电力电子装置

电力电子装置
1、电力电子装置及系统的概念〔可能会出一个简答题〕
答：电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和掌握方式，承受相关的应用技术对电能实现变换和掌握的装置。

电力电子装置和负载组成的闭环掌握系统称为电力电子掌握系统。

电力电子装置及其掌握系统的根本组成如以下图所示，它是通过弱电掌握强电实现其功能的。

2、电力电子装置的应用领域：应用在供电电源、电机调速和电力系统等方面绿
色电力电子装置的含义：具有高功率因数和低谐波的电力电子装置
电源系统的绿色化有两层含义：〔1〕节电〔2〕电源要削减对电网及其他电器设备所产生的污染
UPS 的绿色化：随着对电网质量标准要求的提高，要求 UPS 的输入功率因数不能太低，应尽量减小输入电流的谐波和从电网吸取的无功功量。

加强抗电磁干扰力量，降低辐射干扰，将 UPS 输入功率因数提高到抱负程度，这就是绿色无污染 UPS 的概念。

〔可能是推断题〕
3、电力电子器件依据能够被掌握信号掌握的程度分为：不行控器件〔电力二极管〕、半控器件〔晶闸管〕、全控器件〔电力晶体三极管BJT，电力场效应晶
体管，IGBT〕
依据驱动电路加在电力电子器件掌握端和公共端之间的信号的性质，将电力电
子器件分为电流驱动型和电压驱动型。

电流驱动型：SCR〔晶闸管〕和 BJT。

除此之外，都为电压驱动型。

半导体器件的图形如右图：
4、缓冲电路
在电力电子电路中，常见的缓冲电路有关断缓冲电路、开通缓冲电路和复合缓
di
冲电路。

缓冲电路的主要作用：抑制开关器件的、du，转变开关轨迹，减
dt dt
少开关损耗，使之工作在安全工作区。

留意：耗能式缓冲电路能够减小开关器件的开关损耗，是由于把开关损耗从器件本身转移至缓冲器内，然后再消耗在电阻上，也就是说，开关器件的损耗削减了，安全运行得到了保证，但总的开关损耗并不肯定削减。

〔可能出一个推断题〕
5、电流信号的检测
依据响应速度的快慢，电流检测元件分为慢速型电流检测元件和快速型电流检测元件〔霍尔电流传感器、脉冲电流互感器以及无感电阻等〕
霍尔元件有电流引线和电压引线。

6、输入浪涌电流和瞬态电压〔可能是简答题〕
（1）输入浪涌电流
产生缘由：在合闸的瞬间，由于输入滤波电容的充电，在沟通电源端会呈现格外低的阻抗，产生很大的浪涌电流。

抑制输入浪涌电流的方法：①、限流电阻加开关，将限流电阻串接于沟通线路之中或整流桥之后的直流母线上，开关与限流电阻并联，当滤波电容布满电荷后，开关导通，短接电阻。

②、承受负温度系数热敏电阻 NTC,选择具有负温度系数的热敏电阻 NTC 取代上述电阻，不需要开关，在合闸的瞬间，NTC 电阻的阻值很大，流过电流后，温度上升，阻值快速变小，既可以限制浪涌电流，又可以保证输入环节在稳态工作时不消耗太大的功率。

③、对于功率很小的开关电源，可以直接在线路中串接电阻限制浪涌电流。

（2）抑制瞬态电压的方法：①、在沟通线路间并联压敏电阻
②、在沟通线路间并联瞬态电压抑制二极管〔TVS)，当它承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能马上降到很低，允许大电流流过，并将电压钳制在预定水平
7、正激变换器
（1） 当 T 导通时，UT 为 0，电流逐步增加
（2） 当 T 关断时，电路断路，电流为 0，电压 Ui 全加在 T 上
8、反激变换器
(1) 当 T 导通时， I N 1
逐步增加
(2) 关断 T 后， I N 1 马上为 0，N1 上的电压下正上负，跟电源电压 Ui 之和 UL+Ui 〔方向一样〕加在 T 上；当 N1 上存储能量释放完毕后，N1 相当于短路，电压 Ui 全部加载在 T 上
(3) 当 T 关断时，N2 开头导通,此时 N2 中电流最大，当线圈 N2 放电完毕后，电流为 0，电压 Ui 全部加载在 T 上〔可能出推断题,理解一下它们的工作原理〕
9、开关电源的主要掌握方式是 PWM ，其主要掌握模式有 PWM 电压掌握模式和 PWM 峰值电流掌握模式
单端反激〔或正激〕电源分为 3 种工作模式：不连续工作模式、临界工作模式和连续工作模式
承受 PWM 掌握方法的恒压恒频逆变器，其主要的调制方式有直流脉宽调制和正弦波脉宽调制两种方式。

10、SPWM 掌握
在正弦脉冲宽度调制方法中，利用正弦波作为调制波，受它调制的信号称为载波，通常用等腰三角波作为载波，当调制波与载波相交时，其交点打算了逆变器开关器件的通断时刻。

转变正弦调制信号电压的大小，就可以转变输出基波电压的大小，即降低调制波幅值时，各段脉冲宽度变窄，输出基波电压幅值也相应减小。

转变正弦调制信号的频率，就可以转变输出基波电压的频率。

正弦波脉宽调制技术即 SPWM技术，它利用面积冲量等效原理获得谐波含量很小的正弦电压输出，得到的谐波与载波的关系：正弦脉宽调制波中谐波重量主要分布在载波频率以及载波频率整数倍四周。

11、逆变器
单相逆变器主电路拓扑构造主要有半桥式、全桥式和推挽式 3 种。

对于开关器件的选择，小容量逆变器多用电力MOSFET,大容量正弦波输出的逆变器多用IGBT，特大容量逆变器则选择GTO。

〔可能出一个推断题〕
12、逆变器的直流不平衡问题〔可能是简答题〕
（1）产生缘由：掌握系统的电源电压或元件参数引起三角载波或正弦调制波正、负半周不对称 , 导致同一桥臂上、下两个开关管在基波周期内的有效导通时间不等。

此外，某些掌握方法和保护措施也可能会造成变压器“动态”不平衡。

（2）常用措施：①、严格选择电路的相关元件和功率开关管，留意驱动电路的全都性，②、对掌握电路进展补偿，如模拟补偿方法和数字适时补偿电路
13、假设将一个周期的正弦波分为 N 份，要产生的标准正弦波的频率为f
1 ，那
么扫描频率为f
h =f⨯N，扫描频率是利用数字分频电路得到的。

1
14、正弦脉宽调制技术 SPWM 与电压空间矢量脉宽调制技术 SVPWM 的比较〔可能是简答题〕
（1）SPWM 逆变器输出线电压的最大幅值仅为直流侧电压的 0.866，电压利用率较低
（2）承受空间矢量 PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大值大于直流侧电压，较 SPWM 调制方式提高了 15%
（3）在同样的载波频率下，SVPWM 掌握方式的开关次数少，降低了开关损耗15、不连续电源 UPS
典型 UPS 的性能比较
考察方法，填空题或者推断题，几种性能的排序
蓄电池充电，充电初期为恒流充电，当蓄电池端电压到达其浮充电压后，转为
恒压充电。

逆变器在 UPS 中的作用〔常规的 UPS 对逆变器的要求〕：〔可能是简答题〕
〔1〕能输出电压和频率稳定的沟通电〔2〕输出的电压及其频率在肯定的范围内可以调整。

〔3〕具有肯定的过载力量〔4〕具有短路、过载、过热、过电压和欠电压等保护和报警功能〔5〕输出电压的波形，含谐波成分应尽量小.〔6〕应具有快速的暂态响应。

锁相环包含鉴相器PD、环路滤波器LF 和压控振荡器 3 个根本部件，它是一个
闭环掌握系统。

锁相环的根本原理框图如下：
锁相环的根本原理：鉴相器检测输入信号与反响信号的相位偏差，利用相位偏
差产生掌握信号，从而减小或消退相位偏差。

16、晶闸管沟通调功器一般承受过零触发的周波掌握模式，输出电压是断续的正弦波。

调功器按运行周期分为恒周期过零触发调功器和变周期过零触发调功器。

调功器的作用：通过转变接通周波数与断开周波数的比值来调整负载所消耗的平均功率。

17、无功补偿装置的两种方案：
（1）阻抗补偿方案：①晶闸管投切电容器TSC。

②晶闸管掌握电抗器TCR。

③
晶闸管掌握串联电容器 TCSC
（2）电压源变流器型补偿方案：①无功功率发生器。

②开关型串联基波电压补偿器
18、在直流输电系统中,换流站 H2 作为逆变站和换流站 H1 作为整流站运行时，
当U >U
时，电流从换流站
d1 d2
H1 流向换流站 H2，且换流站
H1 向换流站 H2 输送有功功
率。

故只要转变两端直流电
压的大小就可以调整直流电
流I 的方向，从而也就转变
d
直流线路的功率。

19、电磁兼容技术〔可能为简答题〕
电磁兼容是指干扰可以在不损害信息的前提下与有用信号共存。

形成电磁干扰的条件：〔1〕向外发送电磁干扰的源——噪声源；〔2〕传递电磁干扰的途径——噪声耦合和辐射；〔3〕承受电磁干扰的客体——受扰设备。

抑制电磁干扰的原则：〔1〕抑制噪声源，直接消退干扰缘由。

〔2〕消退噪声源和受扰设备之间的噪声耦合和辐射，切断电磁干扰的传递途径，或者提高传递途径对电磁干扰的衰减作用。

〔3〕加强受扰设备抵抗电磁干扰的力量，降低其对噪声的敏感度。

常用的抑制电磁干扰的措施：〔1〕用电路和器件抑制电磁干扰〔2〕应用线路滤波器抑制干扰〔3〕利用屏蔽的方法〔4〕合理布线〔5〕利用接地技术
20、综合题：
（1）设计三相恒压恒频正弦波逆变器的系统框图和 SPWM 生成框图
要求：会画图，分析主电路、掌握电路和驱动电路
会对框图进展解释。

（2）设计具有中间变换环节的 DC/DC 变换器的系统框图和主电路构造图以及掌握框图，对掌握电路和驱动电路芯片进展选型
优点：脉动系数小，噪声小，牢靠性高，且能适应负载较大范围的变化。

系统的掌握电路是由集成 PWM 专用芯片 TL494 为核心组成的。

要求范围：课本 139-143 页，留意这几页的原理框图。

黑体字一般为填空题，而综合题呢，一两句也说不清楚，所以……。