电力电子技术提纲要义.doc

10级电力电子技术提纲要义 2013.1填空题：1分20道选择题：2分5道简答题：45分共8道计算题：25分共4道绪论什么是电力电子技术？ 应用于电力领域的电子技术称为电力电子技术1） 电力电子技术的定义: 使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术2） 电力变换的类型: 交流变直流成为整流, 直流边交流叫做逆变 具体变换种类及方法如下:交流变直流(整流) 直流变直流(直流斩波) 交流变交流(交流电力控制变频、变相) 直流变交流(逆变)3） 电力电子技术的分类、学科组成、重要特征: 分为器件和应用两大分支; 电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三部分组成; 电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口一、电力电子器件1）电力电子器件的概念、特征，与信息电子器件的区别: 在可直接用于处理电能的主电路中, 实现电能变换或控制的电子器件称作电力电子器件; 特征与区别: 电力电子器件处理电功率远大于处理信息的电子器件; 为减少本身损耗, 一般工作在开关状态, 导通时阻抗接近于零, 阻断时电流为零,而管子两端的电压取决于外电路 电力电子器件需要信息电子电路来控制 电力电子器件自身功率损耗远大于信息电子器件.2）电力电子器件的系统组成: 由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成3）电力电子器件的分类: 根据控制程度可分为半控型器件、全控型器件和不可控型器件; 根据控制端信号性质可分为电流驱动型和电压驱动型; 根据内部电子与空穴参与导电情况可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件4）电力二极管的分类: 普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管5）晶闸管的静态工作特性，参数计算: 详见书本 p15216）四种全控型器件的优缺点比较: gto (门极可关断晶体管)、gtr (电力晶体管)、电力mosfet (电力场效应管)及 igbt(绝缘栅双极晶体管)优缺点如下器 件优 点缺 点igbt开关速度高且开关损耗小； 具有耐脉冲电流冲击能力； 通态压降较低； 输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小 开关速度低于电力mosfet； 电压、电流容量不及gtogtr耐压高、电流大； 开关特性好，通流能力强，饱和压降低开关速度低，微电流驱动； 所需驱动功率大； 驱动电路复杂，存在着二次击穿gto电压、电流容量大，适用于大功率场合； 具有电导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小； 关断时门极负脉冲电流大； 开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电 力mosfet开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好； 所需驱动功率小且驱动电路简单； 工作频率不高，不存在二次击穿问题电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kw的电力电子装置7）电力电子器件驱动电路的任务：电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。8）缓冲电路的定义、作用：缓冲电路又称吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/di或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗；开通缓冲电路又称为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。二、整流电路1）单相半波可控整流电路带纯电阻负载时，波形，参数计算，触发角的移相范围。p43462）单相桥式全控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载、反电动势负载）时，电路结构，工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。 带电阻负载的工作情况：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用直流输出电压平均值为： 【必记】移相位范围为，调节角即可控制的大小。这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。p44【掌握】 带电阻负载的工作情况：整流电压平均值为： p47【必记】移相位范围为 带阻感负载的工作情况：整流电压平均值为： p48【必记】移相位范围为 图2-6需懂得分析（晶闸管承受的最大正反向电压均为）3）单相全波可控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路结构，工作原理，波形，优缺点。p49504）三相半波可控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路结构，工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。p51545）三相桥式全控整流电路带不同负载（纯电阻负载、阻感负载）时，电路结构，工作原理，波形，参数计算，触发角的移相范围。p54596） 变压器漏感对整流电流影响 p61【掌握】出现换相重叠角，整流输出电压平均值降低；整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通；换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能是晶闸管误导通，为此必须加吸收电路；换相使电网电压出现缺口。7） 三相半波可控整流电路 图2-12【掌握】8） 在整体电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于（一般取），称为宽脉冲触发。另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差，脉宽一般为，称为双脉冲触发。 p56【掌握】9）逆变、有源逆变的定义，逆变的条件：把直流电转变为交流电的逆向过程称为逆变；交流侧和电网连结的电路称为有源逆变电路；逆变的条件：要有直流电动势其极性要与晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角/2，使ud为负值；二者须同时满足。三、直流斩波电路1）直流斩波电路的定义：将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电2）直流斩波电路的控制方式：保持开关周期t不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调节；保持开关导通时间ton不变，改变开关周期t，称为频率调节或调频型；ton与t都可调，使占空比改变，成为混合型3）buck电路的电路结构，工作原理，波形，参数计算。（电流连续、断续情况下） 降压斩波电路 负载电压平均值： p100【必记】4）boost电路的电路结构，工作原理，波形，参数计算。 升压斩波电路： p103【必记】升降压斩波电路 输出电压与电源电压的关系： p107【必记】四、交流电力控制电路和交交变频电路1）交流电力控制电路和交交变频电路的定义、分类：把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，只改变电压、电流或电路的通断从而不改变交流电频率的电路称为交流电力控制电路；把一种频率的交流电转化为另一种频率交流电的电路叫作交流-交流变频电路；分为交交变频电路（直接变频电路）和交直交变频电路（间接变频）2）单相交流调压电路不同负载情况下的工作原理，波形，参数计算，移相范围。p1121163）单相交交变频电路的电路结构，工作原理，输入输出特性。p121125五、逆变电路1）有源逆变与无源逆变的的区别：有源逆变电路的交流侧和电网连结；无源逆变电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载2）换流方式的类型、特点：器件换流：使用igbt、电力mosfet、gto、gtr等器件；电网换流：不需要换流元件但不适用于没有交流电网的无源逆变电路；负载换流：适用于负载电流相位超前于负载电压的场合；强迫换流：需要附加换流电路3）电压型逆变电路的定义、主要特点；单相全桥逆变电路的电路结构、工作原理、波形、参数计算；三相电压型逆变电路的电路结构，工作原理，波形，参数计算。p135140 （重点掌握 特点 p135 5.2 第三段）4）电流型逆变电路的定义、主要特点；单相电流型逆变电路的工作原理。p140145 （重点掌握 特点 p140 5.3 第三段）六、pwm控制技术1）pwm控制的定义、面积等效原理、pwm控制的基本原理：对脉冲的宽度进行调制来获取所需波形（含形状和幅值）的技术称为pwm控制技术；2）调制原理（工作过程）课堂笔记 p153【掌握】若需增大pwn的频率，则需扩大uc的频率 （详见p153 图6-5 单极性pwn控制方式波形）3）单相桥式pwm逆变电路单极性和双极性调制。p1521534）异步调制与同步调制的定义 p156【掌握】5）异步调制与同步调制的应用：同步调制方式比异步调制方式复杂一些，但使用微机控制时还是容易实现的。有些装置在低频输出时采用异步调制方式，而在高频输出时切换到同步调制方式，这样可以将两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近6）同步调制和异步调制的定义、特点；分段同步调制。p1551567）自然采样法与规则采样法的定义、两者之间特点的比较。p157七、软开关技术1）硬开关的定义：开关过程中电压、电流均不为零出现重叠导致开关损耗并产生开关噪声的开关称为硬开关2）什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么？在原有开关电路中加入很小的电感lr、电容cr等谐振元件构成辅助换流网络，在开关过程中引入谐振过程，消除开关损耗和开关噪声的开关称为软开关；目的：提高电路效率和提高开关频率，消除电磁干扰3）四种软开关（重点）p178 本章小结（尤其第三点） 八、组合变流电路1）几种间接交流变换电路的电路结构，工作原理。2）泵升电路的概念 p179【了解】3）间接直流变换电路的结构，分类：间接直流变换电路由逆变电路、变压器、整流电路、滤波器组成；分为单端电路和双端电路两大类。4）正激电路的电路结构，工作原理，波形，开关承受的电压，磁心复位问题。p1851865）反激电路的电路结构，工作原理，波形，开关承受的电压。p1861876）反激电路的开通与关断以及它的工作模式 p186【必记】（两条公式和反激电路波形图，需要会画波形图us、is 、id）押题参考部分：填空题1. 什么是电力电子器件 p92. 驱动信号3. 晶闸管的导通、关断条件 p174. 脉冲 p565. 同步调制与异步调制 p556. 四种典型的软开关 p178（第7章小结）选择题1. 阻抗角2. 若需增大pwn的频率，则需扩大uc的频率 （详见p153 图6-5 单极性pwn控制方式波形）简答与计算1. pwn调制原理（工作过程） p1522. 反激电路 p186（记住那两条公式，即8-3，需要会画波形图us、is 、id 以及它的工作原理【工作与电流断续和电流连续的两种模式】）3. 软开关定义：1）换流网络；2）谐振过程； 作用：1）开关损耗；2）开关噪声。4. 逆变电路：1）电流型逆变电路 p135；2）电压型逆变电路