电力电子技术复习范围 (1)

一．1．电力电子技术通常可分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。2．在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为矩形波。3．PWM逆变电路的控制方法有计算法和调制法两种。其中调制法又可以分为异步调制和同步调制两种。

4．为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态，当器件的工作频率较高时，开关损耗会成为主要的损耗。

5．单相桥式全控整流电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动 3 次。

6．在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，当它为常数时的调制方式称为同步调制。

7．有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量后送给电网的装置。8．SPWM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到一系列幅值相等脉冲列来等效正弦波。

9．具有自关断能力的电力半导体器件称为全控型器件。

10．晶闸管的伏安特性指的是阳极电压和阳极电流的关系。11．改变频率的电路称为变频电路，变频电路可以分为交交变频电路和交直交变电路两种类型，前者又称为直接变频电路，后者又称为间接变频电路。

12．三相桥式全控整流电路中带大电感负载，控制角α的范围是 0°到90°。13．直流斩波电路是一种变换电路。

14．在单相半控桥式带电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是防止失控现象产生。

15．三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0°时，输出的负载电压平均值为2.34U2 。

16.单相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为________，三相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为_____0°~120°_______.

17．对于单相全波电路，当控制角0<α<90°时，电路工作在_____整流_______状态，当控制角90°<α<180°时，电路工作在_____逆变_______状态。

18三相桥式全控整流电路的触发方式有_双脉冲_触发和_宽脉冲_触发两种，常用的是______双脉冲______触发。

19.单相桥式全控整流电路，电阻性负载，控制角α为_____等于0_______时，输出电压为0。

20. 当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在

_ 关断_状态。

21.电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30゜时，整流输出电压平均值等于____1.17U2COSα_1.41U2sinα_______。

22.电流型三相桥式逆变电路，120度导通型，在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上下桥臂各_____1____只。

二．1．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。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，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管而对电流型逆变器来说，当交流侧为阻感负载时，也需要提供无功能量反馈，但直流电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时，直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。

2．GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益1 a 和2 a ，由普通晶闸管的分析可得，1 a + 2 a =1 是器件临界导通的条件。1 a + 2 a ＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；1 a + 2 a ＜1，不能维持饱和导通而关断。

GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和

工艺方面有以下几点不同：

1) GTO 在设计时2 a 较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断；

2) GTO 导通时的1 a + 2 a 更接近于1，普通晶闸管1 a + 2 a 3?1.15，而GTO 则为

1 a +

2 a ?1.05，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；

3) 多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得

P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

3．试分析IGBT和MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处。

IGBT比电力MOSFET在背面多了一个P型层，IGBT开关速度高，开关消耗小具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。

4．交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？

特点：只用一次变流，效率较高，可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。不足：接线复杂，受电网频率和交流电路脉波数的限制，，输出频率较低频谱复杂。

用途1000KW以下的大功率，低转速的交流调速电路，如，鼓风机。

5．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

6．什么是逆变失败？逆变失败有什么后果？形成的原因是什么？

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。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。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。

7．交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？

最高输出频率是电网频率的1/2～1/3，制约输出频率提高的因素是:电压波形的畸变以及由此产生的电流波形的畸变、转矩脉动、电流死区和电流断续。

三．1．单相桥式半控整流电路，反电动势阻感负载，U2=110V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当α＝60°时，要求：

（1）作出u d、i d和i2的波形。

（2）求整流输出平均电压U d、电流I d。

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

(2)

Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×110×cos60°＝49.5（V）

Id＝Ud /R＝85.74/2＝24.75（A）

I2＝Id ＝24.75（A）

2．单相桥式全控整流电路，U2=110V，负载中R=5Ω，L值极大，反电势E=70V，当α＝30°时，要求：

（1）作出ud、id和i2的波形。

（2）求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2。

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压。

(2)

Ud＝0.9 U2 cosa＝0.9×110×cos30°＝85.74(A)

Id ＝(Ud－E)/R＝(85.74－70)/5＝3.1(A)

I2＝Id＝3.1(A)

（3）晶闸管峰值为根号二U2=155.6，考虑2倍安全裕量，得Ue=311.1V

3．图示电路中，E=200V，E m=36V，T=100μs，t on = 20μs，R=0.5Ω，L值极大，回答和计算如下问题

1）占空比α为多少？输出电压U o为多少？（理想状态下）

2）求输出电流平均值I o。

解：（1）Uo=ton *E /T =20*200 /100=40（V）

（2）Io=Uo-Em /R=40-36=4（A）

4．三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R =20 ，L值极大，计算：

α=30º时输出电压U d及电流I d 、I dVT和I VT的值。

Ud、Id、IdVT和IVT分别如下

Ud＝1.17U2cos＝1.17×100×cos30°＝101.3（V）

Id＝Ud∕R＝101.3∕20＝5.1（A）

IdVT＝Id∕3＝5.1∕3＝1.69（A）