电力变换技术复习要点

一、基本概念1、 AC/DC变换电路有哪几种电路形式？（1）二极管整流电路：单相半波、单相全波、单相桥式、三相半波、三相桥式；（2）晶闸管整流电路：单相半波、单相全波、单相桥式半控、单相桥式全控、三相半波、三相桥式半控、三相桥式全控；2、 DC/DC变换器有哪几种电路形式？（1） 单管不隔离DC-DC变换器（Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic、Zeta）（2） 隔离型Buck变换器-单端正激式DC-DC变换器（3） 隔离型Buck-Boost变换器-单端反激式变换器3、 单端反接式变换电路和单端正接式变换电路各有什么特点？（1）单端正激变换器是在Buck变换器中插入隔离变压器，实现电源侧与负载侧的电气隔离，也使正激变换器的输出电压可高于电源电压或低于电源电压，还可实现多路输出。（2）单端反激式变换器在变压器的一次侧是Buck变换器，变压器二次侧是Boost变换器，也是一种隔离型直流变换器。单端反激式变换器中变压器的磁通也只在单方向变化，开关管导通时电源将能量转为磁能存储在变压器的电感中，当开关管阻断时再将磁能转变成电能传送给负载。4、 DC/AC变换器有哪几种电路形式？（1） 电压型单相半桥逆变电路（2） 电压型单相全桥逆变电路（3） 电流型单相全桥逆变电路（4） 电压型三相桥式逆变电路5、 功率器件的驱动功率跟哪些因素有关？驱动电路有哪些功能？因素：栅极驱动负、正偏置电压的差值、栅极总电荷和工作频率。功能：将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性、安全性都有重要意义。驱动电路还提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节。6、 缓冲电路有哪几种形式？其作用是什么？形式：1、电容C缓冲电路 2、阻容RC 3、RCD（上下桥臂共用一个） 4、RCD（每个桥臂并联一个）作用：抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流，减小器件的开关损耗。采用性能良好的缓冲电路，可使MOSFET或IGBT工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性、安全性都有重要意义。7、 什么叫硬开关？什么叫软开关？什么叫开关损耗？（1） 硬开关：开关损耗大、感性关断电压尖峰大、容性开通电流尖峰大、电磁干扰严重（2） 软开关：零电压开关和零电流开关统称软开关，用来防御对电子设备的电磁干扰（3） 开关损耗：导通损耗和关断损耗统称开关损耗。8、 简述功率因数校正的基本思想。（1） 使输入电压、输入电流同相位。（2） 使输入电流正弦化。9、 开关电源和线性稳压电源在电路结构上有何区别？开关电源的变压器不是工作在工频，而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹的高频，功率管工作在开关状态。开关电源比线性电源多了一个电压反馈电路部分。10、 开关电源有哪些部分组成？整流电路、滤波电路、逆变调压、高频变压器、高频整流电路、电压反馈电路、控制及保护电路11、 全桥移相式变换器的工作原理。输入50Hz工频交流电压Ui经整流、滤波转换成直流电压，经全桥移相逆变电路变换成高频脉宽可调的交流方波电压，经高频变压器变压、滤波变换成稳定的直流输出电压。控制部分采用移相控制方式，通过驱动电路控制全桥移相逆变电路的4个开关管。移相角的控制是根据输出电压检测信号反馈进行调节，当输出电压由于负载或输入电压波动下降时，减小移相角，使逆变器输出电压方波脉宽增加，从而使输出电压Uo上升到稳定值。反之，当输出电压上升时，增加移相角，使逆变器输出电压方波脉宽减小，从而使输出电压Uo下降到稳定值。12、 变频器主电路有哪几部分组成？说明各部分的功能。组成：整流电路、中间电路和逆变电路功能：1、整流电路：将交流转换成直流，供逆变电路使用，整流电路在变频器当中有不可控整流和可控 整流电路两种。 2、中间电路：中间电路有滤波电路、制动电路和谐振电路等。滤波电路对整流电路的输出进行滤波，以减小电压或电流的波动。制动电路通过制动电阻吸收电动机的再生电能。谐振电路使开关器件工作在软开关的环境中。 3、逆变电路：讲直流转换成交流13、 变频器中的制动电路有何作用？利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能。制动电路由制动电阻或斩波制动单元构成。在制动时能量经逆变器回馈到直流侧，使直流侧滤波电容上的电压升高，称为“泵升电压”，当该值超过设定值时，控制电路即自动给Vb基极施加占空比可变的斩波信号，使之高频的导通关断，则存储于电容C中的再生能量经Rb消耗掉。14、 不间断电源UPS有那几种形式，一般具有哪些功能？形式：1、后备式UPS 2、在线UPS 3、在线互动式UPS 4、串并联调整在线式UPS功能：解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源波动、谐波失真等电源质量问题。一旦电网异常乃至停电，即由蓄电池自动向逆变器供电，从负载侧看，供电不受电网影响。15、 Delta变换器的作用有哪些？Delta是一个正弦波电流源，串接在主电路中，功能是提供正弦波电流，监控蓄电池的充电电平，调整输入功率因素，以及补偿输出电压的差值。从结构上来说，Delta是一个双向变换器，逆变时输出功率，在主电路中输入电压进行正补偿；整流时吸收功率，对输入电压进行负补偿。16、 为什么采用谐振负载？谐振负载有哪几种形式，比较它们的特点。（1） 谐振负载功率因数高，可以提高电路的效率。（2） 形式：串联谐振型、并联谐振型、串并联谐振型。（3） 特点：并联谐振：等效阻抗Z=L/(RC)，改变等效电路中的电容、电感、电阻的值都能改变阻抗，使并联谐振电路的阻抗匹配更加灵活。串联谐振：电路的等效阻抗只与等效电阻R有关，改变等效电路中电容和电感值不影响等效阻抗。17、 逆变电源有哪几部分组成？说明各部分的功能。（？哪一种逆变电源？）组成：晶闸管可控整流电路、LC滤波电路、逆变电路、谐振型负载电路18、 逆变电源功率调节方式有哪几种，各有什么特点？方式：（串联谐振）1、 改变逆变器输入直流电压，称为调压调功2、 改变逆变器输出功率因数，称为调频调功3、 改变逆变器输出电压脉冲宽度，有移相调功和脉宽调功4、 改变逆变器输出电压脉冲宽度，有间歇式脉冲密度调功和均匀脉冲密度调功特点：1、 调压调功：二极管不可控整流电路加直流斩波调压可提高功率因数，但直流斩波工作在硬开关状态，EMI较大。2、 调频调功：是目前普遍采用的一种功率调节方式，电路简单但是逆变器的输出功率调节过程实际上是调节输出功率因数，特别是轻载时逆变器输出功率因数很低，输出电压含有较大的谐波成分，对开关器件造成很大的电压冲击。3、 移相调功：开关损耗小，工作频率较高，控制简单，恒频运行、器件应力小，但当移相角增大时输出电流波形逐步由正弦波向三角波转变，波形失真，高次谐波增加。4、 脉宽密度调功：PDM脉冲密度调制逆变电路的主要缺点是轻载时，逆变器输出电压间断时间长，逆变器输出电流波形峰值波动很大，甚至会衰减到零。PSM对逆变器的开关进行均匀对称间隙控制，逆变器承担逆变和功率调节两个任务，即使在轻载的情况下，也能使逆变器输出电流波形峰值波动较小，而且开关管工作在零电流关断、零电压开通状态。19、 逆变电源采用频率调节功率的原理通过改变逆变器开关管驱动脉冲的频率达到调节输出功率的目的。20、 逆变电源采用PWM移相调节功率的原理通过改变逆变器开关管驱动脉冲的相位达到调节输出功率的目的。通过移相使全桥的4个开关管轮流导通，在同一桥臂的两个开关管轮流导通的过程中，通过开关管的输出寄生电容，保证开关管处于零电压开关状态，从而避免了开关工作过程中电压电流的重叠。21、 逆变电源采用脉冲密度调节功率的原理脉冲密度调节功率有两种功率控制方式，PDM、PSM。PDM脉冲密度调制逆变器利用串联谐振负载的储能，对逆变器的开关进行间断控制。调节间断期间的大小达到功率调节的目的。PSM对逆变器的开关进行均匀对称间隙控制，逆变器承担逆变和功率调节两个任务，即使在轻载的情况下，也能使逆变器输出电流波形峰值波动较小，而且开关管工作在零电流关断、零电压开通状态。二、电路分析1、 单相功率因数校正电路 P492、 单相软开关功率因数校正电路 P583、 单端反激式开关电源电路 P784、 半桥变换式开关电源电路 P825、 变频器主电路原理 P1096、 传统在线式双变换UPS主电路 P1457、 带有功率因数校正的双变换在线式UPS主电路 P1478、 采用循环换流