电力电子技术复习要点

电力电子技术复习要点第一章 电力电子器件及其应用 一、一般性概念1、什么是场控（电压控制）器件、什么是电流控制器件？什么是半控型器件？什么是全控型器件？什么是复合器件？2、波形系数的概念，如何利用波形计算相关的平均值、有效值3、什么是器件的安全工作区，有何用途？4、什么是器件的开通、关断时间，器件开关速度对电路工作有何影响？ 二、二极管1、常用二极管有哪些类型？各有什么特点？2、二极管额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择二极管额定电流？ 三、晶闸管1、晶闸管的开通、关断条件、维持导通的条件2、维持电流、擎住电流的概念3、晶闸管额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择晶闸管额定电流？ 四、GTR1、GTR 如何控制工作？2、GTR 正常工作对控制电流有何要求？为什么？3、GTR 的安全工作区有何特别？什么是二次击穿现象，有何危害？4、GTR 额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择GTR 额定电流？ 五、MOSTFET 、IGBT1、MOSTFET 、IGBT 如何控制工作？2、MOSTFET 、IGBT 正常工作对控制电压有何要求？为什么？3、MOSTFET 、IGBT 额定电流、额定电压的概念，如何利用波形系数选择MOSTFET 、IGBT 管额定电流？六、如何设计RCD 缓冲电路的参数？各个约束条件的含义？如果增加m axdtdU、瞬态冲击电流I max 限制，其约束条件如何表达？第二章直流―直流变换电路一、基本分析基础1、电路稳态工作时，一个周期电容充放电平衡原理2、电路稳态工作时，一个周期电感伏秒平衡原理3、电路稳态工作时，小纹波近似原理二、Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback、Forward电路1、电感电流连续时，电路稳态工作波形分析2、利用工作波形分析计算输入输出关系3、开关元件（VT、VD）的峰值电流、额定电流、承受的电压如何计算？4、输出纹波如何计算？第三章直流－交流变换电路一、单相方波逆变电路1、单相方波逆变电路控制规律、工作波形分析2、利用波形分析计算单相方波逆变电路输入电流、电压、功率和输出的电流、电压、功率3、单相方波逆变电路移相调压、矩形波调制调压的原理二、单相SPWM逆变1、SPWM调制的原理2、自然采样法、规则采样法、同步调制、异步调制、分段同步调制、幅度调制比、载波比（频率调制比）的概念3、桥式电路双极性SPWM逆变的控制方法、输入输出电压关系、如何实现输出基波的调频调压4、桥式电路单极性倍频SPWM逆变的控制方法、输入输出电压关系、如何实现输出基波的调频调压三、三相逆变1、三相方波逆变的控制原理、纯电阻负载工作波形分析2、三相方波逆变纯电阻负载输入、输出的电流、电压、功率计算3、三相SPWM逆变的控制原理，纯电阻负载工作波形分析4、三相SPWM逆变的电阻负载输入、输出的电流、电压、功率计算第四章交流－直流变换电路一、基本概念1、自然换流点、触发控制角、导通角、逆变角的概念2、如何判断自然换流点3、什么是理想条件假定，理想条件下电路分析可以作哪些简化？二、相控整流电路1、理想条件下单、三相整流电路（单相桥式、三相半波、三相桥式）触发控制规律、波形分析2、根据电路波形分析计算输入输出各个参量3、什么是有源逆变？逆变有何基本条件？什么是逆变颠覆？4、什么是APFC？单相APFC有哪些方法？三相APFC如何控制？第五章交流－交流变换电路一、相控调压电路1、相控调压电路的自然换流点判别与控制规律2、单相相控调压电路纯电阻负载波形分析计算3、单相相控调压电路阻感性负载电流连续的条件，连续、断续状态的波形分析、计算4、三相相控调压电路纯电阻负载波形分析计算复习各章例题、习题，重点掌握解题方法1、课堂例题2、课后习题1、晶闸管导通条件是什么？维持导通的条件是什么？怎样使晶闸管关断？导通条件：U AK>0，I GK>0维持导通：I AK维持在某一个值以上。

晶闸管关断：使I AK小于接近于零的某一个值以下。

2、什么是维持电流、擎住电流，两者哪个更大？对晶闸管的影响如何？维持电流IH：使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则IH越小。

擎住电流IL：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。

对同一晶闸管来说，通常IL 约为IH的2~ 4倍。

3、什么是安全工作区？什么是晶体管的二次击穿？对晶体管的安全工作区有何影响？安全工作区：器件额定电压、额定电流、最大功耗、二次击穿曲线（仅GTR独有）几条曲线共同围成的区域，称为器件安全工作区，此区域内器件可以正常工作。

二次击穿问题：IC增大，当达到某个临界点时，I c会急剧上升，同时伴随U ce突然降低，这种现象称为二次击穿，二次击穿安全曲线缩小了器件安全工作区。

4、举例说明什么是场控器件、什么是电流控制器件？什么是半控型器件？什么是全控型器件？场控器件为什么需要一定驱动功率？无论场控器件还是电流控制器件，控制波形对电路工作有什么影响？场控器件：MOSFET IGBT电流控制器件：SCR GTR半控型器件：SCR全控型器件：MOSFET IGBT GTR电压驱动型器件（场控器件），静态驱动电流极小，动态驱动仍需要一定电流（功率），以满足对控制极输入电容快速充放电，达到快速控制器件开关的目的。

器件控制波形影响其工作时的开关速度和工作频率，进而影响器件的损耗和电路的输出波形、效率。

5、什么是电流波形系数，如何计算？选择器件的电流容量时，如何利用？二极管、晶闸管、GTR、P-MOSFET、IGBT的电流额定值的定义有何区别？6、如何设计缓冲电路参数？1）Buck电路，输入电压U d，电感L，电容C,输出电阻R，电路工作频率f，MOSFET导通的占空比D，求：（1）画出i VT、u VT、i VD、u VD、i L、u L、i C、u C、u O、i O的工作波形（2）计算MOSFET的峰值电流、电感电流平均值和峰值、电容脉动电流峰值（3）计算输入输出关系。

2）BOOST电路输入电压U d，电感L，输出电阻R，电路工作频率f，MOSFET导通的占空比D，求：（1）画出i VT、u VT、i VD、u VD、i L、u L、i C、u C、u O、i O的工作波形（2）要求输出电压波动为1% 以内，电容应为多大？1）单相全控桥式整流电路理想状态下，α=60︒时输出电压波形，VT1电流波形， U d =f (α)的关系。

（1）（2） αωωππααcos 9.0d sin 2122U t t U U d ==⎰+2）三相桥式逆变电路，工作于理想状态，控制角α=120︒，输入线电压380V ，E d =300V ，求反馈到电网的功率。

V 7.256120cos 338034.2cos 34.22-=⨯⨯== αU U dA 433.01007.256300=-=d IW 15.111433.07.256=⨯=*=d d I U PTLu 1u i i3）三相零式电路理想状态下，α=30︒时输出电压波形，求输出电压U d =f (α)的关系。

（1）I（2）αωωπαππαcos 17.1d sin 232126562U t t U U d ==⎰++基本练习四：1）三相交流调压电路纯电阻负载，画出控制角α=60︒时u Ra、u VT1、4、i N的波形，三相电网波形如图。

2）单相工频交流调压电路如图，输入电压有效值U =300V ，R=0.628Ω L=2mH ，求： （1） 求开通角α有效变化范围。

（2） 当α=45º时负载电流有效值。

（3） 最大输出功率和电源侧功率因数。

画出α=30º时负载电流和U 0的波形（1） 45002.0314628.0=⨯==arctg L R arctgωϕ 控制角有效变化范围：45︒～180︒︒ （2）α=45º时电流连续，628.0628.0j Z += A I 8.337628.0628.030022=+=（3） 电流连续时输出功率最大，因此最大输出功率为：W P 3max 107.7145cos 8.337300⨯=⨯⨯=功率因数：71.045cos == λ（4）相位差45︒的两个正弦波。

基本练习五：1、逆变电路及控制波形如图，设R=1 , U d=100V, L=1mH ,f=100Hz ,求：（1）MOSFET的峰值电流，（2）画出输出电压、电流波形。

0----π期间：dtdi L iR U d += R---L 电路电流的三要素法公式：[]τt ei i i t i -+*∞-+∞=)()0()()( τt d om d e R U I R U i -*--+=)( s RL 001.0==τ π----2π期间：τtd om de R U I R U i -*++-=)( VT1、3导通：在π时刻有： τ2)(T d om d om e R U I R U I -*--+= A RU e eI d TT om 7.981122=*+-=--ττ2、说明SPWM 波的形成原理、如何控制输出SPWM 波中基波的频率与幅值。

（1）引入一个固定频率、固定幅值的三角波U c ------三角载波。

（2）引入一个与输出频率相同、幅值不超过三角波的正弦波U s ------调制波。

（3）将调制波与三角载波进行比较，输出一系列脉宽按正弦规律变化的方波，就是SPWM波，每一个方波脉冲周期内电压平均值呈正弦规律变化。

（4）输出波形调频、调压的实现：固定三角载波的频率和幅值，改变调制波的频率和幅值就可以改变输出SPWM 波中正弦基波的频率和幅值。