电力电子技术材料(DOC)
电力电子技术实验报告全
电力电子技术实验报告全一、实验目的本次电力电子技术实验旨在加深学生对电力电子器件工作原理的理解，掌握其基本应用和设计方法，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
二、实验原理电力电子技术是利用电子器件对电能进行高效转换和控制的技术。
通过电力电子器件，可以实现电能的变换、分配和控制，广泛应用于工业、交通、能源等领域。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、IGBT等。
三、实验设备和材料1. 电力电子实验台2. 晶闸管、IGBT等电力电子器件3. 电阻、电容、电感等基本电子元件4. 示波器、万用表等测量仪器5. 连接线、焊锡等辅助材料四、实验内容1. 晶闸管触发电路的搭建与测试2. 单相桥式整流电路的设计和测试3. 三相桥式整流电路的设计与测试4. PWM控制技术在电能转换中的应用5. IGBT驱动电路的设计与测试五、实验步骤1. 根据实验要求，设计电路图，并选择合适的电力电子器件和电子元件。
2. 在实验台上搭建电路，注意器件的连接方式和电路的布局。
3. 使用示波器和万用表等测量仪器，对电路进行测试，记录实验数据。
4. 分析实验数据，验证电路设计的正确性和性能指标。
5. 根据实验结果，调整电路参数，优化电路性能。
六、实验结果与分析通过本次实验，我们成功搭建了晶闸管触发电路、单相桥式整流电路、三相桥式整流电路，并对PWM控制技术在电能转换中的应用进行了测试。
实验结果表明，所设计的电路能够满足预期的性能要求，验证了电力电子器件在电能转换和控制方面的重要作用。
七、实验总结通过本次电力电子技术实验，我们不仅加深了对电力电子器件工作原理的理解，而且提高了实践操作能力和问题解决能力。
实验过程中，我们学会了如何设计电路、选择合适的器件和元件，以及如何使用测量仪器进行测试和数据分析。
这些技能对于我们未来的学习和工作都具有重要意义。
八、实验心得在本次实验中，我们体会到了理论与实践相结合的重要性。
通过亲自动手搭建电路，我们更加深刻地理解了电力电子技术的原理和应用。
第二章 - 5_IGBT(电力电子技术)
主要解决挚 住效应
改善饱和压降和开 关特性：N+缓冲 层、P+层浓度、 厚度最佳化、新 寿命控制，饱和 压降、下降时间 微细化工艺 均降低了30%以 上。
有选择的寿命控制，饱 和压降和关断时间 下降到1.5V/0.1ms。
沟槽技术
19
2.5 其他新型电力电子器件
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力 电子器件
11
2.4.4 绝缘栅双极晶体管
■IGBT的主要参数 ◆前面提到的各参数。 ◆最大集射极间电压UCES ☞由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿 电压所确定的。 ◆最大集电极电流 ☞包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。 ◆最大集电极功耗PCM ☞在正常工作温度下允许的最大耗散功率。
12
正向电流密度（A/sp.cm)
1000
IGBT
100 10 1 0.1 0 1 2
300V 600V 1200V 300V 600V 1200V
MOSFET
正向压降（V） 16
3
温度特性
功率MOSFET 导通时温升沟道电阻速增，200度时可达室温时的3倍。考 虑温升必须降电流定额使用。 IGBT 可在近200度下连续运行。导通时，MOS段的N通 道电阻具有正温度系数，Q2的射基结具有负温度系数，总 通态压降受温度影响非常小。
13
IGBT_5SNS 0300U120100
主要参数： • VCES 1200V • IC(DC) 300A • Tc(OP) -40~125oC • VCESAT IC300A ,VGE15V: 1.9V 25oC,2.1V125oC
电力电子技术
电力电子技术当今社会的发展离不开电力电子技术的支持。
电力电子技术是指将电力电子器件和电力电路拓扑应用到电力领域中的技术，主要应用于电力变换、电力传输、电力质量控制和电能利用等领域。
本文将介绍电力电子技术的基础原理、应用及发展趋势。
一、电力电子技术的基础原理电力电子技术的基础是电力电子器件。
电力电子器件指的是能够控制电能流动的器件，包括二极管、晶闸管、可控硅、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等。
这些器件的特点在于其能够实现对电源电压、电流、频率、相位等参数的控制，从而实现电力电子产品的精准控制和调节。
电力电子器件的基本工作原理是控制电压和电流的方向和大小。
比如，晶闸管通过改变电压斩波角的方式，控制电流通过电路的情况；可控硅则通过控制正半周的电压斩波角和反半周的通导角度来控制电流通过电路的情况；IGBT则通过控制集电极电流和栅电极电压的方式，控制集电极电压和电流的大小。
二、电力电子技术的应用电力电子技术的应用越来越广泛，其主要应用领域包括以下几个方面：1、电力传输和变换在电力传输和变换中，电力电子技术能够实现变压器的比例变换、功率因数控制，减小电路开关的能量损耗，从而达到提高效率、控制电流、保护系统的目的。
常见的应用包括变频调速、变压器、稳压电源等。
2、电力控制电力电子技术可以实现电力控制，如调节电压、电机控制、电池充放电控制等。
电力电子技术还可以实现提高功率计量的准确性和反映电力质量的指标，如电流谐波、功率因数等。
3、新能源应用随着新能源的广泛应用，电力电子技术在太阳能、风能等新能源领域也有了广泛应用。
例如，太阳能光电池的控制可以用到电力电子技术，能够实现太阳能光电池的效率和输出电压的调节。
4、电力质量控制电力电子技术可以帮助实现电力传输过程中的质量控制。
例如，电力电子技术可以帮助实现通过控制谐波电流降低电网电流的谐波污染；通过控制谐波电压稳定电网的电压。
电工电子技术的认识和了解[电力电子技术与电力传动doc资料x]
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电工电子技术的认识和了解[电力电子技术与电力传动doc资料x]电力电子技术与电力传动1.电力电子技术的作用PAGE #□IEEE给出电力电子技术的左义：Power electronics is the technology associated with the efficient conversion^ control and conditioning of electric power by static means from its available input form into the desired electrical output form.口简单地说,电力电子技术就是以电子器件为开关,把能得到的电源变换为所需要的电源的一门科学应用技术，即电源变换技术。
口它是电子工程.电力工程和控制工程相结合的一门技术,以控制理论为基础，以微电子器件或计算机为工具、以电子开关器件为执行机构实现对电能的有效变换。
电力电子技术的基本工作框图:电源输入YYYA电源输出负载控制电路容量为12kV/1.5kA的晶闸管电力电子可控开关元件安装在挪威的土160Mvar.42kV的无功发生器2.电力电子技术的特点□它是从电气工程中3大学科领域（电力.控制.电子）发展起来的一门新型交叉学科。
口电力电子技术特点:弱电控制强电的学科交叉技术；所涉及的学科广泛＞包括:基础理论（固体物理.电磁学.电路理论）?专匹论丄电力系统. 电子学■传热学■系统与控制■ 电机学及电力传动.通信理论. 信号处理.微电子技术）以及专门技术（电磁测量.计算机仿真. CAD ）等。
传送能站模拟-数字-模拟转换技术;多学科知识的综合设计技术。
电力与能量电力电子技术控制与系统电子与器件X电力电子技术的研究内容口电力电子技术的研究内容：变换器电路结构与设计;控制与调节;电力电子技术中的储能元件;电子电路的封装与制造;电磁干扰和电磁兼容;?电机控制；?电力质量控制。
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
电力电子技术答案2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。
解：a) Id1=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) Id2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI 2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) Id3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、Id2、Id3各为多少?这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?解：额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) I m135.3294767.0≈≈IA, I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。
功率半导体 镓
功率半导体镓功率半导体是一种能够承受高电流和高电压的半导体材料，广泛应用于电力电子领域。
其中，镓（Gallium）是一种重要的功率半导体材料，具有优异的电性能和热性能，被广泛用于功率电子器件的制造。
镓是一种化学元素，原子序数为31，属于周期表第13族元素。
它是一种银白色的金属，具有良好的导电性和导热性。
镓的熔点较低，仅为29.76摄氏度，使得它在高温环境下也能保持较好的性能。
此外，镓具有稳定的化学性质，不易被氧化或腐蚀。
在功率半导体领域，镓主要用于制造高电压二极管和功率场效应晶体管（MOSFET）。
高电压二极管是一种能够承受较高反向电压的二极管，常用于电力电子系统中的整流电路。
镓材料的高电压抗击穿能力和低反向漏电流特性，使得高电压二极管能够稳定工作在高压环境下，提供稳定的整流效果。
功率场效应晶体管是一种广泛应用于功率放大和开关控制的器件。
镓材料的高载流子迁移率和低导通电阻特性，使得功率MOSFET能够以较小的控制电压实现较大的电流开关。
这种特性使得功率MOSFET在电力电子系统中具有重要的应用，如变频器、电力转换器和电机驱动器等。
除了高电压二极管和功率MOSFET之外，镓材料还被用于制造其他功率半导体器件，如功率双极晶体管（BJT）和继电器等。
这些器件在电力电子系统中扮演着重要角色，实现了能量的高效转换和控制。
然而，镓材料也存在一些局限性。
首先，镓材料的成本较高，限制了其在一些低成本应用中的使用。
其次，镓材料的热导率较低，导致器件在高功率工作时可能会产生较大的热量，需要额外的散热措施。
此外，镓材料在一些特殊环境下可能会产生氧化或腐蚀现象，需要采取保护措施。
为了克服这些局限性，科学家和工程师们正在不断研究和开发新的功率半导体材料。
例如，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体材料具有更好的热性能和电性能，被认为是下一代功率半导体材料的发展方向。
这些新材料的应用将进一步提高功率半导体器件的效率和可靠性，推动电力电子技术的发展。
电力电子技术实验报告--直流斩波电路的仿真
实验报告（理工类）
通过本实验，加深对直流斩波电路工作原理的理解，并学习采用仿真软件来研究电力电子技术及相关控制方法。
二、实验原理
V L/R
¥GVD u 。
图2.1直流降压电路原理图
直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其原理电路如图2.1所示。
U 。
=
&E=『E=aE （2-1） 4>n+^off /
式（2-1）中，T 为V 开关周期，%为导通时间，为占空比。
在本实验中，采用保持开关周期T 不变，调节开关导通时间&I 的脉冲宽度调制方式来实验对输出电压的控制。
仿真的模型线路如下图所示。
开课学院及实验室:
实验时间：年月日 一、实验目的
图2.2降压斩波电路仿真模型
在模型中采用了IGBT,IGBT的驱动信号由脉冲发生器产生，设定脉冲发生器的脉冲周期和脉冲宽度可以调节脉冲占空比。
模型中连接多个示波器，用于观察线路中各部分电压和电流波形，并通过傅立叶分析来检测输出电压的直流分量和谐波。
三、实验设备、仪器及材料
PC机一台、MATLAB软件
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1.打开MATLAB,点击上方的SimUlink图标,进入SimUIinkLibraryBroWSer模式O
2.新建model文件，从SimulinkLibraryBrowser选择元器件，分别从sinks和SimPowerSystems 中选择，powergui单元直接搜索选取
3.根据电路电路模型正确连线
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
六、实验结果分析及问题讨论。
电力电子技术实验报告南邮
电力电子技术实验报告南邮一、实验目的本次实验旨在使学生深入了解电力电子技术的基本理论，掌握电力电子器件的工作原理及其在实际电路中的应用。
通过实践操作，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
二、实验原理电力电子技术是研究利用电子技术对电能进行高效转换和控制的科学。
它涉及到半导体器件、电路设计、控制策略等多个方面。
在本次实验中，我们将重点研究整流器、逆变器等电力电子基本电路的工作原理和设计方法。
三、实验设备与材料1. 整流器模块2. 逆变器模块3. 直流电源4. 交流电源5. 电阻负载6. 示波器7. 万用表8. 连接线及工具四、实验步骤1. 检查实验设备是否完好，确保安全。
2. 根据实验要求，连接整流器和逆变器电路。
3. 调整直流电源，提供稳定的直流电压。
4. 将示波器连接到电路的输入和输出端，观察波形。
5. 改变负载电阻，记录不同负载下的输出电压和电流。
6. 根据实验数据，分析整流器和逆变器的工作特性。
7. 完成实验后，整理实验设备，确保实验室整洁。
五、实验结果在本次实验中，我们观察到了整流器和逆变器在不同负载条件下的输出波形。
通过调整负载电阻，我们发现输出电压和电流随着负载的变化而变化。
实验数据表明，整流器能够有效地将交流电转换为直流电，而逆变器则能够将直流电转换回交流电。
六、实验分析通过本次实验，我们对电力电子技术有了更深入的理解。
整流器和逆变器作为电力电子技术中的基本电路，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。
在实验过程中，我们注意到了器件的选型、电路设计和控制策略对系统性能的影响。
此外，我们还学习了如何使用示波器和万用表来测量和分析电路参数。
七、实验结论本次电力电子技术实验成功地完成了预定的教学目标。
学生通过实际操作，加深了对电力电子技术的理解，并提高了解决实际问题的能力。
实验结果表明，整流器和逆变器在实际应用中具有良好的性能，能够有效地实现电能的转换和控制。
八、实验心得通过本次实验，我们不仅学习了电力电子技术的基本理论和应用，还锻炼了实际操作能力。
新型电力电子器件的材料与制造工艺研发
新型电力电子器件的材料与制造工艺研发近年来，随着电力电子技术的快速发展，新型电力电子器件的研发成为了关注的焦点。
在电力电子器件中，材料与制造工艺的研究和创新起着至关重要的作用。
本文将探讨新型电力电子器件的材料和制造工艺的研发。
一、半导体材料的研发半导体材料是电力电子器件中最基础的材料之一。
传统的硅材料由于其电学性能优良、制造工艺成熟，一直在电力电子领域中得到广泛应用。
然而，随着电力电子器件功率密度的不断提高，传统硅材料的一些局限性逐渐凸显出来，如限制了器件的切换速度和功率损耗。
因此，研发新型半导体材料成为了迫切的需求。
为了克服传统硅材料的局限性，研究人员开展了大量的工作，开发出了多种新型半导体材料，例如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。
这些材料具有高电子迁移率、高耐受电场强度和低导通电阻等优点，可以显著提高电力电子器件的性能。
此外，还有一些其他新型半导体材料在研发中，如磷化铟（InP）和碳化氮（CN）。
这些新型半导体材料的研发将进一步推动电力电子器件的发展。
二、材料界面与界面工艺的研究电力电子器件中的材料界面对器件的性能具有重要影响。
在传统硅基电力电子器件中，经典的接触技术由于界面态和品质限制而存在较大的接触电阻和导通电阻。
为了降低接触电阻和导通电阻，研究人员开展了材料界面的研究工作。
在新型半导体材料中，界面工艺对器件性能有着重要影响。
例如，在碳化硅材料中，界面状态和品质会引起电子能级结构变化，进而影响接触电阻和导通电阻。
因此，研究新型材料的界面工艺，如界面能带工程和界面化学物理性质的优化，对于提高电力电子器件性能至关重要。
此外，还有一些表面改性材料和界面修饰技术的研究，能够降低器件的接触电阻和界面电阻。
三、制造工艺的研发新型电力电子器件的制造工艺也是研发的重点之一。
传统的硅基电力电子器件已经具备成熟的制造工艺，但对于新型材料来说，制造工艺的研发仍然面临一些挑战。
首先，新型材料的制造工艺需要与传统工艺有所不同。
电力电子复习材料及答案解析
电力电子技术一填空题1、电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
2、电力变换通常可分为四大类，分别是整流、逆变、直流斩波、交流变交。
3、电力电子技术是一门由电力技术、电子技术、控制技术三个学科交叉而形成的。
4、电力电子器件一般工作在开关状态，在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为通态损耗，而当器件开关频率较高时你，功率损耗主要为开关损耗。
5、一个周期内，下列整流电路整流电压波形的脉动次数：单相半波可控电路脉动__1____次；单相全控桥式整流电路脉动__2____次；三相半波可控电路脉动____3__次；三相全控桥式整流电路脉动___6___次。
6、电压型三相逆变器，电路的基本工作方式是___180°__导电方式，任一瞬间，有___3_____个IGBT 同时导通；电流型三相逆变器，电路的基本工作方式是___120°__导电方式，任一瞬间，有____2____个IGBT同时导通。
7、同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流I L在数值大小上有I L＞ I H。
8、电力电子器件一般都工作在开关状态。
9、晶闸管和门极可关断晶闸管的英文名字的缩写分别为SCR 和GTO 。
10、按照直流侧电源性质划分，逆变电路可分为电流型逆变电路和电压型逆变电路。
11、单结晶体管张弛振荡电路的原理是利用单结晶体管的___负阻____特性和RC电路的___充放电____特性。
12、当发射极电压等于____峰点电压__时，单结晶体管导通。
导通后，当发射极电压小于__谷点电压___时，单结晶体管关断。
13、晶闸管内部是四层半导体结构，它的三个电极分别是阳极、阴极、门极。
14、整流电路的作用是交流电能将变为直流电能供给直流用电设备。
15、自换流逆变电路采用器件换流和强迫换流两种换流方式，外部换流逆变电路采用电网换流和负载换流两种换流方式。
16、IGBT是绝缘栅双极晶体管，是三端器件，三个电极分别是发射极、栅极、集电极。
电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术
电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术引言：随着电力电子技术的迅速发展和广泛应用，电磁干扰问题日益突出。
电力电子器件的电磁屏蔽材料和技术的研究与应用成为了解决该问题的关键。
本文将深入探讨电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术，以期为相关领域的研究人员和工程师提供一些有价值的参考。
1. 电磁屏蔽材料的需求与特性电力电子器件中的电磁屏蔽材料的主要需求是有效地减少电磁干扰，提高设备的抗干扰性能。
电磁屏蔽材料应具备以下特性：电导率高、磁导率高、低吸波性能、机械强度高。
为满足这些需求，研究人员开发了各类电磁屏蔽材料，如金属材料、导电高分子材料、导电陶瓷材料等。
2. 金属材料的应用金属材料是电力电子器件电磁屏蔽的常用材料，具有较高的电导率和磁导率，能够有效地吸收和分散电磁辐射。
常见的金属材料包括铜、铝和钢材等。
在设计电力电子器件时，可以采用金属外壳、金属屏蔽罩和金属接地等方式，以实现电磁屏蔽的效果。
3. 导电高分子材料的研究进展导电高分子材料是电力电子器件电磁屏蔽材料的重要发展方向。
这类材料同时具备导电性和高分子材料的工艺性能，能够灵活地制备出各种形状和尺寸的电磁屏蔽结构。
研究人员通过掺杂导电填料、改性高分子基体以及表面导电涂层等方法，提高了导电高分子材料的电导率和磁导率，进一步提升了电磁屏蔽性能。
4. 导电陶瓷材料的应用领域导电陶瓷材料在电力电子器件的电磁屏蔽中发挥着独特的作用。
陶瓷材料因其结构特殊和化学成分的选择灵活性，具备高温稳定性和较高的电导率特性，适用于高温和高功率的电力电子器件。
导电陶瓷材料可以作为电磁屏蔽元件的基板和填充材料，提供有效的电磁屏蔽效果。
5. 其他电磁屏蔽技术除了电磁屏蔽材料之外，一些其他的电磁屏蔽技术也被广泛研究和应用于电力电子器件中。
例如，电磁屏蔽结构的优化设计、接地技术的改进和电磁屏蔽封装技术的提升等都可以提高电力电子器件的电磁兼容性。
结论：电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术对于提高设备的抗干扰性能具有重要作用。
电力电子器件专用材料研发制造方案(一)
电力电子器件专用材料研发制造方案一、实施背景随着电力电子技术的迅速发展，电力电子器件在能源、交通、工业等领域的应用日益广泛。
而电力电子器件的性能与材料的选择密切相关。
当前，我国在电力电子器件专用材料研发方面相对滞后，进口依赖度较高，这已成为制约我国电力电子产业发展的主要瓶颈。
因此，开展电力电子器件专用材料研发制造具有重要的现实意义和战略意义。
二、工作原理电力电子器件专用材料研发制造方案基于材料科学和电力电子学的基本原理，结合先进的制备技术和表征手段，针对电力电子器件的性能要求进行材料设计、制备和优化。
具体工作原理如下：1.材料设计：根据电力电子器件的结构和性能要求，设计适合的晶体结构、化学组成和物理性能。
2.制备技术：选择合适的制备工艺，如化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、溶胶凝胶法等，制备出具有优异性能的材料。
3.表征手段：利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光谱分析等手段对材料的结构、形貌、成分和性能进行详细表征。
4.性能优化：通过调整制备工艺参数、添加合金元素等方式对材料性能进行优化，提高电力电子器件的稳定性和可靠性。
三、实施计划步骤1.需求分析：对当前电力电子器件专用材料的市场需求进行分析，明确研发目标和重点。
2.材料设计：根据需求分析结果，设计适合的晶体结构、化学组成和物理性能。
3.制备技术选择：根据材料设计和器件性能要求，选择合适的制备工艺。
4.材料制备及表征：利用选定的制备工艺制备材料，并进行详细的表征。
5.性能优化：根据表征结果，对材料性能进行优化。
6.试制与测试：制备少量试样，进行电力电子器件的装配和性能测试。
7.中试及量产准备：根据试制与测试结果，进行中试生产，并完善量产工艺。
8.产业化推广：将研发成果向产业推广，实现量产和广泛应用。
四、适用范围本方案适用于各类电力电子器件专用材料的研发制造，如半导体器件、电容器、电阻器、二极管、晶体管等。
电气工程及其自动化期末考试资料(专升本)电力电子技术复习资料
电力电子技术复习资料1一、填空题1、电力变换又称为功率变换，其基本变换类型有整流、逆变、和斩波四种变换形式。
2、在整流电路中，续流二极管的作用为、减轻晶闸管的负担和消除失控事故。
3、对斩波电路的一个要求是，当负载或输入电压波动时，平均输出电压控制在一定的范围内。
控制输出电压的方式主要有、定宽调频控制方式以及二者混合控制方式。
4、当α=0°时，单相桥式整流电路的功率因素为。
5、电流型逆变电路的直流侧为电流源，一般情况下在直流供电回路串联一个。
6、逆变电路的SPWM控制方法有计算法和。
7、高压直流输电系统的关键设备是换流器，其主要元件是和换流变压器。
8、高压直流输电系统中，12脉波换流桥交流侧线电流含有次谐波分量。
9、FATCS即，就是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数进行调整控制，使输电系统更加可靠。
10、由于只能提供感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。
二、选择题1、绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种（）。
A.半控型器件B.全控型器件C.电流驱动型器件D.不可控型器件2、下列（）是双极型器件。
A.功率MOSFETB.MOS控制晶闸管MCTC.晶闸管D.静电感应晶体管SIT3、GTO的结构是（）。
A. 三层半导体结构的二端器件B. 四层半导体结构的三端器件C. 三层半导体结构的三端器件D. 四层半导体结构的二端器件4、电力晶体管GTR集电极电压U CE逐渐增至某一数值时集电极电流I C急剧增加，如果不加限制地让I C继续增加，则电力晶体管上的电压突然下降，此时GTR（）。
A. 一次击穿B. 雪崩击穿C. 工作在安全范围D. 二次击穿5、三相桥式全控整流电路带阻感性负载时，α的最大移相范围是（）。
A.0~π/2B. 0~2π/3C. 0~5π/6D. 0~2π6、三相半波可控整流电路中整流变压器采用的接法是（）。
A.Y-YB. Y-ΔC. Δ-YD. Δ-Δ7、下列电路不是隔离型电路的是（）。
直流电路中的电力电子元件
直流电路中的电力电子元件直流电路是电流方向保持稳定的电路，其中使用的电力电子元件起着重要的作用。
电力电子元件是在电力电子技术的基础上发展起来的，具有稳定性好、高效率、节能等特点。
本文将介绍直流电路中常见的电力电子元件，包括二极管、晶闸管和MOSFET三个方面。
一、二极管二极管是一种简单且常用的电力电子元件，在直流电路中扮演着整流和稳压的重要角色。
1. 半导体材料二极管的核心是半导体材料。
半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的物质，如硅和锗等。
它们能够在一定条件下导电，也可以被控制地变成绝缘体。
2. 工作原理二极管由P型半导体和N型半导体组成。
当接入电路时，P型半导体的空穴和N型半导体的电子互相扩散，形成一个p-n结。
当正向偏置（即正极连接在P区，负极连接在N区）时，电流可以顺利通过二极管，实现电路的导通。
而当反向偏置（即正极连接在N区，负极连接在P区）时，由于p-n结的形成，电流无法通过二极管，实现电路的截流。
3. 应用二极管广泛应用于直流电源的整流电路中。
它将交流电转换为直流电，确保电子设备正常工作。
另外，在稳压电路中，二极管也起到了重要的作用，可以实现对电压的稳定控制。
二、晶闸管晶闸管是一种控制型的电力电子元件，主要用于直流电路的开关控制和功率调节。
1. 结构和工作原理晶闸管由P区、N区和控制端组成。
正向偏置时，P区的空穴和N区的电子扩散，形成p-n结。
在无控制信号下，晶闸管处于关断状态。
然而，当控制端施加一个正脉冲信号时，晶闸管突然变为导通状态。
此时，只有当正向电流大于一定值时，晶闸管才能始终保持导通状态。
而当电流降至零时，晶闸管会自动断开。
2. 功能晶闸管可以实现高速开关控制，可以用作直流电机的调速装置、可靠地实现电源开关，并有效地保护电路免受过电流和过压的损害。
三、MOSFETMOSFET是一种现代化的电力电子元件，具有高效率、低电阻和高速开关等特点，广泛应用于直流电路中。
1. 结构MOSFET由金属-氧化物-半导体结构组成，主要有N沟道MOSFET和P沟道MOSFET两种类型。
电力电子技术-功率变换器中的磁性元件设计
1
第十三章 功率变换器中的磁性元件设计
开关变换器中常用的磁性元件: 变压器： 功率变压器（高/中/低频），驱动变压器，采样变压器， 电流互感器等
电感: 直流滤波电感，交流滤波电感，谐振电感，抑制电磁干扰 电感(共模/差模)等
磁性元件在功率变换器中占较大比重， 其设计好坏对变换器性能影响较大
工作特点及铁心材料: p291
1．交变磁化分量较小，一般情况ΔB <<Bm-Br，局部 磁滞回线所包围的面积较小，故损耗较小 2．由于含有较大的直流分量，线图电流最大值Im较大， 相应产生激磁磁场H较大，要使铁心不饱和，铁心必须 加适当气隙或采用宽恒导磁合金铁心 3. 希望磁心储能大，即希望Bm大，Bs大
3．用于变压器的铁心，为减小激磁电流，应选择磁导率高的 材料。
应选择高Bs、高磁导率及低损耗的材料
14
第二节 铁心的工作状态
二、第二类工作状态
单向矩形脉冲电压、有直流磁化分量 例：单端正激、反激变换器中的变压器
Ton
Uidt UiTon BSc N
△B=Bm-Br 激磁电流只有单方向
希望：Bs高 Br低，低损耗， 高磁导率
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第二节 铁心的工作状态
三类： 1---双向磁化：
变压器，交流滤波电感 2---单向磁化，Hmin＝0
单端变换器电路中的脉冲变压器 3—单向磁化,局部
直流滤波电感
11
第二节 铁心的工作状态
第一类工作状态： 铁芯双向磁化、无直流偏磁
多晶体管电路—推挽，半桥，全桥变 换器中的主变压器
铁心利用率高，△B=2Bm 变压器可传递不同形状的电压波形： u=NdΦ/dt= NScdB/dt
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用摘要：功率半导体器件是电力电子技术的关键元件。
与传统的硅功率器件相比，碳化硅功率器件能够承受更高的电压，具有更低的寄生参数（寄生电容、电阻和电感），更小的器件尺寸和更短的响应时间。
开关速度的提高不但可以降低系统功率损耗，而且能够允许使用更小的变压器和电容器，大大减小了系统的整体尺寸和质量。
而且，碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计，允许使用更小的散热片及风扇，降低散热器体积及功率损耗。
因此，碳化硅器件有望从本质上提高电力电子功率转换设备的效率和功率密度。
本文对碳化硅材料特性做简单的介绍，进而深刻了解碳化硅器件的物理和电气特性，并对碳化硅在电力电子主要功率器件器件二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT的电气特性和初步应用等问题进行探讨。
关键词：电力电子器件，碳化硅，二极管，MOSFET，GTO，IGBT，IGCT0引言碳化硅(SiC)的优异特性随绿色经济的兴起而兴起。
在提高电力利用效率中起关键作用的是电力电子功率器件。
如今降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。
同时，借助于微电子技术的发展，以硅器件为基础电力电子功率器件MOSFET及IGBT等的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近其由材料特性决定理论极限，依靠硅器件继续完善提高和电力电子电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
在这种情况下，碳化硅器件受到人们青睐。
碳化硅器件耐高温(工作温度和环境温度)、抗辐射、具有较高的击穿电压和工作频率，适于在恶劣条件下工作。
与传统的硅器件相比，日前已实用的SiC器件可将功耗降低一半，由此将大大减少设备的发热量，从而可大幅度降低电力功率变换器的体积和重量。
但由于其制备工艺难度大，器件成品率低，因而价格较高，影响了其普通应用。
近几年来，实用化和商品化的碳化硅肖特基势垒功率二极管，以其优良特性证实了半导体碳化硅在改善电力电子器件特性方面巨大的潜在优势。
最近，Cree公司报道了耐压近2000V、电流大于100A、工作温度高于200℃的晶闸管[1]。
电力电子技术实验报告答案
实验一锯齿波同步移相触发电路实验一、实验目的(1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。
(2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。
三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。
锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。
四、实验内容(1)锯齿波同步移相触发电路的调试。
(2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。
五、预习要求(1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。
(2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。
六、思考题(1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点?(2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关?(3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大?七、实验方法(1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。
如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。
在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。
②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。
③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。
电力电子技术教案
电力电子技术教案教案标题：电力电子技术教案教案目标：1. 了解电力电子技术的基本概念和原理。
2. 掌握电力电子技术在实际应用中的重要性和作用。
3. 培养学生的实践能力，能够运用电力电子技术解决实际问题。
4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
教学重点：1. 电力电子技术的基本概念和原理。
2. 电力电子技术在实际应用中的重要性和作用。
教学难点：1. 学生对电力电子技术的理解和应用能力。
2. 学生如何团队合作和解决实际问题。
教学准备：1. 教学资料：电力电子技术相关的教材、课件和实例。
2. 实验设备：电力电子技术实验箱、示波器等。
3. 实验材料：电阻、电容、二极管等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生回顾电力电子技术的概念和应用领域。
2. 提出问题，激发学生的学习兴趣。
二、知识讲解（20分钟）1. 介绍电力电子技术的基本原理和分类。
2. 分析电力电子技术在电力系统、电动车辆和可再生能源等领域的应用案例。
三、实验演示（30分钟）1. 展示电力电子技术实验箱的使用方法和实验步骤。
2. 以直流调压电路为例，演示电力电子技术的实际应用。
四、实践操作（40分钟）1. 将学生分成小组，每组设计一个电力电子技术应用方案。
2. 学生根据所学知识，选择合适的电力电子器件和电路搭建实验。
3. 学生进行实验操作，并记录实验数据和结果。
4. 学生讨论和总结实验结果，提出改进意见。
五、总结归纳（10分钟）1. 学生汇报实验结果和总结经验。
2. 教师进行总结和点评，引导学生对电力电子技术的理解和应用进行归纳。
六、作业布置（5分钟）1. 布置相关的阅读和实践作业，加深学生对电力电子技术的理解和应用。
教学延伸：1. 鼓励学生参加相关的科技竞赛和实践活动，提高实践能力。
2. 鼓励学生进行电力电子技术的创新研究，拓宽应用领域。
教学评估：1. 观察学生在实验操作中的表现和合作态度。
2. 批改学生的作业，评估学生对电力电子技术的理解和应用能力。
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第二章1、电力电子器件，同信息电子器件相比，它具有如下特征（1）、所能处理电功率的大小，也就其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。
（2）、为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。
（3）、由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。
（4）、自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。
2、电力电子器件分为半控型器件、全控型器件、不可控器件。
3、电力二极管（不可控器件）的静态特性——伏安特性（1）正向电压大到一定值（门槛电压U TO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。
（2）与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。
（3）承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。
晶闸管电力二极管的伏安特性4、晶闸管(半控型器件)阳极A、阴极K 和门极（控制端）G静态特性（1）、当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
（2）、当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
（3）、晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管保持导通。
（4）、若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
如:使晶闸管导通的条件是什么？答：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：U AK>0且U GK>0。
5、（P23）需要某晶闸管实际承担的某波形电路有效值为400V，则可选取额定电流（通态平均电流I T(A V)）为400A/1.57=255A的晶闸管（根据正弦半波波形电流有效值I F(A V)与有效值之比1:1.57),再考虑裕量，比如将计算结果放大到2倍左右，则可选取额定电流500A的晶闸管。
6、维持电流I H：是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流；结温越高，I H越小。
擎住电流I L：是指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。
；约为I H的2~4倍。
7、全控型器件(4个)GTO GTR MOSFET IGBT绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性。
第三章1、单相半波可控整流电路带电阻负载工作 带阻感负载的工作α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟角，也称触发角或控制角。
导通角：θ 其中θ=π-α 带电阻负载工作带阻感负载的Ud ，与带电阻负载时相比其平均值Ud 下降。
2、单相桥式全控整流电路 带电阻负载VT1、VT4组成一对桥臂，VT2、VT3组成另一对桥臂。
a 角的移相范围为0°~ 180︒。
晶闸管移相范围为0°~ 90︒。
3、三相半波可控整流电路ωt1、ωt2、ωt3为，自然换相点；三个晶闸管轮流导通120︒α=30︒，负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120︒。
电阻负载时α角的移相范围为0°~ 150︒。
阻感负载4、三相桥式全控整流电路带电阻负载时三相桥式全控整流电路α角的移相范围是0°~ 120︒。
带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为0°~ 90︒。
5、变压器漏感对整流电路的影响出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud降低。
6、课后习题3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud、id、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①ud、id、和i2的波形如下图：②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）Id＝Ud /R＝77.97/2＝38.99（A）I2＝Id ＝38.99（A）③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2＝1002＝141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：IVT＝Id∕2＝27.57（A）晶闸管的额定电流为：IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
5．单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=100V，当45︒时，要求：①作出u d、i d和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d、i d和i2的波形如下图：②整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2分别为U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×200×cos45°＝127.28(A) I d ＝(U d －E )/R ＝(127.28－100)/2＝13.64(A)I 2＝I d ＝13.64(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝2002＝282.8（V ）流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT ＝I d ∕2＝9.64（A ）故晶闸管的额定电压为：U N ＝(2~3)×282.8＝565.6~848.4（V ）晶闸管的额定电流为：I N ＝(1.5~2)×9.64∕1.57＝9.21~12.28（A ）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
11．三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60︒时，要求：① 画出u d 、i d 和i VT1的波形； ② 计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下图：ωti u②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下U d ＝1.17U 2cos α＝1.17×100×cos60°＝58.5（V ）I d ＝U d ∕R ＝58.5∕5＝11.7（A ） I dVT ＝I d ∕3＝11.7∕3＝3.9（A ） I VT ＝I d ∕3＝6.755（A ）13．三相桥式全控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60︒时，要求：① 画出u d 、i d 和i VT1的波形； ② 计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i的波形如下：i②U d 、I d 、I dT VT U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×100×cos60°＝117（V ）I d ＝U d ∕R ＝117∕5＝23.4（A ） I DVT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝7.8（A ） I VT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝13.51（A ）26．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？ 答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d 为负值。
29．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
第四章逆变的概念：与整流相对应，直流电变成交流电。
1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2、换流方式分为以下几种：器件换流；电网换流；负载换流；强迫换流。
3、按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路的特点（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。
（2）由于直流电压源的钳位作用，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。
（3）阻感负载时需提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
电流型逆变电路主要特点（1）直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。
（2）交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关，输出电压波形和相位因负载不同而不同。
（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。
第五章BUCK 变换器（ 降压斩波电路） BOOST 变换器（ 升压斩波电路）斩波电路有三种控制方式 （1）脉冲宽度调制（PWM ）：T 不变，改变ton ——最常用 （2）频率调制 （PFM ）：ton 不变，改变T （3）混合型：ton 和T 都可调，改变占空比带隔离的直流直流变流电路有：正激电路，反激电路，半桥电路，全桥电路，推挽电路1．简述图5-1a 所示的降压斩波电路工作原理。
答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。
一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用。
2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =50V ，T =40μs ,t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E Tt on =4020020⨯=100(V)输出电流平均值为I o =R E U M o -=1050100-=5(A)5．在图5-2a 所示的升压斩波电路中，已知E =50V ，L 值和C 值极大，R =25Ω，采用脉宽调制控制方式，当T =50μs ，t on =20μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：输出电压平均值为：U o =E t Toff=50205050⨯-=83.3(V) 输出电流平均值为：I o =R U o =253.83=3.332(A)第六章1、交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路。