《电力电子技术》
《电力电子技术》课程标准
电力电子技术课程标准
二、课业计划
三、汽车文化实践教学装备标准
四、实施建议
1.建议本课程采用理论与实践、资源一体化的教学模式和行动导向的教学方法；
2.教学场所中应设置理论教学区和实操教学区，最好在理论教学区中还能设置学习讨论区，配备课程中各学习任务所需的挂图、图片和计算机网络资源查询等；
3.为保证教学的效果，建议每位指导教师负责组织和指导15～20个学生，学生分组控制在4～5人/组；
4.教师在讲授或演示教学中，尽量使用多媒体教学设备，利用丰富的信息资源配备丰富的课件、DVD等多媒体教学资源；
5.评价方式以学生自评为主，学生互评为辅，教师在评价过程中起引导调控作用。
教师评价内容：要观察学生的学习过程，根据学生自我评价和小组评价情况，给出总体评价和改善意见。
6.学习资源如下：
（1）人民交通出版社的《电力电子技术》（张涛，2005）
（2）
（3）
7.教材在实际使用中，要以实际的师资、学生、场地和设备等条件进行调整，并结合电力电子技术发展与地位的实际、具体学习任务对教学时间和教学内容进行修改。
《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版ppt课件
国内国外，通常都把电力电
图1-2 电气工程的双三角形描述
子技术归属于电气工程学科。在我国，电力电子与电力传
动是电气工程的一个二级学科。图1-2用两个三角形对电
气工程进行了描述。其中大三角形描述了电气工程一级学
科和其他学科的关系，小三角形则描述了电气工程一级学
科内各二级学科的关系。
最新课件
7
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动 电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
最新课件
29
2.1.3 电力电子器件的分类
这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了
电子技术的一场革命。
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10
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代
☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使
之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且
其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基
础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立
最新课件
12
1.2 电力电子技术的发展史
☞把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在 一起，构成电力电子集成电路（PIC），这代表了 电力电子技术发展的一个重要方向。电力电子集成 技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成 技术以及系统集成技术。
☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子 电路的工作频率也不断提高。与此同时，软开关技 术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗
《电力电子技术》 ppt课件
《电力电子技术》
电力电子技术
《电力电子技术》
引言 电力电子器件 电力电子电路 脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
第2页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 什么是电力电子技术？ ➢ 电力电子技术的发展史 ➢ 电力电子技术的应用
第3页
电力电子技术
《电力电子技术》
➢ 电子技术: 信息电子技术 电力电子技术
电力电子技术
IGBT的结构（显示图）
– 图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT
（N-IGBT）。 – IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面
积的P+N结J1。 – ——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从
而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流 能力。 – 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林 顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 – RN为晶体管基区内的调制电阻。
第17页
电力电子技术
《电力电子技术》
1.不可控器件——电力二极管
2.半控型器件——晶闸管 3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管 （2）电力晶体管 （3）电力场效应晶体管 （4）绝缘栅双极晶体管
★
第18页
电力电子技术
《电力电子技术》
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
➢ 全控型器件（复合型器件）
80年代后期开始，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代 表的全控型器件因驱动功率小、开关速度快、载流能力大等得 到迅猛的发展。
★
第10页
电力电子技术
四川大学《电力电子技术》第一次作业答案
一、单项选择题。
本大题共22个小题，每小题 2.5 分，共55.0分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
A.直流断路器B.快速熔断器C.过电流继电器2.晶闸管属于（）。
A.不可控器件B.全控器件C.半控器件3.单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）度。
A.180B.90C.1204.把交流电变成直流电的是（）。
A.逆变电路B.整流电路C.斩波电路5.下面哪种功能不属于变流的功能（）。
A.有源逆变B.交流调压C.变压器降压D.直流斩波6.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）。
A.交流相电压的过零点B.本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C.比三相不控整流电路的自然换相点超前30度D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后60度7.如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为（）。
A.700VB.750VC.800VD.850V8.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（）。
A.0度-90度B.0度-120度C.0度-150度D.0度-180度9.在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差（）度。
A.180度B.60度C.360度D.120度10.可实现有源逆变的电路为（）。
A.单相全控桥可控整流电路B.三相半控桥可控整流电路C.单相全控桥接续流二极管电路D.单相半控桥整流电路11.α=（）度时，三相全控桥式整流电路带电阻负载电路，输出负载电压波形处于连续和断续的临界状态。
A.0度B.60度C.30度D.120度12.变流装置的功率因数总是（）。
A.大于1B.等于1C.小于113.变流器工作在逆变状态时，控制角α必须在（）度。
A.0度-90度B.30度-120度C.60度-150度D.90度-150度14.三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0º时，输出的负载电压平均值为（）。
《电力电子技术》课后习题及答案05中频感应加热电源的安装与维护习题答案
模块五中频感应加热电源的安装与维护习题答案例5-1在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？解：R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。
R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。
例5-2 三相半波可控整流电路，如果三只晶闸管共用一套触发电路，如图5－1所示，每隔120°同时给三只晶闸管送出脉冲，电路能否正常工作？此时电路带电阻性负载时的移相范围是多少？图5－1 例5－2图解：能工作。
因为虽然三个晶闸管同时加触发脉冲，只有阳极电压最高相所接的晶闸管导通，其余两个晶闸管受反压阻断。
但是，移相范围只有120°，达不到150°移相范围要求。
例5－3三相半波可控整流电路带电阻性负载时，如果触发脉冲出现在自然换相点之前15°处，试分析当触发脉冲宽度分别为10°和20°时电路能否正常工作？并画出输出电压波形。
解：当触发脉冲宽度分别为10°，如图5－2所示，当触发脉冲u g1触发U相晶闸管，则U相晶闸管导通。
当u g2触发V相晶闸管时，这时U相电压高于V相电压，所以V相晶闸管不导通，U相晶闸管继续导通。
过了自然换相点后，尽管V相电压高于U相电压，但V相晶闸管的触发脉冲已消失，所以V相晶闸管仍不导通。
U相晶闸管导通到过零点关断。
这样下去，接着导通的是W相晶闸管。
由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而出现了输出波形相序混乱现象，这是不允许的。
图5－2 例5－3波形当触发脉冲宽度分别为10°时，输出波形和α=0º时波形一样。
例5－4图5－3为三相全控桥整流电路，试分析在控制角α=60º时发生如下故障的输出电压U d的波形。
（1）熔断器1FU熔断。
（2）熔断器2FU熔断。
（3）熔断器2FU、3FU熔断。
解：（1）熔断器1FU熔断时输出电压波形如图5－3b所示，凡与U相有关的线电压均不导通。
《电力电子技术》试卷3份答案
《电力电子技术》试卷1答案一、填空（每空1分，36分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是 MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波? 。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为 100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经?逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
9、常用的过电流保护措施有快速熔断器?、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。
（√）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。
（×）3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（×）4、逆变角太大会造成逆变失败。
（×）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。
河北科技大学《电力电子技术》综合复习资料
《电力电子技术》综合复习资料一、填空题1、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。
2、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
3、整流是指将变为的变换。
4、单相桥式可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为。
5、逆变角β与控制角α之间的关系为。
6、MOSFET的全称是。
7、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是；另一方面是。
8、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为器。
9、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。
10、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。
11、就无源逆变电路的PWM控制而言，产生SPWM控制信号的常用方法是。
12、在电力电子器件驱动电路的设计中要考虑强弱电隔离的问题，通常主要采取的隔离措施包括：和。
13、IGBT的全称是。
14、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为。
15、当电源电压发生瞬时与直流侧电源联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。
16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。
17、型号为KP100-8的元件表示管、它的额定电压为伏、额定电流为安。
二、判断题1、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。
3、在单相桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。
4、GTO属于双极性器件。
5、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。
6、对于三相全控桥整流电路，控制角α的计量起点为自然换相点。
7、IGBT属于电压驱动型器件。
8、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。
9、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。
10、GTO的关断是靠门极加负信号出现门极反向电流来实现的。
《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版
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4
1.1 什么是电力电子技术
■电力电子学 ◆美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、 电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
图1-1 描述电力电子学的倒三角形
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5
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电子学 电力电子器件的制造技术和用于信息变换的电子
☞采用全，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变
电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在
这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了
电子技术的一场革命。
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10
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管时代
☞晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使
现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
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11
1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
编辑ppt
13
1.3 电力电子技术的应用
《电力电子技术》PPT课件
可控硅时代
通过控制电流导通角，实现电 压和功率的调节。
现代电力电子时代
以IGBT、MOSFET等为代表 ，实现高效、快速的电能转换
。
电力电子技术的应用领域
电力系统
用于高压直流输电、无 功补偿、有源滤波等， 提高电力系统的稳定性
和效率。
电机驱动
用于电动汽车、电动自 行车、电梯等电机驱动 系统，实现高效、节能
照明控制
通过电力电子技术可实现 对照明设备的调光和调色 ，提高照明质量和节能效 果。
加热与焊接
电力电子技术可用于控制 加热设备的功率和温度， 实现精确控温和高效能焊 接。
交通运输应用
电动汽车驱动
电力电子技术是电动汽车 驱动系统的核心，可实现 高效能、低排放的驱动控 制。
轨道交通牵引
通过电力电子技术可实现 轨道交通车辆的牵引控制 和制动能量回收。
交流-交流变流电路的工作原理
通过电力电子器件的开关作用，改变输入交流电 的电压和频率，得到所需的输出交流电。Fra bibliotekABCD
交流-交流变流电路的分类
变频电路、变压电路等。
交流-交流变流电路的应用
电机调速、风力发电、太阳能发电并网等。
一般工业应用
01
02
03
电机驱动
电力电子技术可用于控制 电机的速度和转矩，提高 电机的效率和性能。
通过求解系统微分方程或差分方程，得到系统输 出与输入之间的关系，进而分析系统性能。
频域分析法
利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，通 过分析系统频率响应特性来评估系统性能。
3
状态空间分析法
通过建立系统状态空间模型，分析系统状态变量 的变化规律，从而研究系统的稳定性和动态性能 。
《电力电子技术》综合复习
《电力电子技术》综合复习资料一、填空题1、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。
2、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
3、整流是指将变为的变换。
4、单相桥式可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为。
5、逆变角β与控制角α之间的关系为。
6、MOSFET的全称是。
7、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是；另一方面是。
8、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为器。
9、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。
10、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。
11、就无源逆变电路的PWM控制而言，产生SPWM控制信号的常用方法是。
12、在电力电子器件驱动电路的设计中要考虑强弱电隔离的问题，通常主要采取的隔离措施包括：和。
13、IGBT的全称是。
14、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为。
15、当电源电压发生瞬时与直流侧电源联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。
16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。
17、型号为KP100-8的元件表示管、它的额定电压为伏、额定电流为安。
二、判断题1、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。
3、在单相桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。
4、GTO属于双极性器件。
5、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。
6、对于三相全控桥整流电路，控制角α的计量起点为自然换相点。
7、IGBT属于电压驱动型器件。
8、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。
9、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。
10、GTO的关断是靠门极加负信号出现门极反向电流来实现的。
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《电力电子技术》
教学日历
一、教学周历（仅指上课或自学周次序列）
周
次
教学内容（含自学和上课） 授课方式 作业与实验
1 第一章 功率半导体器件 观看课件+自学+论坛互动
2
第二章 功率半导体器件的驱动与
保护
观看课件+自学+论坛互动
实验1 全控型器件及驱
动保护电路实验
3 第三章 交流-直流(AC-DC)变换 3.1单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
观看课件+自学+论坛互动 离线作业1-3章（必做） 在线作业1-3章（选做）
（详见“课程作业”栏）
4 第三章 交流-直流(AC-DC)变换 3.3可控整流的逆变工作状态
3.4电容滤波的不控整流电路
观看课件+自学+论坛互动
实验2 三相桥式全控整
流与有源逆变电路实验
5
习题课（1）
第四章 直流-直流(DC-DC)交换
观看课件+自学+论坛互动
6
第五章 直流-交流(DC-AC)变换
5.1逆变电路概述
5.2负载谐振式逆变电路
5.3强迫换流式逆变器
观看课件+自学+论坛互动 离线作业4-6章（必做） 在线作业4-6章（选做）
（详见“课程作业”栏）
7
5.5脉宽调制型(PWM)逆变电路
第六章 交流-交流(AC-AC)变换
观看课件+自学+论坛互动
实验3 AC-AC电路(或
DC-AC) 实验
8 第七章 谐振软开关技术
观看课件+自学+论坛互动
9 习题课（2） 第八章 电力电子技术在电气工程观看课件+自学+论坛互动
~
中的应用
10 总复习（重点内容、考题形式） 观看课件+自学+论坛互动
11 考试，具体时间见考试日程表
二、网上实时答疑安排
答疑次数 答疑周次 答疑时间 答疑组织方式
1 期末 学院在网站上另行通知
在答疑时间内，学生自行进入学
院网站的课程答疑室参加答疑
三、学习进度安排
章 节 在线听课
第一章
功率半导体器件
第1节 网络资源 （第1学时） 第2节 绪论（第2学时） 第3节 功率半导体器件（第3学时） 第4节 全 控 型 器 件（第4学时） 1学时
1学时
1学时
1学时
第二章 功率半导体器件的驱动与保护 第1节 驱动与保护（第5学时） 第2节 晶闸管的串、并联与保护（第6学时） 第3节 晶闸管的保护 （第7学时） 第4节 全控型器件的驱动与保护（第8学时） 1学时
1学时
1学时
1学时
第三章
交流-直流（AC-DC）变换
第1节 交流—直流（AC-DC）变换（第9-12学时） 第2节 换流重叠现象（第13学时） 第3节 有源逆变电路（第14学时） 第4节 逆变颠覆及其防止 （第15学时） 4学时
1学时
1学时
1学时
~
第5节 大功率整流电路（第16学时） 第6节 习题课（1）、（2）（第17-18学时） 1学时
2学时
第四章
直流-直流（DC-DC）变换
DC-AC变换电路（第19-20学时） 2学时
第五章
直流-交流（DC-AC）变换
DC-AC变换电路（第21-24学时） 4学时
第六章
交流-交流（AC-AC）变换
AC-AC变换电路（第25-26学时） 2学时
第七章 谐振软开关技术 （第27学时） 1学时
第八章
电力电子技术在电气工程中的应用 第1节 习题课（3）（第28学时） 第2节 电力电子技术的应用（第29-30学时） 3学时
期末复习 学期复习（第31-32学时） 2学时