高等电力电子技术1通态损耗
电力电子技术概念题(大工复习)
电力电子技术概念题（自总结版）1、何为晶闸管导通角？何为晶闸管控制角？2、关断缓冲电路的作用是什么？开通换缓冲电路的作用是什么？3、何为通态损耗？何为断态损耗？4、何为晶闸管通态电流临界上升率didt ？何为晶闸管断态电压临界上升率dudt？5、电力电子期间驱动电路的基本任务是什么？6、换向重叠角受哪些参数影响？其变化规律是什么？7、何为双极性PWM控制方式？何为单极性PWM控制方式？何为SPWM波？8、何为逆变失败？讲述逆变失败的原因。
9、何为晶闸管擎住电流？何为晶闸管维持电流？何为晶闸管通态平均电流？10、何为同步调制？何为异步调制？11、何为有源逆变？何为无缘逆变？实现有源逆变的条件是什么？12、逆变时允许采用的最小逆变角βmin如何确定？13、有哪几种换流方式？14、变压器漏感对整流电路有哪些影响？15、哪些是电压型驱动器件、电流型驱动器件？16、何为晶闸管触发电路的定相？一、 晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用θ表示，θ=π−α。
从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟角，用α表示，也成为触发角或控制角。
二、 关断缓冲电路又称du dt ⁄抑制电路，用于吸收期间的关断过电压和换相过电压，抑制du dt ⁄，减小关断损耗。
开通缓冲电路又称di dt ⁄抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di dt ⁄，减小器件的开通损耗。
三、 电子电子器件在导通或者阻断的状态下，并不是理想的短路或断路，导通时器件上有一定的通态压降，阻断时器件上有微小的断态漏电流流过，尽管其数值都很小，但分别与数值较大的通态电流和断态电压相作用，就形成了电力电子期间的通态损耗和断态损耗。
（通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要原因，但期间的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素）四、 通态电流临界上升率di dt ⁄：在规定条件下，晶闸管能很瘦而无有害影响的最大通态电流上升率（如果电流上升太快，可能造成局部过热而是晶闸管损坏）。
山东大学电力电子技术复习
第二章 电力电子器件一、电力电子器件概述1.电力电子器件的概念：可直接用于处理电能主电路中，实现电能的变换与控制2.主电路：直接承担电能变换或控制任务的电路3.分类（广义上）：电真空器件、半导体器件4.同处理信息的电子器件比较：（1）处理电功率的能力远大于处理信息的电子器件（2）因为处理的电功率较大，为了减小本身的损耗，提高效率，电力电子器件一般工作在开关状态（3）电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制（4）电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器5.损耗：通态损耗（功率损耗的主要成因）、断态损耗、开关损耗（开通、关断）6.电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路、以电力电子器件为核心的主电路构成7.电力电子器件分类：按照器件能够被控制的程度：半控：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
全控型：通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件不可控：不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。
按照驱动电路信号的性质：电流驱动型（通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制） 电压驱动型、场控器件、场效应器件（仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制）根据驱动波形：脉冲触发型、电平控制型（维持）按照内部载流子（电子、空穴）参与导电的情况：单极型、双极型、复合型二、不可控器件—电力二极管基本结构与工作原理与二极管相似，以半导体PN 结为基础，单向导电性封装形式：螺栓型，平板型 PN 结反向击穿：雪崩、齐纳、均可能导致热击穿PN 结的电容效应：PN 结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ..微分电容，分为：势垒电容CB 和扩散电容CD 。
电容影响PN 结的工作频率，尤其是高速的开关状态 1.电力二极管的基本特性：静态：门槛电压UTO 正向电压降UF 承受反向电压时只有微小而数值恒定的反向漏电流动态特性：关断——刚开始管压降由于电导调制效应基本不变反向过冲电压：URP 电流迅速下降，电感 UR ：外加反向电压 延迟时间：td= t1- t0, 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf 反向恢复特性软度：tf /td=Sr开通：正向压降先出现一个过冲UFP ，经过一段时间才趋于接近稳态压降的（2V ） 正向恢复时间tfr产生电压过冲的原因：（1）电导调制效应起作用所需的大量少子需要一定的时间来储存，在达到稳态导通之前管压降较大 （2）正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大的压降IO I F U T O U F Ua) F U F t F t 0 t r r t d t f t 1 t 2 t U R U R P I R P d i F d t d i R d tU F P u i i F u F t fr t 0 2V2.电力二极管的主要参数：正向平均电流IF(A V)：在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
电力电子技术中的电力电子器件的损耗如何评估
电力电子技术中的电力电子器件的损耗如何评估电力电子技术在现代能源转换和控制中起着至关重要的作用。
而电力电子器件的损耗评估则是确保电力电子系统的高效运行和可靠性的关键环节。
本文将探讨电力电子器件损耗的评估方法和技术。
一、损耗评估的重要性电力电子器件的损耗评估是为了准确衡量和分析电力电子器件在工作过程中所损失的能量。
这不仅有助于设计更高效的电力电子系统，还能够提高系统的可靠性和寿命。
只有充分了解器件的损耗特性，才能选择符合实际应用需求的器件，并制定相应的散热措施，从而确保系统的正常运行。
二、损耗评估的方法1. 理论计算方法理论计算方法是最常用的损耗评估方法之一。
通过建立电力电子器件的数学模型，根据器件的工作条件和工作环境，利用数值计算工具进行仿真，得到器件的损耗情况。
这种方法可以快速、准确地评估器件的损耗，但需要准确建立器件的数学模型，且对模型参数的准确性要求较高。
2. 实验测试方法实验测试方法是另一种常用的损耗评估方法。
通过实际测量器件在工作过程中的电流、电压和温度等参数，再结合基本的电力电子知识和计算公式，计算出器件的损耗情况。
这种方法的优点是直观、实际，可以考虑到实际应用中的各种因素，但需要实际器件和测试设备，并且需要时间和费用。
三、损耗评估的关键参数1. 导通损耗导通损耗是指电力电子器件在导通状态下的功率损失。
在开关管等功率器件的导通过程中，会有一定的电流和电压损耗。
导通损耗的大小直接影响着器件的效率和发热情况。
2. 关断损耗关断损耗是指电力电子器件在关断状态下的功率损失。
在开关管等功率器件的关断过程中，由于电流和电压的突变，会有一定的能量损耗。
关断损耗的大小取决于器件的特性和驱动电路设计的合理性。
3. 通信损耗通信损耗是指电力电子器件在通信过程中的能量损耗。
在数字控制和通信系统中，器件与其他控制单元之间会进行数据交换和通信。
这个过程中会产生一定的能量损耗，主要来自传输线路和通信协议。
4. 瞬态损耗瞬态损耗是指电力电子器件在快速开关过程中由于电压和电流的瞬间突变引起的能量损耗。
电子技术期末考试题及答案
电子技术期末考试题及答案【篇一：电力电子技术期末考试试题及答案】第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，一般由__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.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。
7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。
9.对同一晶闸管，维持电流ih与擎住电流il在数值大小上有il__大于__ih 。
10.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_大于__ubo。
11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。
12.gto的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.mosfet的漏极伏安特性中的三个区域与gtr共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。
14.电力mosfet的通态电阻具有__正__温度系数。
15.igbt 的开启电压uge （th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力mosfet 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
电力电子复习题
电⼒电⼦复习题绪论填空题：1.电⼒电⼦技术是使⽤__电⼒电⼦______器件对电能进⾏__变换和控制______的技术。
2.电能变换的含义是在输⼊与输出之间，将___电流_____、___电压_____、___频率_____、____相数____、__电⼒______中的⼀项以上加以改变。
3.电⼒变换的四⼤类型是：_交流变直流_______、___直流变交流_____、___直流变直流_____、____交流变交流____。
4. 在功率变换电路中，为了尽量提⾼电能变换的效率，所以器件只能⼯作在___开关_____状态，这样才能降低___功率损耗_____。
5. 电⼒电⼦器件按照其控制通断的能⼒可分为三类，即: __不可控器件______、_半控器件_______、__全控器件______。
6. 电⼒电⼦技术的研究内容包括两⼤分⽀：____电⼒电⼦器件制造____________ 技术和___变流_____技术。
7.半导体变流技术包括⽤电⼒电⼦器件构成____各种电⼒变换_________电路和对其进⾏控制的技术，以及构成__电⼒电⼦______装置和___电⼒电⼦_____系统的技术。
8.电⼒电⼦技术是应⽤在___电⽓⼯程_____领域的电⼦技术。
9.电⼒电⼦技术是⼀门由__电⼒学______、_电⼦学_______、__控制理论______三个学科交叉形成的新的边缘技术学科。
简答题1. 什么是电⼒电⼦技术？2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？3. 电⼒变换电路包括哪⼏⼤类？第1章电⼒电⼦器件填空题：1.电⼒电⼦器件⼀般⼯作在_ 开关_______状态。
2.在通常情况下，电⼒电⼦器件功率损耗主要为__通态损耗_____，⽽当器件开关频率较⾼时，功率损耗主要为___开关损耗_____。
3.电⼒电⼦器件组成的系统，⼀般由____控制电路____、__驱动电路______、 __ ______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______。
电力电子复习
注：①单相全控桥电路中，XB在一周期的两次换相中都起作用，等效为m=4； ② 三 相 桥 等 效 为 相 电 压 等 于 3U 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按代入。
2
随其它参数变化的规律： Id越大则γ越大；XB越大γ越大；当a≤90°时，a越小γ越大
器件换流(全控型器件) 强迫换流：外加换流电路强迫施加反压 8、换流(换相)方式： 电网换流(有源逆变)：由电网(负电压)提供换流电压 负载换流（电容性负载或同步电动机【负载电流相位超前】）
当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压 ◆ 电源电流i1和负载电流i2的平均值分别为I1和I2 ：
t I1 on I2 t off
I2
◆ 工作原理：
toff 1 I1 I1 ton
V导通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。 V关断时，L的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作 反极性斩波电路。
L/ R
◆
T /
m Em / E
t ln 电流断续时： x
1 (1 m ) e m
◇
e 1 e 1 t tx 输出电压平均值为： U o ton E (T ton tx )E m m E 1 on T T
2、阻感负载：
●
整流输出电压平均值: 带阻感负载时，或带电阻负载a≤60°时
1
◇
Ud
3
2 3
6U 2 sin td(t ) 2.34U 2 cos
3
电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)
电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)电力电子技术试题第1章电力电子器件1.电力电子器件普通工作在__开关__状态。
2.在通常事情下，电力电子器件功率损耗要紧为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗要紧为__开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，普通由__操纵电路__、_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_爱护电路__。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的事情，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的要紧类型有_一般二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。
7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。
9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。
10.晶闸管断态别重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。
11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（怎么连接）在同一管芯上的功率集成器件。
的__多元集成__结构是为了便于实现门极操纵关断而设计的。
的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。
14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。
的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下落__，开关速度__小于__电力MOSFET 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件操纵端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
的通态压落在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。
电力电子技术填空题整理
电力电子技术填空题整理1、通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为通态损耗，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。
2、电力电子器件的分类：①半控型，晶闸管及其派生元件。
②全空型，IGBT，GTO，GTR，MOSFET。
③不可控型元件。
单极型电力电子器件有电力MOSFET，双极型：GTO，GTR，复合型：IGBT，可控器件中，容量最大的是：GTO，工作频率最高的是：电力MOSFET，属于电压驱动的是：电力MOSFET，IGBT，属于电流驱动的是：SCR，GTO，GTR3、单相交流调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围是180°，随α的增大，Uo减小，功率因数减小.4、把直流变成交流的电路称为逆变电路，当交流侧有电源时称为有源逆变，当交流侧无电源时称为无源逆变。
逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为电压型逆变电路，当直流侧为电流源时，成此电路为电流型逆变电路。
5、半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为1/2Ud，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为1Ud。
6、三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为180°，各相开始导电的角度依次相差120°，在任意时刻，有3个桥臂导通。
电压型逆变电路一般采用全控型器件，换流方式为器件换流，电流型逆变电路中较多采用半控型器件，换流方式有的采用负载换流，有的采用强迫换流。
7、直流斩波电路中最基本的两种电路时降压斩波电路和升压斩波电路。
复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可以看做是一个升压斩波电路和一个降压斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个降压斩波电路并联。
8、按照加在两端信号的波形有①脉冲触发型②电平控制型；按照器件内部空穴参加导电的情况①单极型器件②双极型器件③复合型器件；按照信号的性质①电流驱动型②电压驱动型9、电力二极管的主要类型①普通二极管②快恢复二极管③肖特基二极管10、晶闸管的基本工作特性概括为①正向有触发则导通②反向截止③一旦导通，无论门极触发电流是否存在都保持导通。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高等电力电子技术
9.1.2 瞬态热阻
以上讨论的稳态热阻实际上反映了器件散热的稳态特性。
在脉冲宽度较短，占空比较低的情况下，峰值结温有可能 远高于平均结温，成为器件工作特性的主要限制因素。这时， 结温的高低不仅与器件的功率损耗有关，还在很大程度上取决 于电流脉冲的形状、脉冲的宽度和重复频率，因而热阻的概念 不再适用。
对热阻的改变，因而与稳态热阻仍保持有一定的关系。即
可用稳态热阻 Rθ将瞬态热阻抗 表Zθ示为：
Zθ r(（tp ,9-9)R）θ
式中
， 是r(一tp ,个 )与脉冲宽度 及占空tp比 有关的比 例因子，本质
上也就是以稳态热阻 为1 的归R一θ 化热阻抗。
当式（9-9）中的占空比 无限缩小时即向单脉冲条件逼
瞬态热阻抗就是为了计算 开通、关断、浪涌等瞬态时 的结温、功耗或负载能力而
引入的。
国家标准中瞬态热阻抗的定义为 ：在某一时间间隔末，两规定点（或 区域）温差变化与引起这一温差变化 的、在该时间间隔初始按阶跃函数变 化的耗散功率之比。
高等电力电子技术
9.1.2 瞬态热阻
瞬态热阻抗反映了散热体的热惯性在热量传递过程中
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
依据式（9-1），假设散热器的耗散功率为 Pd 、环境温度
为 Ta ，则芯片到外界环境的总热阻可以表示为：
Rθj-a
Hale Waihona Puke T Pd Tjmax Ta Pd
（9-4）
在实际情况中常常把总热阻 R分θj-a为三个部分 ： 第一部分是从管芯到管壳之间的结-壳热阻 R；θj-c 第二部分是从管壳到散热器之间接触热阻 R；θc-s 第三部分则是从散热器到环境之间的散热器热阻 。 Rθs-a
式中， 是器件的热
时间常数（R类θC似θ于电学的RC时间常数）； 表示热容量（J/℃）。
Cθ 对于体积为 ，热容为 ，密度为V 的导热材C料，定义其热容
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
为了理解方便，人们常常用电学模拟的方法来描述热量的传输
，将两点或区域间的温差T类同于电压，单位时间通过散热面的热
量Pd类同于电流，两者的比值 T 则/ P被d 称作热阻 。类R似θ 于电路的
欧姆定律，热学中的欧姆定律可表示为：
T （P9d -1R）θ
式中 P为d 散热速率，单位是W，表示发热体单位时间内产生的热量
Rθj-a
Rθj-c
Rθc-a (Rθc-s Rθs-a ) Rθc-a Rθc-s Rθs-a
96
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
当 Rθc-a (Rθc-s Rθs-a ) 时，式(9-6)可简化为：Rθj-a Rθj-c Rθc-a ，在实际情况中，这相当于未装散热器的小功率场合；
近，而单脉冲条件下的曲线则反映了器件每消耗1W功率所
引起的结温升随脉冲持续时间 变tp化的情况。
高等电力电子技术
9.1.2 瞬态热阻
为了便于分析，假设引起器件温
升的脉冲功率是峰值为 P的p 矩形波，
其温升随时间变化关系见图9-4。
当脉冲持续时间足够长时的器件温升
t 为 T，0 则脉冲持续时间为 时p的器件温升，按电量关系描述可写成： - tP T (tP ) （9T-01(10）e τ )
，当温度稳定以后，此功率即等于器件功耗。
热阻 的Rθ单位为℃/W，它是一个与散热材料、散热方式、散热面
积、安装方式等相关的物理参数，是反映散热体散热性能的一个综 合参数。
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
热阻 R可θ 用下式表示：
1
Rθ （hA9-2） 式中A为散热体的散热面积，单位是m2；h是散热系数，表 示在稳定传热条件下，1m厚的材料，温差为1°C，在1小时内 ，通过1平方米面积传递的热量，单位为W/(℃.m2)。
高等电力电子技术
Advanced Power Electronics
高等电力电子技术 第9章电力电子器件的热设计
基本内容
9.1
稳态热阻与瞬态热阻
9.2
耗散功率与结温
9.3
耗散器常用的冷却方式及特点
高等电力电子技术
9.1 稳态热阻与瞬态热阻
正常情况下，电力电子器件的主要热源是半导体芯片内部。电能消耗 产生的热量首先通过热传导转移到管壳和散热器上，然后经热传导、 对流和热辐射等三种基本传导方式散发给空气、液体和固体等吸热介 质。 在这三种基本传导散热方式中，热辐射散失的热量很少，通常只占总 散失热量的极少部分。在利用空气散热的自然冷却和风冷却方式中， 对流是热量通过管壳或散热器向空气散发的主要方式。当用水或其它 液体介质散热时，散热器壁与散热介质之间的热传导则成为主要的散 热方式。
当 Rθc-a (Rθc-s Rθs-a ) 时，即发热器件安装有散热片、管 壳向外界环境直接辐射散热的作用可以忽略时，式(9-6)可简 化为(9-5)。
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
以上分析仅考虑了散热体单 面散热的情况，如器件在实 际应用中采用双面散热，可 用并联电路来模拟分析，将 器件阴极热阻与阳极热阻分 别作为并联的两个分路进行 考虑。若忽略管壳到环境的 热辐射，则双面散热等效热 网络如图9-3所示：
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
若忽略从管壳到环境的直接热辐射作用，总热阻可表示为式（9-5）， 相应的等效热网络如图9-1所示。
Rθj-a Rθj-c Rθc-s （ R9θ-s-5a ）
若考虑到从管壳到环境的直接热 辐射作用 ，则总热阻 可表示为式（ 9-6），相应的等效热网络如图9-2所 示。
高等电力电子技术
9.1.1稳态热阻
在组成总热阻的三项中： 第一项结壳热阻Rθj-c 是一个与器件所用材料几何形状 及接触情况相关的参数，而且与器件制造工艺有关。结壳热 阻还与器件应用条件有关，即与电流波形、导通角、工作频 率等相关。 第二项接触热阻 Rθs-a 与接触面积、散热器材料、表面 粗糙度、接触压力等因素相关。接触面积越小、金属材料越 硬、表面粗糙度和不平度越差、接触压力越小, 接触热阻就 越大。 第三项散热器热阻 Rcs与散热器材质、结构尺寸、表面 状况、功耗元件的安装位置以及冷却介质的性质及状态等多 种因素有关。