华中科技大学电力电子学考试提纲课件

电力电子学课程复习提纲第1章电力电子变换和控制技术导论

1.3开关型电力电子变换的基本原理及控制方法4类基本变换器的定义、变换原理、基本推导、控制方式、重要概念

1.5开关型电力电子变换器的应用领域（两大类）电力变换电源:VVVF电源，UPS电源、直流输电、 习题：page299：1、3、5、9电力补偿器:习题page3161、2、3、41.4开关型电力电子变换器基本特性（5条共性，见下页）1.1电力技术、电子技术、电力电子技术的研究对象（定义）:“交叉”与“倒三角形”page3。1复习提纲电力电子学课程复习提纲第1章电力电子变换和控制技术导论电子电子变换器5条基本特性一组开关电路，vo(t)=+vi,-vi,0;vo(t),ii(t)不可能是理想波形而含有谐波，需滤波。高频PWM控制，改善特性和经济性。vo(t),ii(t)波形采用傅立叶分析较方便。使vo(t),ii(t)波形对称分布并具有周期性，可消除偶次谐波，表达式较简洁。2电子电子变换器5条基本特性一组开关电路，vo(t)=+vi,第2章半导体电力开关器件（配合7.1,7.3,7.4,8.1）6种常用的半导体开关器件的基本工作原理和外特性：二极管D双极结型电力三极管BJT（半导体电力三极管）晶闸管（Thyristor）=SCR(半控、)可关断晶闸管GTO电力场效应晶体管P-MOSFET绝缘门极双极型晶体管IGBT（擎住效应）模块：p49-513复习提纲第2章半导体电力开关器件（配合7.1,7.3,7.4,8重要内容开通、关断条件控制及驱动信号的特点（驱动电路完成），工作特性（静态：伏安特性开关特性＝》硬、软开关技术）使用参数（电压、电流额定值的定义），如二极管、晶闸管额定电流IR＝允许的电流有效值Irms/1.57，

例2-14复习提纲重要内容开通、关断条件4复习提纲第3章直流－直流变换器

3.1Buck变换器电路结构和降压原理

导通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT导通，D截止，iL上升:（3-7）式T截止，D导通，iL下降:（3-9）式输出电压脉动:（3-12）式电流连续:变压比M＝Vo/Vs＝D,Vo=DVs电流不连续:变压比M＝Vo/Vs>D,Vo>DVs参见（3－18）式及说明，D+D1<1（配合7.3，7.4，8.1）把硬软开关的概念，开关轨迹，开关特性，元件的安全工作区等概念弄清楚5复习提纲第3章直流－直流变换器3.1Buck变换器（配合7第3章直流－直流变换器

3.2直流-直流升压变换器变换器):电路结构和升压原理

导通占空比D＝Ton/TsTon＝DTsToff＝Ts－Ton＝（1－D）TsT导通，D截止，iL上升:(3-31）式，C对R放电；T截止，D导通，iL下降:(3-32）式，iL对C充电，并对R供电输出电压脉动:（3-37）式电流连续:变压比M＝Vo/Vs＝1/(1-D)；Vo=Vs/(1-D)电流不连续:变压比M＝Vo/Vs>1/(1-D);Vo>Vs/(1-D)参见（3－41）式及说明6复习提纲第3章直流－直流变换器3.2直流-直流升压变换器63.5四象限直流－直流变换器对直流电机电枢供电73.5四象限直流－直流变换器对直流电机电枢供电73.6带隔离变压器的直流－直流变换器（定义：单端、正激、反激、磁通复位）变压器的分析是关键，变压器的作用有哪些？＝＝对比9.6反激式不能空载运行的原因？元件的反压？（3－108）式电流连续的条件？(3-105)式3.5多相、多重DC－DC变换器（仅掌握概念）8复习提纲3.6带隔离变压器的直流－直流变换器3.5多相、多重第4章直流－交流变换器

4.1逆变器的类型和性能指标逆变器的类型：依据直流电源的类型，可分为电压型（VSI）和电流型(CSI)。依据输出交流电压的波形，可分为CVCF正弦波逆变器和方波逆变器，VVVF逆变器。依据逆变电路结构的不同可分为单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。依据开关器件及其关断（换流）方式的不同可分为自关断(用全控型开关)、强迫关断（换流）、交流电源电势换流逆变器（有源逆变器）、负载反电势或负载谐振换流逆变器输出波形性能指标：谐波系数HF：式4-1总谐波系数THD：式4-2，畸变系数DF：式4-5

9复习提纲第4章直流－交流变换器4.1逆变器的类型和性能指标4.2电压型单相方波逆变电路T1、T4通态时，不一定有电流T1、T4断态时，不一定有电压T1、T4通态时，若ia为正，则T1、T4导电。若ia为负，则D1、D4导电。Vab(t)（公式4-7）单脉冲调制的作用？何时无3次谐波？10复习提纲4.2电压型单相方波逆变电路T1、T4通态时，不一定有电4.3.2正弦脉冲宽度调制SPWM基本原理P99图4.8，冲量等效原理－面积等效原理4.3.3单极性正弦脉冲宽度调制SPWMP101图4.94.3.4双极性正弦脉冲宽度调制SPWM正弦调制参考波vr(t),幅值Vrm，频率fr高频载波三角波vc(t),幅值Vcm，频率fc载波比N＝fc/fr,调制比M＝Vrm/VcmM<1，Vrm<Vcm,V1m=MVDM＝1，Vrm＝Vcm，V1mmax=VD谐波抑制：2p－1以下（单极性）电压利用率问题P107图4.1011复习提纲4.3.2正弦脉冲宽度调制SPWM基本原理P99图4.（续2）12复习提纲（续2）12复习提纲4-3-4双极性正弦脉宽调制BSPWM(续1)13复习提纲4-3-4双极性正弦脉宽调制BSPWM(续1)13复习提纲4.4三相180度导电逆变器P112图4.13，开关管180度导电，任何时候三管导电各相对电源中点电压va0,vb0,vc0为幅高Vd/2，180度方波线电压为120度方波，幅值为Vd基波线电压幅值4.5三相SPWM逆变器P116图4.15基波线电压幅值的最大值为：与120度方波线电压基波幅值的比值为：输出电压大小可控(改变Vrm)，频率可控(改变fr)，相位可控(改变fr的相位)4.8大容量逆变器的复合结构12阶梯波24阶梯波144.4三相180度导电逆变器P112图4.13，开关管1第5章交流－直流变换器5.1整流器的类型和性能指标（p139）5.2不控整流 5.2.3单相桥式不控整流（p141，图5.3） 整流电压（5－11式） 5.2.4三相半波不控整流（p142,图5.4） 整流电压（5－12式） 5.2.5三相桥式不控整流（p143,图5.5）

整流电压（5－13式） 整流电压6脉波，交流电流120度方波5.2.6电容滤波的不控整流（电容的影响：输入电流畸变，输出电压不再满足5－13式＝》有源功率因数校正可改善电流波形）15第5章交流－直流变换器5.1整流器的类型和性能指标5.3单相桥式相控整流电路（p149，图5.8）概念：page148－149 相控整流时，整流电压、电源交流电流、功率因数都与负载性质、大小及触发控制角有关。电流连续和不连续时，整流电压和交流电流的表达式也不同。电阻、电感、反电势负载感性负载电流连续导电180度时，整流电压（5－48式） 电流不连续时，导电角<180度，整流电压（5－37式） 这时触发角 阻抗角与导电角的关系（5－45式） 电感L越大，负载电流越大，电流越容易连续5.4三相半波相控整流电路（p161，图5.15） 整流电压三脉波（5－67式）电源交流电流单向120度方波5.6三相全控桥6脉波整流电路（p162，图5.16）触发脉冲要求； 感性负载电流连续时，整流电压为（5－73式）165.3单相桥式相控整流电路（p149，图5.8）概念：5.6整流电路中交流电路电感对整流特性的影响（p170，图5.25）17复习提纲5.6整流电路中交流电路电感对整流特性的影响（p170，图考虑换相重叠时的整流电压18考虑换相重叠时的整流电压185.9相控有源逆变电路（p183，图5.30）逆变角的定义，逆变产生条件，安全移相范围19复习提纲5.9相控有源逆变电路（p183，图5.30）逆变角的5.9.4晶闸管相控有源逆变的应用（P187，图5.32）串极调速，直流输电5.10相控整流及有源逆变晶闸管触发控制5.11含有源功率因数校正环节的单相高频整流

page193图5.36，p194图5.37的工作原理20复习提纲5.9.4晶闸管相控有源逆变的应用（P187，图5.32第6章交流－交流变换器

6.2单相交流电压控制器（P203，图6.2）

电阻负载、电阻电感负载有效控制角范围计算题6-1：6.3三相交流调压器两种导电模式：触发脉冲的要求：控制角的起点，移相范围：与三相桥式整流的差别21复习提纲第6章交流－交流变换器

6.2单相交流电压控制器第7章辅助元器件和系统7.1驱动器比较六种开关器件需要不同的驱动电压或电流，控制其通、断状态；光耦隔离、变压器隔离7.2过流过压保护（p228，图7.8），（p228，图7.9）7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区开关过程中，Io＝iT＋iD恒定不变，只要iD不为0，D导通，VD＝07.3.1线路电感为0时，开关器件的开通、关断过程7.3.2线路电感不为0时，开关器件的开通、关断过程7.4缓冲器、开关轨迹（p236，图7.12）关断缓冲，与T并联C，使vT在关断过程中缓慢上升临界关断缓冲时， 开通缓冲，与T串联L，使iT上升时，vT不大7.5控制系统22第7章辅助元器件和系统7.1驱动器227.6.滤波器要消除频率为的电压、电流谐波，应使谐振频率

滤波器的设计应使：23复习提纲7.6.滤波器要消除频率为的电压、电流谐波，谐第8章

软开关变换器

8.1硬开关的开关损耗

iTBLfVD+VT-AIf=IoCfTDIoVovTiTVDIottritfitfvtrv开通关断vTvTvTiTiTiTiT,vT图8.1DC/DCBuck变换器硬开关特性0(c)开关轨迹iTCBAvT24复习提纲第8章软开关变换器8.1硬开关的开关损耗iTBL8.1软开关特性图8.2零压开通，零流关断及软开通，软关断过程(a)零压开通，零流关断波形Poff=0零压开通Pon=0

ttVgvTiT零流关断vT(b)软开通，软关断波形图Pon

tvTVgiTPTPoff软开通软关断

tvT25复习提纲8.1软开关特性图8.2零压开通，零流关断及8.7零电流关断（ZCS）、零电压开通(ZVS)对比26复习提纲8.7零电流关断（ZCS）、零电压开通(ZVS)对比26第9章多级开关型变压、变频电源

9.1AC/DC—DC/AC变压、变频VVVF电源

交流－直流变换器三相桥式PWM逆变器~+-dVsVsfsi1V1f交流电动机图9.2异步电动机变压、变频电源供电控制系统框图27复习提纲第9章多级开关型变压、变频电源9.1AC/DC—D9.2AC/DC—DC/AC恒压、恒频不间断电源CVCF-UPS（Uninterruptilepowersupply)

在线互动：双变流器串、并联补偿式UPS在线式UPS后备式UPS(热、冷)28复习提纲9.2AC/DC—DC/AC恒压、恒频不间断电源CVC9.3晶闸管相控整流—有源逆变的直流输电系统

29复习提纲9.3晶闸管相控整流—有源逆变的直流输电系统9.4具有中间交流环节的硬开关直流电源

半桥型DC/AC—AC/DC直流电源

电容中点B电位浮动，使变压器绕组上正负半周中电压－时间积分值，即伏－秒值正负平衡

30复习提纲9.4具有中间交流环节的硬开关直流电源半桥型DC/AC9.4.2全桥型DCAC－ACDC中间交流环节的直流电源

图9.7全桥型DC/AC—AC/DC直流电源31复习提纲9.4.2全桥型DCAC－ACDC中间交流环节的直流电源9.5*具有中间交流环节的软开关直流电源

图9.9移相全桥零电压开关DC/AC—AC/DC直流电源32复习提纲9.5*具有中间交流环节的软开关直流电源图9.99.6交流电源供电的AC/DC—DC/AC—AC/DC三级变换直流电源在交流电源供电时，如需对直流负载供电，可采用的电力变换方