电力电子变流技术复习大纲

《简单电力电子装置设计与调试》复习大纲

I. 晶闸管及单相相控整流电路

1、 掌握晶闸管的工作原理、导通及关断条件、理解晶闸管主要参数

的含义、怎样选用晶闸管的额定电压和额定电流；

1）晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电压。 注意：阳极加正向电压是指阳极电位高于阴极电位，阳极电位可以是正也可以是负。门极正向电压是指门极电位高于阴极电位。

2）关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。

在室温且控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流I H 。

当元件刚从阻断状态转为导通状态时就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流I L 。对同一晶闸管来说，掣住电流I L 要比维持电流IH 大2～4倍。

2、 晶闸管主要参数

1）额定电压：用等级表示，选用管子时额定电压常常是实际工作时可能承受的最大电压的2～3倍。

2）额定电流

TM )3~2(:

U U Tn 若考虑安全裕量

注意：不同于通常电气元件以有效值来定义额定电流，而是以平均值来定义的。选择管子时要用有效值相等原则即流过晶闸管实际电流的有效值等于（小于）管子的额定电流有效值。

3．单相半波可控整流电路工作原理及参数计算

几个名词术语和概念

控制角α：控制角α也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。

导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。

移相：移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小。

移相范围：移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。

分析工作原理、绘制输出电压Ud波形时要抓住晶闸管什么时候导通、什么时候关断这个关键。

电感性负载时，理解输出负电压的原因。关键是理解电感储存、释放能量的性质。

4、掌握晶闸管对触发电路的要求(见p42)；

5、理解相控电路半波、全波、半控、全控的概念，知道单相半

波、单相桥式全控整流电路电阻性负载、电感性负载的移相

范围、输出电压的计算公式以及输出基波脉动频率（可以参

见发给同学们的可控整流电路的参数表）。

6、双向晶闸管的触发方式(掌握双向晶闸管工作状态I+、III-的

定义)

双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：

1）Ⅰ+触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G 为正，T2为负。

2）Ⅰ-触发方式 主极T1为正，T2为负；门极电压G 为负，T2为正。

3）Ⅲ+触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G 为正，T2为负。

4）Ⅲ-触发方式 主极T1为负，T2为正；门极电压G 为负，T2为正。

双向晶闸管的参数

1）双向晶闸管额定通态电流不同于普通晶闸管的额定通态电流。前者用交流有效值标定，后者用正弦半波平均值标定，选择晶闸管时不能混淆。例如双向晶闸管额定通态电流为100A ，若用两个反并联的普通晶闸管代替，按有效相等的原则，得210057.1)(=AV T I ，所以，A I AV T 45257.1100

)(==。因此一个100A 的双向晶闸管与两个45A 反并联

的普通晶闸管等效。

7、 掌握单结晶体管的工作原理和导通、关断条件, 单结晶体

管具有以下特点：

(1) 当发射极电压等于峰点电压U p时，单结晶体管导通。导通之后，当发射极电压小于谷点电压U v时，单结晶体管就恢复截止。

(2) 单结晶体管的峰点电压U p与外加固定电压及其分压比η有关。单结晶体管的分压比η一般为0.5～0.9。

(3) 不同单结晶体管的谷点电压U v和谷点电流I v都不一样。谷点电压大约在2～5 V之间。在触发电路中，常选用η稍大一些，U v低一些和I v大一些的单结晶体管，以增大输出脉冲幅度和移相范围。

8、讲课所涉及的电力电子器件的英文名称(SCR、MOS、GTO、

IGBT、GTR是什么的缩写)。

9、会分析下图所示的工作原理。

10、单相交流调压电路电阻性负载输出电压有效值及输入功率因数的计算、控制角的移相范围和调压范围

11、单相交流调压电路带电感性负载时的控制角移相范围和调压范围(控制角α、导通角θ与阻抗角的关系)、对触发脉

冲的要求

什么是同步。触发脉冲信号与主电路电源电压在频率和相位上相互协调(触发信号的频率与主电路的频率保持固定比例、触发信号的相位与主电路的相位保持固定相差）的关系叫同步。

因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发，可采用宽脉冲或脉冲列触发。

单相交流调压特点(几点结论）：

1）电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流一致，电阻负载时移相范围为0～180°。改变控制角可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。

2）电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当a ＜ Φ时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很大的直流分量电流，烧毁熔断器或晶闸管。

3）电感性负载时，最小控制角a min ＝ Φ(阻抗角)，要求a ≥Φ 所以的移相范围为Φ ～180°，这几个结论常考试。

计算题时要注意：1）单相交流调压电感性负载时，控制角α的移相范围是πϕ~

R L ωϕarctan

= 2）因α=ϕ时，电流为连续状态，此时负载电流最大。

222)wl R U Z U I （+==

3）最大功率

αϕcos cos 22I U I U P ==

II. 全控型电力电子器件

1、MOS 、GTR 、GTO 、IGBT 等全控型电力电子开关器件根据内部载流子参与导电的情况是怎样进行分类的？根据驱动信号的不同又是如何分类的？

(1) 根据电力电子器件的可控性来区分