电力电子技术_电力电子器件及其应用
电力电子技术习题(附参考答案)
电力电子技术习题（附参考答案）一、选择题1. 电力电子技术的主要研究对象是（）。
A. 电力系统B. 电子设备C. 电力电子器件及其应用D. 控制电路答案：C2. 电力电子器件的主要类型包括（）。
A. 晶体二极管B. 晶体三极管C. 功率晶体管D. 门极可关断晶闸管答案：C3. 电力电子变换器的主要功能是（）。
A. 电压变换B. 电流变换C. 频率变换D. 以上都是答案：D4. 电力电子技术的应用领域包括（）。
A. 电力系统B. 电机控制C. 电动汽车D. 以上都是答案：D5. 电力电子技术的研究方法主要包括（）。
A. 理论分析B. 仿真分析C. 实验研究D. 以上都是答案：D二、填空题1. 电力电子技术是利用（）对电能进行高效变换的技术。
答案：功率半导体器件2. 电力电子器件的主要类型有（）。
答案：晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT等3. 电力电子变换器的主要功能有（）。
答案：电压变换、电流变换、频率变换4. 电力电子技术的应用领域包括（）。
答案：电力系统、电机控制、电动汽车、新能源等5. 电力电子技术的研究方法有（）。
答案：理论分析、仿真分析、实验研究三、判断题1. 电力电子技术只涉及电力系统方面的内容。
（）答案：错误2. 电力电子器件具有体积小、重量轻、开关速度快等特点。
（）答案：正确3. 电力电子变换器的主要功能是电压变换。
（）答案：错误4. 电力电子技术的应用领域仅限于电力系统。
（）答案：错误5. 电力电子技术的研究方法只有理论分析。
（）答案：错误四、简答题1. 简述电力电子技术的定义及其在电力系统中的应用。
答案：电力电子技术是利用功率半导体器件对电能进行高效变换的技术。
在电力系统中，电力电子技术主要用于实现电能的电压、电流、频率和波形等变换，提高电能的利用效率，满足各种用电设备的需求。
2. 简述电力电子器件的主要类型及其特点。
答案：电力电子器件的主要类型包括晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT等。
电力电子技术试题及答案
电力电子技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 电力电子技术主要研究的是（）。
A. 电力系统的运行与控制B. 电力系统的规划与设计C. 电力电子器件及其应用D. 电力系统的保护与自动化答案：C2. 下列哪个不是电力电子技术中常用的电力电子器件？（）A. 晶闸管B. 绝缘栅双极晶体管C. 继电器D. 功率场效应晶体管答案：C3. 电力电子变换器的主要功能是（）。
A. 功率放大B. 电压变换C. 电流变换D. 以上都是答案：D4. 电力电子技术在以下哪个领域应用最为广泛？（）A. 通信技术B. 电力系统C. 计算机技术D. 机械制造答案：B5. 晶闸管的导通条件是（）。
A. 阳极电压高于阴极电压B. 门极电压高于阳极电压C. 阳极电流大于阴极电流D. 门极电流大于零答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 电力电子技术在以下哪些领域有应用？（）A. 电力系统B. 交通系统C. 工业自动化D. 家用电器答案：ABCD2. 电力电子变换器可以实现以下哪些功能？（）A. 交直流转换B. 直流电压变换C. 交流电压变换D. 功率因数校正答案：ABCD3. 下列哪些是电力电子技术中常用的控制方式？（）A. 脉宽调制B. 脉冲频率调制C. 恒压控制D. 恒流控制答案：ABD三、填空题（每题2分，共10分）1. 电力电子技术中，______是一种常用的交流-直流变换器。
答案：整流器2. 电力电子器件的开关特性决定了其在______电路中的应用。
答案：开关电源3. 电力电子技术在______领域可以实现能量的高效转换。
答案：新能源4. 电力电子变换器的输出电压与输入电压之间的关系可以通过______实现控制。
答案：调制技术5. 电力电子技术在______系统中可以实现对电机的精确控制。
答案：伺服驱动四、简答题（每题5分，共20分）1. 简述电力电子技术在电力系统中的应用。
答案：电力电子技术在电力系统中的应用主要包括电力系统的稳定控制、电能质量的改善、电力系统的自动化管理、以及电力系统的保护等。
电力电子技术在新能源汽车中的应用
电力电子技术在新能源汽车中的应用一、简介随着环境保护意识的不断提高，新能源汽车愈发受到人们的重视。
在新能源汽车的发展过程中，其性能和稳定性的提高是至关重要的，而电力电子技术在其中的应用则扮演着不可或缺的角色。
二、电力电子技术的基础电力电子技术是指一种应用半导体器件和电子元器件实现能量转换、控制和调节的技术。
电力电子技术的应用范围广泛，覆盖了各个行业，包括交通、通信、工业等。
其中，在新能源汽车领域，电力电子技术具有独特的应用。
三、电力电子技术在新能源汽车中的应用1、能量转换新能源汽车中的能量转换是通过物理变化使电能转化为机械能或化学能，从而实现汽车的运行。
电力电子技术的应用可有效地实现能量的转化和控制。
比如，直流-直流变换器和直流-交流变换器的应用可以实现电池电能的转化，而高压直流传输系统则可以提高传输效率，实现能量的高效转化。
2、控制在新能源汽车中，电力电子技术主要用于电机控制、充电管理和能量回收等方面。
电机控制系统是新能源汽车的核心之一，也是实现车辆动力和操控的重要组成部分。
电力电子技术的应用可以实现电机的速度控制和扭矩控制，实现驾驶者对车辆的精准掌控。
在充电管理方面，电力电子技术可以实现电池的快速充电和智能化管理，同时能有效地延长电池的寿命。
此外，电力电子技术还可以实现能量的回收和再利用，降低能量的浪费，提高车辆的续航里程和能效。
3、可靠性和安全性在新能源汽车中，电力电子技术的应用不仅能够提高车辆的性能和效率，更能保障车辆的可靠性和安全性。
电力电子技术的应用可实现多层级、多重保护机制，在遭遇短路、过电压、过电流等故障时，及时切断电路，保障车辆和乘客的安全。
四、发展趋势目前，随着诸多新能源汽车技术的不断进步，电力电子技术在其中的应用也将不断发展。
未来，电力电子技术将主要体现在以下几个方面：1、高功率和高能效为了提高新能源汽车的性能和效率，电力电子技术需实现高功率和高能效。
目前，传统的功率器件已经无法满足此需求，因此，新的功率器件及其驱动电路正快速发展。
阮新波电力电子技术教学课件
数字化与智能化
采用数字化控制技术，实现电 力电子设备的智能化管理和优 化控制。
绿色化与可持续发展
关注环保和可持续发展，推动 电力电子技术的绿色化进程。
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THANKS
感谢观看
REPORTING
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电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
发展历程
自20世纪50年代晶闸管问世以来，电力电子技术经历了多次变革，从最初的整 流器时代到逆变器时代，再到如今的变频器时代，技术不断升级，应用领域也 不断扩展。
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电力电子技术的应用领域
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半控型器件
01
工作原理及特性
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02
驱动电路与保护电路
03
主要参数与选型
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04
应用举例
全控型器件
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01
电力场效应晶体管（Power MOSFET）
02
工作原理及特性
驱动电路与保护电路
03
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全控型器件
主要参数与选型
1
应用举例
2
3
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）
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有源逆变电路
工作原理
有源逆变电路是指将直流电能转换为交流电能，同时需要外部能源来驱动开关器件工作
的电路。其工作原理是通过控制开关器件的通断，将直流电源逆变为交流电源。
特点
有源逆变电路具有输出电压稳定、波形质量好、可控性强等优点。但需要外部能源驱动 ，效率相对较低，且成本较高。
电力电子技术_基础知识
电力电子系统集成化研ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成为热点，目前主要集中
于电力电子器件与控制电路的集成、磁性元件的集 成两大块。
三、电力电子技术的应用
电源
弧焊电源 电解、电镀电源 不停电电源（UPS） 恒频恒压电源 直流开关电源 充电电源 感应加热电源 脉冲电源、激光电源 。。。
数码产品广泛应用各类开关电源
新能源应用
风能、太阳能、潮汐能、地热能等应用
电网电源常见问题波形示意图
未来电力系统将大量应用电力电子 技术以提高电力品质和供电效率
风力、太阳能发电系统
风力发电
太阳能发电
三、电力电子技术的应用
照明
各类气体放电灯 电子镇流器 LED照明驱动器
西湖夜景
杭州湾大桥
集中运行中心
面向军事应用领域举例
电力电子技术与电能控制的关系
一、什么是电力电子学
典型的电力电子系统
电流采样
二、电力电子技术的发展与现状
电力电子器件的进步推动电力电子学的变革发展
1957年通用电气公司发明晶闸管，标志着电力电子技术的 诞生，相控变换技术广泛应用；
20世纪70年代后期，GTO、GTR、P-MOSFET迅速发
展，PWM控制技术推广应用； 20世纪80年代后期，IGBT开始推广应用，大功率变换进
入以IGBT+PWM技术为主流的时代；
20世纪90年代，为降低器件开关损耗，软开关技术开始推 广应用；
二、电力电子技术的发展与现状
进入21世纪以后
为了实现高频和低 EMI 的大功率变换，多电平变换 技术逐步推广应用；
船用操作变流器模块
配电模块
燃料电池
电力电子技术教案
第 1 次课 3 学时授课时间06.2.22 教案完成时间06.2.15 第一章电力电子器件 1.1 1.2 1.3 (包括绪论)课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生明白什么是电力电子技术? 电力电子技术的应用领域是什么? 电力电子技术与自动化专业、电子信息工程专业之间的的关系是什么？通过前三节的学习，学生应了解电力二极管、晶闸管等电力电子器件的基本结构、工作原理、主要参数、应用场合等。
教学重点、难点：器件的动态过程的波形的理解、器件的灵活应用是本次教学的重点和难点。
教学方法及师生互动设计：启发式，帮助学生回忆已学过的“电子技术基础”的相关知识，进而更好地理解“电力电子技术”知识，使学生建立知识的联想链。
课堂练习、作业：1、电力电子器件与信息电子器件的区别表现在哪些方面？2、试述在变频空调器中，哪些属于自动化技术，哪些属于电力电子技术？本次课堂教学内容小结介绍了电力电子技术背景知识、发展趋势。
介绍了电力二极管、晶闸管工作原理、基本特性和主要参数。
本次课堂教学达到预期目的，不少学生通过听讲表现出对电力电子技术课程的兴趣，课堂提问效果较好。
学好该课程需要较好的电子技术、电路方面的基础知识。
第 1 页第 2 次课 3 学时授课时间06.3.1 教案完成时间06.2.23 第一章电力电子器件 1.4 1.5 1.6课题（章节）教学目的与要求：通过该部分内容学习,使学生理解典型的全控型电力电子器件的工作原理、主要参数工程应用情况。
充分了解电力电子器件的驱动方式。
对其它新型器件也有所了解。
教学重点、难点：重点介绍晶闸管、IGBT、电力MOSFET三种应用最为广泛的器件的工作原理及其主要参数和工程应用。
教学方法及师生互动设计：以实际生活中见到的的实例，启发学生对于晶闸管、IGBT、电力MOSFET等器件的应用的理解。
如：调光台灯、风扇无极调速、电磁炉等。
课堂练习、作业：1、P42. 1.22、说出所知道的电力电子器件的名称及其应用场合、工作原理。
电力电子技术的应用
9.2.交流电动机调速
9-9
• 交流电动机相对直流电动机具有结构简单，单 机容量大、电压高、转速高、元整流子、惯量 小、成本低、维修方便等一系列优点。随着电 力电子技术、控制理论及计算机控制技术的发 展，采用半导体功率器件的交流调速系统已经 成为电气传动的主流。 • 9.2.1.交流电动机的调压调速 • 交流调压调速随着转速下降其转差率增加，电 动机转子的损耗增加，效率将下降。因此，交 流调压调速不适宜长时低速运行。
9-23 将无触点开关及其控制电路组装在一起可做成固 态继电器，其控制信号可以是交流电压，也可以 是直流电压。
图8.10是一种具有过零触发电路的交流固态继电 器电路。
9-24
9. 3. 2. 电 加 热
9-25
9-26
• 对于电阻性加热炉，一般用工频电源加热，由 晶闸管电路来控制电炉的加热功率（或温度）。 • 通过移项控制电炉的功率（图8.11（c））：
U 1 P R R
2 R
U 1 (U m sint ) dt 2R ( 2 sin 2 )
2
2 m
•大多数电炉都有几秒或更大的热时间常数。 采用通断控制或整周期控制（图8.11（c）） ， 晶闸管无触点开关把负载与电源按一定的通断 率接通与断开。设接通时间为ton，断开时间为 2 toff，则负载功率为： Um ton P 2R ton toff
9.3.非电动机方面的一些应用
9-20
• 9.3.1.无触点开关 • 有触点开关是指电磁式接触器，其运行时间可 达电源频率的几个周期。当接触器将电路分断 时，在其金属触点之间会产生电弧，易烧灼触 点并成为电磁干扰源；另外，在接触器运行时 还产生噪声。 • 无触点开关又称电力电子开关，它的特点是接 通迅速，无电孤火花，无噪声运行。 • 当触发信号送到晶闸管门极时，可在电源一个 周期的任何电角度导通；晶闸管接通期间门极 需有连续的触发脉冲，在门极脉冲撤除后，当 电流过零时即关断。
电力电子技术-电力电子器件的原理与特性
IR
Vo
VS +
-
IZ
DZ
RL
(a)整流
(b)续流
(c)限幅
(d)钳位
图2.6 二极管的整流、续流、限幅、钳位和稳压应用
(e)稳压
本章内容
2.3 晶闸管（SCR）
2. 3 晶闸管
一、名称 ➢晶闸管 （Thyristor） ➢可控硅
（SCR）
二、外形与符号 ➢螺栓式结构 (<200A) ➢平板式结构 (>200A)
• N型半导体： 掺入微量5价元素（磷、锑、鉮等）
自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。 • P型半导体：
掺入微量3价元素（硼、镓、铟等） 空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。
半导体基础知识
器件原理
• PN结（异型半导体接触现象） • （1）扩散运动（多数载流子）
自由电子由 N区 向 P区 空 穴由 P区 向 N区 （2）漂移运动（少数载流子） 与扩散运动相反
三、SCR的工作原理（续）
（2）按晶体管原理可得：
IA
2 I G I CBO1 I CBO2 1 ( 1 2 )
其中： α1、α2分别是晶 体管T1、T2的共基极电 流增益； ICBO1、ICBO2分 别是晶体管T1、T2的共 基极漏电流。
❖双极型器件：有两种载流子参与导电，如二 极管、 晶闸管、GTO、GTR、IGCT、SITH等。
❖复合型器件：由MOSFET与晶体管、晶闸管复 合而成，如IGBT、IPM、MCT等。
➢ 按门极驱动信号的种类（电流、电压）分类： ❖电流控制型器件 如晶闸管、GTO、GTR、 IGCT、SITH等
❖电压控制型器件 如MOSFET、IGBT、IPM、 SIT、MCT等
2024版电工电子技术全套课件(完整版)
电气控制原理
详细阐述电气控制的基本原理，包括电气控制系统的组成、 工作原理、控制方式等。
基本控制环节
深入讲解电气控制中的基本控制环节，如启动、停止、保 护、联锁等，并分析其实现方法和特点。
2024/1/29
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可编程控制器(PLC)原理及应用
PLC概述
简要介绍PLC的定义、发展历程、 应用领域等基本概念。
PLC原理
详细阐述PLC的工作原理，包括硬 件组成、软件编程、工作原理等方 面。
2024/1/29
PLC应用
深入讲解PLC在工业自动化领域的 应用，如顺序控制、过程控制、运 动控制等，并分析其实现方法和特 点。
25
典型电气控制系统案例分析
案例分析一
信号发生器
信号发生器的分类、工作原理及 性能指标。
晶体管毫伏表
晶体管毫伏表的工作原理及使用 注意事项。
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02
直流电路与交流电路
2024/1/29
7
直流电路分析方法
01
02
03
基尔霍夫定律
介绍基尔霍夫电流定律和 电压定律，以及其在电路 分析中的应用。
2024/1/29
电阻的串并联
详细讲解电阻的串联、并 联及混联电路的分析方法， 包括等效电阻、电压和电 流的计算。
介绍一个典型的电气控制系统案例，分析其控制需求、设计方案、 实现方法等。
案例分析二
再介绍一个不同类型的电气控制系统案例，同样分析其控制需求、 设计方案、实现方法等。
案例总结
对两个案例进行总结，归纳出电气控制系统的设计思路、实现方法、 注意事项等。
2024/1/29
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电力电子技术
电力电子技术1.1：电力变换通常可分为四大类，即交流变直流(AC-DC)、直流变交流(DC-AC)、直流变直流(DC-DC)和交流变交流（AC-AC ）。
交流变直流称为 整流 ，直流变交流称为 逆变 。
1.2：(1)；晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于 半控型器型 。
对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称 相控方式 。
（2）；才用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。
相对应相位控制方式，可称为斩波控制方式，简称 斩控方式 。
2.1.2：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。
2.1.3：电力电子器件分为以下三类：1）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被称为 半控型器件 。
2）通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的女电力电子器件被称为全控型器件 。
3）也有不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路，这就是 电力二极管 ，又被称为 不可控器件 。
2.2.1：从外形上看，电力二极管可以有 螺栓形 、 平板形 等多种封装。
2.3.2：晶闸管正常工作的特性如下：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都 不会导通 。
2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管 才能导通 。
3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否还存在，晶闸管都 保持导通 。
4)若要使已导通的晶闸管 关断 ，只能利用外加电压电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近零的某一数值以下。
2.3.4:晶闸管的派生器件分为哪几类 快速晶闸管 、 双向晶闸管 、 逆导晶闸管 、光控晶闸管 。
3.1.1：（1）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 ，α用表示，也称 触发角 或 控制角 。