变频器中常用的电力电子器件
《变频技术与原理》复习题（答案版）
《变频技术与原理》复习题（答案版）一、填空题1. 变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置。
2.变频器的分类，按工作原理可分为交-交变频器和交-直-交变频器，按用途可分为通用变频器和专用变频器。
3．变频器的主要技术参数：输入电压、输出电压、额定电流、输出电容、额定功率和过载能力等。
4．交-直-交变频器主电路包括3部分分别为整流电路、中间电路、逆变电路。
5．整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波和制动作用；逆变电路可将直流电转为频率和幅值都可以调的交流电。
6．三相交-交变频电路的连接方法分为公共交流母线进线和输出星形联结两种。
7．目前常用的变频器采用的控制方有：U/f控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。
8．U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/f为常数，变频器在变频时还要变压是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。
9. 转矩提升是指通过提高U／f比来补偿f x下调时引起的T Kx下降。
即通过提高U x(k u＞k f)使得转矩T Kx提升。
10．转差频率控制（SF控制）就是检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电机速度对应的频率与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。
11．频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有面板控制、电位器控制、远程控制和外部端子控制。
12．有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种控制要求，变频器具有段速控制功能和多种加减速时间设置功能。
13．变频器是通过电力半导体器件的通断作用将工频交流电流变换为电压和频率均可调的一种电能控制装置。
14．变频器的组成可分为主电路和控制电路。
15．某变频器需要回避频率为18～22Hz，可设置回避频率值为20Hz 。
16.高压柜体一般容量很大，往往需要多个柜体组成。
变频技术讲座.ppt
二、变频器分类和工作原理
3 制动电阻RB和制动单元VB
电机在工作频率下降中，异步电机的转子转速将可能超过此 时的同步转速（n=60f/P）而处于再生制动（发电）状态，拖动系 统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压 UD不断上升（即所说的泵升电压），这样变频器将会产生过压保 护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻 就是用来消耗这部分能量的。制动单元由开关管与驱动电路构成， 其功能是用来控制流经RB的放电电流IB
12
二、变频器分类和工作原理
4. 逆变电路： 逆变管V1-V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都 可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：GTO、IGBT、 IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元。 续流二极管D1-D6：其主要作用为：
（1）电机绕组为感性具有无功分量，D1-D6为无功电流返回到直流电源 提供通道
4
二、变频器分类和工作原理
一、变频器的类型 从结构上可分为：交—交变频器；交—直—交变频器
1.交交变频器 1）晶闸管交-交直接变频：fo.max≤20Hz 用于大功率，低速传动
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变频器分类和工作原理
2）矩阵变频器: fo不受限制，研究中尚未实用
6
二、变频器分类和工作原理
2.交—直—交变频又可分为 电流源型：中间直流滤波环节采用大电感滤波，电源内阻抗为 零
（2）当电机处于制动状态时，再生电流通过D1-D6返回直流电路。 （3）V1-V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，
在换相过程中也需要D1-D6提供通路。 缓冲电路作用
由于逆变管V1-V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的 电压将由近乎0V上升到直流电压值UD，这过高的电压增长率可能会 损坏逆变管，吸收电容的作用便是降低V1-V6关断时的电压增长率。
变频器考试题目
变频器考试题⽬⼀、填空题1、（IGBT）器件是⽬前通⽤变频器中⼴泛使⽤的主流功率器件。
2、变频器按变换环节可分为(交-交)型和(交-直-交)型变频器。
3、变频器按照滤波⽅式分(电压)型和(电流)型变频器。
4、三相⿏笼交流异步电动机主要有(变频)、(变转差)、(变极)三种调速⽅式。
5、变频器安装要求（垂直安装），其正上⽅和正下⽅要避免可能阻挡进风、出风的⼤部件。
四周距控制柜顶部、底部、隔板或其它部件的距离应不⼩于（300）mm。
6、变频器的主电路，通常⽤(R,S,T)或(L1,L2,L3)表⽰交流电源的输⼊端，⽤（U,V,W）表⽰输出端。
7、通过（通讯接⼝）可以实现在变频器与变频器之间或变频器与计算机之间进⾏联⽹控制。
8、变频器运⾏频率设定⽅法主要有（⾯板）给定、（外接）给定、（预置）给定和通信给定。
9、变频器的外接频率模拟给定分为(电压)控制、（电流）控制两种。
10、变频器的PID功能中，P指（⽐例），I指（积分），D指（微分）。
11、U/f控制⽅式的变频器主要⽤于（风机）、（⽔泵）、（运输传动）等⽆动态指标要求的场合。
12、低压变频器常⽤的电⼒电⼦器件有（GTR）、（IGBT）、（IPM）。
13、变频器主电路由（整流）电路、中间（直流）电路、（逆变器）三部分组成。
14、变频器输⼊控制端⼦分为（数字）量端⼦和（模拟）量端⼦。
15、⼯业洗⾐机甩⼲时转速快，洗涤时转速慢，烘⼲时转速更慢，故需要变频器的（多段速）控制功能。
16、变频器的加速时间是指从（0）Hz上升到（最⾼）频率所需的时间。
17、⽬前在中⼩型变频器中，应⽤最多的逆变元件是（IGBT）。
电压调制⽅式为正弦波脉冲宽度调制（SPWM）。
18、变频器与外部连接的端⼦分为（主电路）端⼦和（控制电路）端⼦。
⼆、选择题复习资料1、公式 S=（n1-n）/n1中，S表⽰（转差率）。
2、频率给定中，模拟量给定⽅式包括（电位器给定）和直接电压（或电流）给定。
常用电力电子器件介绍
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扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12月13日 星期日 上午2时 32分26秒02:32:2620.12.13
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做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午2时32分20.12.1302: 32December 13, 2020
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• （一）、基本结构 • 是一种大功率晶体管，又叫双极型晶体管（BJT），GTR在结构上常用达林顿
结构形式，是由多个晶体管复合组成的大功率晶体管，通过与反相续流二极 管并联组成一个模块，如图2-4所示。
• GTR也具有三个极，分别是基极（B）、发射极（E）、集电极（C）。 • （二）、GTR的工作特点 • GTR如同普通的晶体管一样，也有三种工作状态，即放大、饱和及截止状态，
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两个晶体管相互复合,当有足够的门极电流Ig时，就会形成强烈的正反馈，即
• 此时两个晶体管迅速饱和导通，即晶闸管饱和导通。 • 若要关断晶闸管，则应设法使晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下。
A
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《变频器原理与应用》试题及答案
-------------------------------------装-----------------------------------订-----------------------------------------线------------------------------------- 山东工业职业学院学历继续教育《变频器原理与应用》试题（标准答案）班级姓名学号座号（重要提示：请用正楷字认真书写班级、姓名、学号等重要信息，切忌个性化签名）---------------------------------------密-----------------------------------封-------------------------------------线---------------------------------------专业电气自动化技术专业考核方式考试□√考查□闭卷□√开卷□命题教师刘娜考试时间100分钟题号一（20分）二（30分）三（20分）四（30分）总分（100分）得分阅卷人复核人一．填空题（每空1分，共20分）1、变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机（工作电源）的频率和幅度的方式来实现对交流电动机的（调速）控制。
2、变频器按滤波方式可分为（电压型）和（电流型）两种。
其中（电压型）变频器整流后靠电容来滤波；（电流型）变频器整流后靠电感来滤波。
3、变频器接线端子中，（主电路接线）端子是变频器与电源及电动机连接的接线端子；（控制电路）端子包括输入信号端子、输出信号端子、模拟信号设定端子。
4、输入电源必须接到变频器输入端子（L1、L2、L3）上，电动机必须接到变频器输出端子（U、V、W）上。
5、变频调速系统中禁止使用（反接）制动。
6、变频器运行控制端子中，FWD代表（正转），REV代表（反转），JOG代表（点动），STOP代表（停止）。
7、电动机在不同的转速下、不同的工作场合需要的转矩不同，为了适应这个控制要求，变频器具有（转矩补偿）功能。
电力电子技术知识点总结
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
变频器都使用了哪些电子元器件
变频器都使用了哪些电子元器件变频器作为现在主流的变频调速设备，在多种场合中都有应用。
变频器主要由整流桥的半导体整流器件和逆变桥的功率半导体开关器件组成的。
熟悉变频器电力电子元件才能更好的运用它。
用于整流桥的半导体整流器件有电力二极管整流桥﹑可控硅半桥，可控硅全桥和IGBT。
用于逆变桥的功率半导体开关器件有：晶闸管（SCR）；双极型晶体管（GTR）；门极可关断可控硅（GTO）：电力场效应晶体管（P-MOSFET）；电力晶体管（GTR）；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；静电感应晶体管（SIT）；MOS控制晶闸管（MCT）；智能功率模块（IPM）：集成门极换流晶闸管（IGCT）。
其中低压变频器逆变桥的功率半导体开关器件，采用最多的是智能功率模块（IPM）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；高(中)压变频器用晶闸管（SCR）﹑绝缘栅双极型晶体管（IGBT）﹑可关断可控硅（GTO）﹑集成门极换流晶闸管（IGCT）等。
1。
变频调速习题及答案
变频调速习题及答案课后辅导题一一、选择题1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写就是( C )。
A:PWM B:PAM C:SPWM D:SPAM2、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关,还与( B )有关系。
A:磁极数B:磁极对数C:磁感应强度D:磁场强度3、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件就是( B )。
A:SCR B:GTO C:MOSFET D:IGBT4、IGBT属于( B )控制型元件。
A:电流B:电压C:电阻D:频率5、变频器种类很多,其中按滤波方式可分为电压型与( A )型。
A:电流B:电阻C:电感D:电容6、电力晶体管GTR属于( A )控制型元件。
A:电流B:电压C:电阻D:频率二简单综合题1、按照转子结构的不同,三相异步电动机分为哪两大类？从运行可靠性上瞧,上述哪一类电动机具有优越性？2、三相异步电动机的转速n与哪些因素有关？答:三相异步电动机的转速n与电源频率?1、磁极对数P、转差率s有关。
3、三相异步电动机有哪些调速方式？并比较其优缺点。
答:三相异步电动机有变极调速、变转差率调速与变频调速三种调速方式。
变极调速就是有级调速,调速的级数很少,只适用于特制的笼型异步电动机,这种电动机结构复杂,成本高。
变转差率调速时,随着s的增大,电动机的机械特性会变软,效率会降低。
变频调速具有调速范围宽,调速平滑性好,调速前后不改变机械特性硬度,调速的动态特性好等特点。
5、4、在三相异步电动机的机械特性曲线上,标出与下列转速对应的转矩:、、。
变频调速时,改变电源频率?的同时须控制电源电压U1,试说明其原因。
1下降,U1不变,则Φm上升。
因为Φm已设计在接近饱与处,Φ答:在变频调速时,若?1上升即进入磁化曲线的饱与区,引起工作电流大幅度增加,使电动机过热损坏;m若?上升,U1不变,则Φm下降,将使工作电流下降。
由于电流的下降,电动机的输1出转矩不足。
为了保持电动机的Φm不变,即电动机的转矩不变,在?1变化的同时,U1必须同时变化,使U1与?1的比值保持恒定,即U1/?1 =常数。
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能力目标： 1、能够使用万用表判别常用电力电子器件的好坏。 2、能够使用万用表区分常用电力电子器件的极性。 3、能够对常用电力电子器件的触发能力进行检测。 4、能够使用常用的电力电子器件设计简单电路。
2.1 晶闸管SCR
电力电子器件是变频器主电路的核心元件，实现电能变 换与控制的半导体器件。电力电子器件的特点主要有：① 能承受的电压高，允许通过的电流大；②通常工作在开关 状态；③功耗大、温度高，一般需要安装散热片；④所处 理的电功率大，工作时需要驱动电路提供足够的控制信号 。
由于晶闸管的过载能力差，在实际应用时额定电流一般取1.5～2倍的安 全裕量，即
IT(AV)=(1.5～2)IT/1.57
(2-2)
式中：IT为正弦半波电流的有效值。
3．通态平均电压UT(AV)
当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时，阳极与阴极之
间电压的平均值，称为通态平均电压。当额定电流大小相同而通态平
一般应按工作电路中可承受到的最大瞬 时值电压UTM的2～3倍来选择晶闸管的额定 电压 ，即
UTN=(2～3)UTM
(2-1)
图2-5晶闸管的阳极伏安特性曲线
2.1 晶ห้องสมุดไป่ตู้管SCR——SCR的参数
2．额定电流IT(AV)
晶闸管的额定电流也称为额定通态平均电流，即在环境温度为40℃和 规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°的电阻性负载电路中 ，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平 均值。将该电流按晶闸管标准电流系列取值，称为该晶闸管的额定电 流。
2.1.3 SCR的参数
1．额定电压UTN
由图2-5所示晶闸管的阳极伏安特性曲线 可见，当门极开路，器件处于额定结温时 ，根据所测定的正向转折电压UB0和反向击 穿电压UR0，由制造厂家规定减去某一数值( 通常为100V)，分别得到正向不可重复峰值 电压UDSM和反向不可重复峰值电压URSM， 再各乘以0.9，即得正向断态重复峰值电压 UDRM和反向阻断重复峰值电压URRM。将 UDRM和URRM中较小的那个值取整后作为该 晶闸管的额定电压值。
为门极触发电流IGT，相应的门极电压称为门极触发电压UGT。 I路G需T提的要供值说给不明门得的极超是的过，电标为压准了和规保电定证流的晶应数闸适值管当，触大但发于对的标用灵准户敏值而度，言，才，各能设生使计产晶的厂闸实家管用的可触U靠发GT触和电 发导通。 (3) 门 在极晶正闸向管峰触值发电过压程中UG，M、不门至极造正成向门峰极值损电坏流的I最GM大和门门极极电峰压值、功最率大PG门M极。 电 电流流I和GM最和大门瞬极时峰功值率功分率别P称GM为。门极正向峰值电压UGM、门极正向峰值
均电压较小时，晶闸管耗散功率也较小，该管子的质量较好。
2.1 晶闸管SCR——SCR的参数
4．门极主要参数 (1) 门 通 称 能极态为被不的门触触最极发发大不导电门触通压极发，U电电当G压流然D和， 干IG门D称 扰。极门 信显不极 号然触不 应小发触 限于电发 制该流电 在数I压 该G值D数U。时G值不D，，以能处相下使于应。晶断的闸态最管的大从晶门断闸极态管电转不流入可 (2) 门 的极正触向发阳电极压电U压G时T和，门使极器触件发由电断流态IG转T。入在通室态温所下必，需对的晶最闸小管门加极上电一流定称
晶闸管阳、阴极间的电压称阳极电 压Ua。
门极电源Eg经双刀双掷开关S2连接 门极G与阴极K，组成晶闸管的控制电 路也称触发电路。
流过晶闸管门极的电流称为门极电 流Ig。
晶闸管门、阴极间的电压称门极电 压Ug。
图2-3 晶闸管导通与关断实验电路
通过此电路对晶闸管进行导通与关断 实验，其结果见表2-1。
(a) 内部结构
(b) 等效电路
图2-2 晶闸管的内部机构及等效电路
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
2.1.2 SCR的工作原理
如图2-3所示为晶闸管的导通与关断 实验电路。
阳极电源Ea经双刀双掷开关S1、白炽 灯、晶闸管的阳极、阴极组成晶闸管 的主电路。
流过晶闸管阳极的电流称为阳极电 流Ia。
第二章 变频器中常用的电力电子器件
01 2.1 晶闸管SCR 02 2.2 门极可关断晶闸管GTO 03 2.3 电力场效应晶体管
MOSFET
04 2.4 绝缘栅双极晶体管IGBT 05 2.5 新型电力电子器件 06 本章小结
第二章 变频器中常用的电力电子器件
知识目标： 1、掌握常用电力电子器件的结构和工作原理。 2、掌握常用电力电子器件的驱动方法。 3、掌握常用电力电子器件的测试方法。 4、掌握常用的电力电子器件的基本特性及在使用中应注意
所示。在电路中晶闸管的名称标识通常为“VT”，有3个电极，分别为 阳极（用A表示）、阴极（用K表示）和门极（用G表示），其中门极又 叫控制极。
(a) 实物外形
(b) 电路符号及文字标识
图2-1 晶闸管的实物外形及电路符号
2.1 晶闸管SCR——SCR的外形、结构与图形符号
晶闸管是四层（P1、N1、P2、N2）3端器件，有J1、J2、J3三 个PN结，如果把中间的N1和P2分为两部分，就构成了一个NPN型 晶体管和一个PNP型晶体管的复合管，如图2-2所示。
晶闸管（Silicon Controlled Rectifier，SCR) 是硅晶 体闸流管的简称，俗称可控硅。常用SCR表示，国际通用 名称为Thyristor，简称T。包括普通晶闸管、双向晶闸管 、可关断晶闸管、逆导晶闸管和快速晶闸管等。
2.1 晶闸管SCR——SCR的外形、结构与图形符号
2.1.1 SCR的外形、结构与图形符号 晶闸管的种类很多，从外形上看主要有螺栓形和平板形，如图2-1(a)
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
由表2-1可见，晶闸管具有闸流特性，电流Ia只能从阳极流向阴极，具有单向 导电的性质。其导通和关断条件如下：
表2-1
晶闸管导通和关断实验
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
导通条件：A极电位高于K极电位；G极有足够的正向电 压和电流。二者缺一不可。 维持导通条件：A极电位高于K极电位；A极电流大于维 持电流IH。二者缺一不可。 关断条件：A极电位低于或等于K极电位；A极电流小于 维持电流IH。任一条件即可。
2.1 晶闸管SCR——SCR的工作原理
晶闸管为何具有上述导通与关断 特性呢？这就有从晶闸管的内部结 构来分析，如图2-4所示。每个晶 体管的集电极电流是另一个晶体管 的基极电流。两个晶体管相互复合 ，当有足够的门极电流Ig时，就会 形成强烈的正反馈，即
图2-4 晶闸管的工作原理说明图
2.1 晶闸管SCR——SCR的参数