻电路的连接 (8)第 2 章正弦交流电路 (36)2.1 正弦交流电的基本概念...... 36 2.1.1 2.1.2 2.2 交流电的产生...... 37 表征交流电的三要素...... 38 正弦量的表示法...... 41 同频率正弦量的加、减法...... 42 纯电阻交流电路...... 45 纯电容交流电路...... 47 纯电感交流电路 (48)1.3额定值以及电源有载工作、开路、短路...... 10 1.3.1 1.3.2 额定值...... 10 电源有载工作、开路、短路...... 11 电压源...... 12 电流源...... 13 电压源与电流源的等效变换...... 14 基尔霍夫电流定律(KCL)...... 15 基尔霍夫电压定律 (17)同频率正弦量的相加和相减…… 41 2.2.1 2.2.21.4电压源、电流源及其等效变换…… 12 1.4.1 1.4.2 1.4.3 2.3交流电路中的电阻、电容与电感…… 44 2.3.1 2.3.2 2.3.31.5基尔霍夫定律…… 15 1.5.1 1.5.2 2.4电阻、电感、电容的串、并联电路及谐振…… 50 2.4.1 电阻、电感、电容的串联电路…… 50 2.4.2 电阻、电感、电容的并联电路…… 51 2.4.3 电路的谐振…… 53 电路的功率因数…… 54 功率因数的补偿…… 55 三相交流电动势的产生…… 57 三相电源的星形连接和三角形连接…… 59 功率因数的补偿…… 54 2.5.1 2.5.21.6 1.7电路中电位的计算...... 18 戴维南定理及诺顿定理...... 20 1.7.1 1.7.2 戴维南定理...... 20 诺顿定理 (21)1.8 1.9支路电流法...... 21 实训与实验仿真...... 22 *1.9.1 1.9.2 EWB 简介...... 22 应用EWB 对电路进行计算机仿真实验——电阻、电流、电压的测量...... 25 本章实训 (27)2.6 2.5三相交流电路…… 57 2.6.1 2.6.21.10IV 2.7电工学(非电类) 三相负载的连接…… 60 2.7.1 2.7.2 2.8 三相负载的星形连接……61 三相负载的三角形连接…… 62 照明电路安装及功率因数的提高…… 63 2.8.2 三相负载的连接及功率的测量…… 65 习题…… 69 4.3 4.1.3 4.1.4 4.2 4.1.2 半导体三极管的电流放大作用…… 86 半导体三极管的特性曲线…… 88 半导体三极管的主要参数…… 89 放大电路的概念…… 90 放大电路的主要性能指标…… 91 共发射极基本放大电路的组成...... 92 4.3.2 共发射极放大电路的静态分析...... 94 3.1 半导体的基本知识...... 70 3.1.1 3.1.2 半导体的特性...... 71 杂质半导体...... 71 4.4 4.3.3 4.3.4 4.3.5 用图解法分析动态工作情况...... 96 放大电路的非线性失真...... 99 微变等效电路分析法...... 100 温度对静态工作点的影响...... 103 稳定静态工作点放大电路的分析...... 104 4.5 多级放大电路...... 107 4.5.1 多级放大电路的级间耦合方式 (108)4.5.2 4.6 多级放大电路的参数…… 109 功率放大电路概述…… 111 乙类双电源互补对称功率放大电路…… 112 4.6.3 甲乙类互补对称功率放大电路…… 115 4.7 本章实训：应用 Multisim 进行计算机仿真分析…… 117 4.7.1 4.7.2 Multisim 简介…… 117 应用Multisim 对固定偏流式共射极放大电路进行仿真分析……118 4.7.3 应用Multisim 对分压偏置式共射极放大电路进行仿真分析…… 119 习题…… 120 功率放大电路…… 111 4.6.1 4.6.2本章实训…… 63 2.8.1放大电路的基本知识…… 90 4.2.1 4.2.2共发射极基本放大电路…… 92 4.3.1第 3 章半导体二极管与整流滤波电路 (70)3.1.3 PN 结的形成及特性...... 72 3.2 半导体二极管...... 74 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 二极管的基本结构...... 74 二极管的伏安特性...... 74 二极管的参数...... 75 整流电路的工作原理...... 76 整流电路的参数计算...... 77 电容滤波电路的工作原理...... 78 稳压管的工作原理...... 79 稳压管稳压电路 (80)稳定静态工作点的放大电路…… 103 4.4.1 4.4.2整流电路与滤波电路…… 76 3.3.1 3.3.2 3.3.33.4硅稳压管稳压电路…… 79 3.4.1 3.4.23.5本章实训：应用 EWB 进行计算机仿真分析...... 81 3.5.1 3.5.2 二极管的伏安特性仿真分析...... 81 整流电路与滤波电路仿真分析...... 82 3.5.3 硅稳压管稳压电路仿真分析 (83)习题 (83)第 4 章半导体三极管及基本放大电路 (85)4.1 半导体三极管...... 85 4.1.1 半导体三极管的结构 (85)目录V 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 组合逻辑电路的设计...... 161 组合逻辑部件...... 162 基本触发器...... 169 其他触发器及触发器的触发方式...... 171 6.4 时序逻辑电路及应用...... 177 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5 寄存器...... 179 计数器...... 180 555 定时器及其应用...... 182 基本逻辑门电路设计与仿真...... 185 6.5.2 6.5.3 6.5.4 组合逻辑电路设计与仿真...... 186 计数器设计与仿真...... 187 555 振荡器设计与仿真 (187)第 5 章集成运算放大器 (123)5.1 5.2 5.3 差动放大电路的工作原理...... 123 集成电路基本知识...... 128 集成运放的应用基础...... 128 5.3.1 5.3.2 5.4 集成运放的理想化条件...... 128 集成运放的电压传输特性...... 130 反相比例运算...... 132 同相比例运算...... 133 加法与减法运算电路 (133)集成运放的线性应用…… 132 5.4.1 5.4.2 5.4.3本章实训…… 185 6.5.15.5 5.6集成运放的非线性应用...... 137 集成稳压电路...... 138 5.6.1 5.6.2 三端固定输出集成稳压器...... 138 三端可调输出集成稳压器 (139)5.7本章实训：应用 Multisim 进行计算机仿真分析...... 140 5.7.1 应用 Multisim 对差分式放大电路进行仿真分析...... 140 5.7.2 应用 Multisim 对比例运算电路进行仿真分析...... 141 5.7.3 应用 Multisim 对加减法运算电路进行仿真分析...... 142 5.7.4 应用Multisim 对积分运算电路仿真分析 (143)习题 (188)第 7 章电力电子技术及其应用 (191)7.1 电力电子技术简介...... 191 7.1.1 7.1.2 7.2 电力电子技术的发展...... 191 电力电子技术的应用...... 192 晶闸管的结构...... 192 晶闸管的工作原理...... 194 晶闸管的伏安特性和主要参数...... 194 7.3 单相可控整流电路...... 196 7.3.1 7.3.2 7.4 单相半波可控整流电路...... 197 单相桥式全控整流电路...... 199 对晶闸管的触发电路的要求...... 203 7.4.2 单结晶体管组成的触发电路...... 203 7.5 新型电力电子器件......206 7.5.1 7.5.2 7.5.3 门极可关断晶闸管...... 206 大功率晶体管...... 207 功率场效应晶体管 (208)晶闸管的结构和工作原理…… 192 7.2.1 7.2.2 7.2.3习题 (144)第 6 章数字电路基础 (147)6.1 数制与编码...... 147 6.1.1 6.1.2 6.2 数制...... 147 编码...... 149 与逻辑及与门电路...... 150 或逻辑和或门电路...... 152 非逻辑和非门电路...... 153 复合门电路...... 154 基本逻辑及应用...... 155 组合逻辑电路的分析 (160)晶闸管的触发电路…… 203 7.4.1基本逻辑门电路及应用…… 150 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.56.3组合逻辑电路…… 160 6.3.1VI 7.5.4 7.6电工学(非电类) 绝缘栅双极型晶体管...... 209 9.3.2 三相异步电动机的电磁转矩...... 243 9.3.3 三相异步电动机的机械特性...... 244 9.4 三相异步电动机的启动、调速和制动...... 247 8.1 磁场的基本物理量...... 214 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.2 磁通与磁感应强度...... 214 磁导率...... 215 磁场强度 H ...... 216 磁化曲线与磁滞回线...... 216 铁磁材料的磁性能...... 218 铁磁材料的种类和用途...... 219 磁路...... 219 磁通势......220 磁路欧姆定律...... 220 涡流...... 221 变压器的基本结构...... 223 变压器的工作原理...... 224 变压器的额定值、功率、效率 ...... 227 8.4.4 8.5 其他变压器 (229)10.2 本章实训：单相变压器特性检测...... 231 9.6 9.5 9.4.1 9.4.2 9.4.3 三相异步电动机的启动...... 247 三相异步电动机的调速...... 250 三相异步电动机的制动...... 251 单相异步电动机...... 252 同步电动机 (254)本章实训：单结管触发电路及单相半控桥式电路三种负载的研究 (212)习题 (213)第 8 章磁路和变压器 (214)其他用途的交流电动机…… 252 9.5.1 9.5.2铁磁材料的磁性能…… 216 8.2.1 8.2.2 8.2.3本章实训：三相异步电动机旋转磁场的演示实验 (255)8.3磁路和磁路欧姆定律…… 219 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4习题 (257)第 10 章继电-接触器控制 (259)10.1 常用低压电器...... 259 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6 10.1.7 刀开关...... 259 熔断器...... 260 按钮...... 261 接触器...... 262 继电器...... 264 行程开关...... 267 自动空气开关 (268)8.4变压器…… 223 8.4.1 8.4.2 8.4.3三相笼型异步电动机直接启动控制电路...... 270 10.2.1 10.2.2 单向控制电路......270 顺序控制电路...... 271 正反转控制电路...... 272 多地控制电路 (274)习题 (233)第 9 章交流电动机 (234)9.1 三相异步电动机的构造…… 234 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.2 定子…… 235 转子……235 三相电动机的铭牌…… 236 旋转磁场…… 238 转差率…… 240 10.310.2.3 10.2.4三相笼型异步电动机的降压启动和制动控制...... 275 10.3.1 三相笼型异步电动机的降压启动...... 275 10.3.2 三相笼型异步电动机的制动控制 (276)三相异步电动机的基本原理…… 237 9.2.1 9.2.29.3异步电动机的电磁转矩与机械特性...... 242 9.3.1 转子电路的参数...... 242 10.4 本章实训：电气控制实训...... 278 10.4.1 常用低压电器的识别 (278)目录 10.4.2 单向旋转接触器自锁控制线路的安装…… 279 10.4.3 按钮、接触器双重联锁控制线路的安装…… 281 10.4.4 Y/△降压启动控制线路的安装…… 282 习题…… 283 12.2 12.1.2 412.1.1 检测与转换技术的VII基本概念...... 302 测量误差...... 303 传感器...... 304 传感器的组成...... 304 传感器的分类...... 304 传感器的特性...... 305 电流、电压和功率的测量...... 307 非电量测量...... 307 传感器及其分类...... 304 12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.2.4 12.3 第 11 章工厂供电与安全用电 (285)11.1 电力系统的基本知识…… 285 11.1.1 11.1.2 11.1.3 11.2 发电厂…… 286 电网…… 286 电力用户…… 287 工厂供电的意义和要求…… 287 工厂供电系统组成…… 288 工厂电力负荷的计算…… 289 12.5 12.4电量测量及非电量测量…… 307 12.3.1 12.3.2常用传感器工作原理及其测量电路...... 308 12.4.1 12.4.2 12.4.3 应变片式电阻传感器...... 308 电容式传感器...... 310 电感式传感器 (311)工厂供电概述…… 287 11.2.1 11.2.2 11.2.3本章实训：电阻应变式传感器特性测试 (313)11.3 11.4 11.5触电...... 293 安全用电...... 295 节约用电...... 297 11.5.1 加强工厂供用电系统的科学管理...... 298 11.5.2 搞好工厂供用电系统的技术改造 (299)习题 (314)附录 A 逻辑符号对照示例...... 315 附录 B 集成电路...... 316 附录 C 常用集成电路引脚排列...... 317 附录 D 常用二极管技术参数...... 320 部分习题参考答案 (326)11.6本章实训：三相交流电相序的判别 (300)习题 (301)第 12 章检测与转换技术 (302)12.1 检测与转换技术的基础知识 (302)1。
电力电子技术的应用
10.1.3 直流电源的保护
1.软启动
在直流电源中，软启动由缓慢增加的脉宽信号提供。
2. 电流限制
输出电流可以通过测量加在与负载串联的小电阻上的电压来测量，测得的电流 (实际为电压)与参考值比较，所得误差被放大后用于减小脉冲宽度以便限制电流。
3. 过电压和欠电压保护
当低于欠电压和高于过电压的设定值时，电源的控制断开。晶闸管和专用的积分 电路可以直接用于这个目的。
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10.6.1 直流电动机的驱动
2) 直流伺服电动机驱动中的控制 图10.15给出了带内部电流控制环和不带内部电流控 制环的一个伺服控制系统。在第一种方法中，限流 电路对电枢电流进行保护，防止直流电动机在加速 和减速过程中，电流超过容许的电流。在第二种方 法中，内部电流控制环直接控制直流电动机的电枢 电流和机械转矩。
10.6.2 感应电动机的驱动
低成本和持久性是工业上广泛选用感应电动机的主 要理由。感应电动机的驱动可以分为伺服驱动(使用 精确控制策略，这些应用包括计算机外围设备、机 床等)和调速驱动(使用具有制动的速度控制，这些 应用包括电扇、压缩机、泵、吹风机和过程控制系 统)。 感应电动机控制的最佳策略，一是改变电源频率以 控制电动机转速；二是和电源频率成比例地改变电 源电压。值得注意的是，上述这两种策略只在低转 差情况下才是有效的。
图10.9 UPS结构图
10.2.1 整流电路
AC-DC整流电路同时完成两个功能：一是为逆变器 提供直流电压源；二是对电池银行充电。整流电路 可以是我们熟悉的任何一种不可控、可控整流电路， 这里我们选择三相不可控AC-DC整流电路，其中一 相被分离出来构成单相可控DC-DC变换器(电池充 电器)给电池银行供电，整流电路直接向逆变器提供 功率输出后接带高频隔离或者不带隔离的DC-DC变 换器。注意，DC-DC变换器也可以选择DC-DC谐振 变换器。
电力电子教材重点知识点总结范文
电力电子教材重点知识点总结范文《电力电子技术》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展变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
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，也叫斩波电路（4）交流变交流AC-AC：可以是电压或电力的变换，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、相控方式;对晶闸管的电路的控制方式主要是相控方式5、斩空方式：与晶闸管电路的相位控制方式对应，采用全空性器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制方式。
相对于相控方式可称之为斩空方式。
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：电力电子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：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。
广义可分为电真空器件和半导体器件。
2 电力电子器件一般特征：1、处理的电功率小至毫瓦级大至兆瓦级。
2、都工作于开关状态，以减小本身损耗。
3、由电力电子电路来控制。
4、安有散热器3 电力电子系统根本组成与工作原理（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。
（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。
电力电子复习
1.5 开关型电力电子变换器的应用领域开关型电力电子变换电路的两类应用领域：电力电子变换电源和电力电子补偿控制器。
（下面详细分类仅作了解）1.开关型电力电子变换电源A.变速恒频发电机中的交流励磁电源.B.太阳能光-电发电系统中所需配置的电力电子变换电源.C.电力系统中的直流远距离输电。
D.直流电动机变速传动控制。
E.交流电动机变频、变压和变速传动控制。
F.各类高性能的不间断供电电源(UPS).G.电解、电镀等应用领域中的低压大电流可控直流电源。
H.节能高效照明灯具用的高频电力电子变换器（电子镇流器）I.各类低压直流开关电源。
广泛应用于通讯、计算机等领域。
J.中频或高频感应加热电源和电焊、电磁灶电源.k.大功率脉冲电源、激光电源。
L. 电力系统中储能系统配置的大容量的电力电子变换电源。
2.开关型电力电子补偿控制器 .A.电压、电流（有功功率、无功功率）补偿控制器.B.阻抗补偿控制器。
1.3 四类基本电力变换器。
(1)交流（A.C）—直流（D.C）整流电路或整流器(2)直流（D.C）—交流（A.C）逆变电路或逆变器(3)直流（D.C）—直流（D.C）电压变换电路，又称为直流斩波电路、直流斩波器。
(4)交流（A.C）—交流（A.C）电压和/或频率变换电路，仅改变电压，则称之为交流电压变换器或交流斩波器，如果频率、电压均改变，则称为直接变频器。
1.4 开关型电力电子变换器的基本特性。
关型电力电子变换器的基本特性是：1.开关型电力电子变换器的核心部分是一组开关电路，开关电路输出端电压和输入端电流都不可能是理想的、连续无脉动的直流或无畸变的正弦基波交流。
2. 在开关型电力电子变换电路的输出、输入端附加LC滤波器，可以改善输出电压和输入电流波形。
3. 高频PWM控制是改善开关电路输出电压、输入电流波形最有效的技术措施。
4. 开关型电力电子变换器工作特性的分析较为繁琐，通常采用开关周期平均值（状态空间平均法）和傅里叶级数分析其工作特性。
华科大-电力电子课后答案
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。它涉及电 力电子变换和控制技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。研究 对象是半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器 芯片构成的信号处理和控制系统。电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器 件。
采用图 1.10（a）所示开关型变流器也能向电网输出任意波形的指令电流 iO* (t) 。为此， 原理上只要在控制系统中设置一个电流闭环控制环节，实时检测输出电流 iO (t) 并与指令值 iO* (t) 相比较，将差值 i iO* (t) iO (t) 经电流调节器输出一个控制电压VC ，调控占空比 D ， 当 iO (t) iO* (t) 时，控制电压VC 增大，使 D 增大，导致VO (t) 加大， iO (t) 加大，使 iO (t) 跟 踪 iO* (t) ，达到 iO (t) iO* (t) 。反之，当 iO (t) iO* (t) 时，控制电压VC 减小，使占空比 D 减小， VO (t) 减小， iO (t) 减小， iO (t) 跟踪指令值 iO* (t) ，达到 iO (t) iO* (t) 。因此，只要根据指令 电流 iO* (t) 的正、负数值，实时、适式地调控各开关管的通、断状态及相应的占空比 D 值， 就可使开关电路输出指令所要求的任意频率、波形、相位的电流 iO (t) 。
《电力电子》课件
智能控制是一种基于人工智能的控制 方法，其工作原理是通过人工智能算 法实现电力电子设备的智能控制。
数字控制
数字控制是一种现代的控制方法，其 工作原理是通过数字电路和微控制器 实现电力电子设备的控制。
03
电力电子系统设计
系统设计方法
确定系统目标
明确电力电子系统的功能要求，如电压转换、功 率控制等。
电力电子的发展历程
1940年代
1950年代
1960年代
1970年代
1980年代至今
开关管和硅整流器的出 现，开始应用于信号放 大和处理。
晶体管的发明，开始应 用于信号放大和处理以 及无线通信等领域。
可控硅整流器（SCR） 的出现，开始应用于电 机控制和电力系统等领 域。
出现了可关断晶闸管（ GTO）等更加高效的电 力电子器件。
• 高效性：电力电子技术可以实现高效地转换和控制电能，从而提高能源利用效率。 • 灵活性：电力电子器件具有较小的体积和重量，可以方便地集成到各种系统中，实现灵活的电能转换和控制。 • 应用广泛：电力电子技术在能源转换、电机控制、电网管理和可再生能源系统中有着广泛的应用。
电力电子的应用领域
电机控制
电网管理
05
电力电子技术技术
随着电力电子器件性能的不断提 升，电力电子系统的频率逐渐提 高，实现了更高的转换效率和更 小的体积。
高效化技术
为了降低能源消耗和减少环境污 染，电力电子系统正在不断追求 更高的效率。高效化技术包括拓 扑结构优化、控制策略改进等。
电力电子在智能电网中的应用前景
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IGBT是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器 件，其工作原理是通过控制栅极电压来调节漏极 和源极之间的电流。
电力电子电路及系统-硕士
特点：
• • • • • 功率范围大 应用范围广 涉及到的学科多 理论与实践密切相联 发展迅速（几乎每一项与电气工 程相关的技术进步都会推进电力 电子技术的发展）。
构成基本元素与系统构成
• 构成基本元素：二极管，IGBT等， 电容，电感，电阻，控制电器，导 线。 • 系统构成：主电路及其吸收电路， 控制电路，抗电磁干扰电路。
干扰问题（主要干扰源）
• • • • • • 直流电机换向 接触器与继电器开合 雷电浪涌 静电 白炽灯 大功率用电装置启动
机车辅助电源
• 直交型辅助电源 • 交直交型辅助电源
焊接电源
图2 第三种单端逆变电路
图5焊接时输出电流波形
使用Tek公司A622电流探头，比 例为10mv/A
洁净能源或可再生能源利用：
• • • • 风能发电 太阳能发电 潮汐发电 生物能发电
通讯电源
特殊电源：
• • • • • • 电子模拟负载 交流牵引电机的实验系统 电力测功机 水电解电源 蓄电池充放电机 补偿式交流稳压电源
电子模拟功率负载
交流牵引电机的实验系统
• • • • • 能四象限运行 零转速时保持恒转矩 计算机集中控制及良好的人机接口 各种参变量的实时采集测量 试验分析
系统结构
上位机
DSP
DSP
DSP
DSP
调 压 器
D
F
升压 电路
能馈 逆变
电 网
系统A
系统B
系统C
系统D
主电路结构
调 电 网 压 器 D F 升 压 电 路 能 馈 逆 变
• 第六章
谐振变换器与软开关技术（4学时） 谐振逆变器 零电压开关 零电流开关 零电压（零电流）多象限逆变器 谐振链逆变器 • 第七章 电力电子技术在ＦＡＣＴＳ技术中的应 用（4学时） 功率因数补偿 谐波补偿 动态电压补偿器 潮流控制器
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10.1.1 晶闸管投、切并联电容器TSC
图10.1 晶闸管投切电容器TSC
I C V2 / X C 2fCV2 I Q I sin
I sin C (10 1) 2fV2
投、切并联电容：减少线路及发电机、变压器无功功率， 提高其有功功率极限，减少ΔP，补偿感性负载压降。 缺点：只能电压过零投、切，不能相控。
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10.2.2 可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC
若α为 T1的关断控制角则
1 t 2I (cos cos t ) 在BC期间，vc (t ) 2 I sin tdt C C 1 t 2I 在DE期间， c (t ) v 2 I sin tdt (cos cos t ) C C
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XC
1/ C 0
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10.2.2 可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC
=π和 =π/2时GCSC的 vc都不会引起谐波电压。 采用N个GCSC串联使用，根据所需的等效补偿容抗 值，只控制一个GCSC的 α 在90°~180 之间变化， 可以减小GCSC所引起的谐波电压。
E
I d ( X L X q1 )
V2 Id
Iq
I q ( X L X q1 )
I
矢量图
为确保发电机扰动状态运行稳定性，δ不宜过大。XL很大 时，P传输功率受限，远小于导线发热所允许的功率极限 值，在线路中串入电容，可减小等效线路电抗，提高传输 功率。 固定C，相控电抗XL，构成TSCS（Thyristor Controlled Series Capacitor)
I jX L j XL j XL
当 Vi Vs 时，输出滞后无功电流 I Q ，可补偿感性负载无功电流；
当 Vi Vs 时，输出超前无功电流 I Q ，从电网吸收滞后无功电流。
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10.3 PWM开关型并联无功功率发生器 STATCOM（续1）
EV2 V ( E cos V2 ) sin , Q2 V2 I q 2 X L X q1 X L X q1
将图中的一个1/2Lc改为R，即构成同步振荡阻尼器SSRD
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10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续1）
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10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续2）
相控电感l的等效感抗： 串联等效电容C容抗：
X LC
Vc l I l1 sin 2 2
X C 1/ C
α=180°时 X l ，AB两点等效容抗 X AB 1/ C α=90°时 X l L X ，AB两点等效容抗 L
输入有功功率 P VS I P 输出滞后无功功率
Vi VS sin X
图10.5 (a) (d)
(10 17)
(10 18) VS (Vi cos VS ) X
Q VS I Q
从电网输入有功功率P用于补充变流器功耗使VD恒定。
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10.5 谐波电压补偿器HVC（或串联型电力有源滤波器SAPF）
非线性负载，或电源vS为非正弦，使重要负载端A、 B、C电压有谐波vh。 实时检测A、B、C处的谐波电压 vhr，取变流器的指令输 * 出电压 vc vh ，则重要负载R、S、T处无谐波电压。
等效基波容抗
I sin 2 2 C
X C ( )
(10 12)
=π时 ,θ=180°，vc=0，C 不起作用；
X C ( ) 0
=π/2时 θ=0°， C接入线路，vc为完整的正弦波；
X C ( / 2) 1/ C
π/2 < < π时，
X AB / 2 X C X L 1 XC XC XC X L XC 1 XL
传输功率
P
E 2 V sin X q1 X L X AB
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10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续3）
A点开通T1，B点关断T1，则在AB期间T1通态短接电容C， vc=0 ； C点开通T2，D点关断T2，则在CD期间T2通态短接电容C， vc=0 。 在B点T1关断后+i(t)流过电容C，使vc增大；ωt >π时， -i(t) 又使vc减小为0； 在D点T2关断后-i(t)流过电容C，使负vc增大，ωt >2π时， +i(t)又使负vc减小为0。
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10.2 晶闸管开关型串联电抗补偿器
10.2.1
晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC
10.2.2 可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC
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10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC
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10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR
在ωt=α时开通T1 在ωt=π时 在ωt=π+α时开通T2 在ωt=2π时
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i(t )
2V2 [cos cos t ] ,(10 6) ; t 2 , i(t ) im L
E
I d ( X L X q1 )
V2 Id
Iq
I q ( X L X q1 )
I
矢量图
无C，A处无负载时:
E sin I d ( X L X q1 ) , E cos V2 I q ( X L X q1 )
P2 V2 I d
PE P2 EV2 E ( E V2 cos ) sin , QE EI cos( ) 2 2 X L X q1 X L X q1
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10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR （续1）
电流i(t)正半波：i(t )
i 电流i(t)负半波：(t )
2V2 [cos cos t ] (10 4) L
2V2 2V2 [cos cos t ] (10 6), im (1 cos ) (10 5) L L V sin 2 2( ) I1 2 (10 8) 作傅立叶分析,基波有效值 L V X1 2 L (10 10) 电感L的等效基波电抗为 I1 sin 2 2( )
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10.4 谐波电流补偿器HCC（或并联型电力有源滤波器PAPF）
实时检测iA、iB、iC，分离出ih、iL1Q ，取ih、iL1Q为变流 器指令输出电流，控制变流器实际输出电流，使其跟踪指令 电流，使电网无谐波电流，甚至没有无功电流。
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10.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器
10.1.1
晶闸管投、切并联电容器TSC（Thyristor
Switched Capacitors) 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR
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90，i(t)比v落后90，电流为正弦波 X L L;
180 , X L 0
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10.1.2 晶闸管相控并联电抗器TCR （续2）
α=90°时i(t)为完整的正弦波： α=ωt从90°再提前发触发脉冲时，由于i(t)还是负值，T2 仍在导通不能开通T1，待到ωt= 90°时，iT2=0才能开通 T1，所以波形与α=90°相同；α调控范围90°~180° TSC与TCR联合工作，可连续改变等效并联电抗的大小和 性质，使无功电流的补偿恰如其分。
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10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM （续2）
图10.5 (a) (e)
1.电压VD闭环控制。 2.无功功率Q闭环控制。
先进的（或高级的）静止型无功功率发生器ASVG（Advanced Static Var Generator ） 。 也 被 称 为 静 止 同 步 补 偿 器 STATCOM （ Static Synchronous Compensator ） ， 又 称 为 静 止 调 相 器 STATCON(Static Condenser)。
10.5 谐波电压补偿器HVC（或串联型电力有源滤波器SAPF） 10.6 PWM开关型串联同步电压补偿器SSSC *10.7 统一潮流控制器UPFC *10.8 超导磁体储能系统SMES
10.9 小结
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