电力电子复习

1.5 开关型电力电子变换器的应用领域

开关型电力电子变换电路的两类应用领域：电力电子变换电源和电力电子补偿控制器。（下面详细分类仅作了解）

1.开关型电力电子变换电源

A.变速恒频发电机中的交流励磁电源.

B.太阳能光-电发电系统中所需配置的电力电子变换电源.

C.电力系统中的直流远距离输电。

D.直流电动机变速传动控制。

E.交流电动机变频、变压和变速传动控制。

F.各类高性能的不间断供电电源(UPS).

G.电解、电镀等应用领域中的低压大电流可控直流电源。

H.节能高效照明灯具用的高频电力电子变换器（电子镇流器）

I.各类低压直流开关电源。广泛应用于通讯、计算机等领域。

J.中频或高频感应加热电源和电焊、电磁灶电源.

k.大功率脉冲电源、激光电源。

L. 电力系统中储能系统配置的大容量的电力电子变换电源。

2.开关型电力电子补偿控制器 .

A.电压、电流（有功功率、无功功率）补偿控制器.

B.阻抗补偿控制器。

1.3 四类基本电力变换器。

(1)交流（A.C）—直流（D.C）整流电路或整流器

(2)直流（D.C）—交流（A.C）逆变电路或逆变器

(3)直流（D.C）—直流（D.C）电压变换电路，又称为直流斩波电路、直流斩波器。

(4)交流（A.C）—交流（A.C）电压和/或频率变换电路，仅改变电压，则称之为交流电压变换器或交流斩波器，如果频率、电压均改变，则称为直接变频器。

1.4 开关型电力电子变换器的基本特性。

关型电力电子变换器的基本特性是：

1.开关型电力电子变换器的核心部分是一组开关电路，开关电路输出端电压和输入端电流都不可能是理想的、连续无脉动的直流或无畸变的正弦基波交流。

2. 在开关型电力电子变换电路的输出、输入端附加LC滤波器，可以改善输出电压和输入电流波形。

3. 高频PWM控制是改善开关电路输出电压、输入电流波形最有效的技术措施。

4. 开关型电力电子变换器工作特性的分析较为繁琐，通常采用开关周期平均值（状态空间平均法）和傅里叶级数分析其工作特性。

5.采用PWM 整流时，一般都对称地安排每个交流电源周期T s 中各开关管的通、断状态及其持续时间，使电源电流i s 波形接近正弦；采用PWM 逆变时，一般都对称的安排每个输出电压周期T 中各开关管通、断状态及其持续时间，使输出电压v o 波形接近正弦。由于i s、v o 波形对称，其傅里叶级数表达式中的某些系数为零，即电压或电流波形中不存在某些谐波分量。

发展趋势：（1）最近十年电力电子器件发展的一个重要趋势是将半导体电力开关器件与其驱

动、缓冲、监测、控制和保护等所有硬件集成一体，构成一个功率集成电路PIC 。PIC 实现了电能与信息的集成，如果能妥善解决PIC 内部的散热、隔离等技术难题，今后PIC 将使电力电子技术发生革命性的变革。 （2）采用碳化硅（SiC ）、氮化镓（GaN ）等宽禁带半导体材料可获得性能更加优异的半导体开关器件。（作了解）

二极管的额定电流IFR 的定义：其额定发热所允许的正弦半波电流的平均值

。

（会用公式）

掌握伏秒平衡原理。

考电流连续的情况。

掌握Buck 、Boost 电路的电路图、工作原理（开通关断如何工作）、会画工作波形、基本量的计算。

Buck 变换器：

可控性 驱动信号 额定 电压、电流 工作频

率

饱和压降

二极管 不可控 无 最大

有高 有低

小 晶闸管 半控

脉冲电流 （开通）

最大 最低 小

GTO 全控

正、负 脉冲电流

大 较低 中

BJT 全控 正电流 中 中 小

IGBT 全控 正电压 较大 较高 较小

MOSFE T

全控 正电压 小 最高 大

Boost变换器：

单相逆变半桥电路、全桥电路中二极管的作用、SPWM自然采样（调制波）

交点处的开关控制、单极性、双极性SPWM自然采样谐波特性及基本特征（基波相位的大小与周期调制比关系、谐波与……有什么关系，最低次谐波的范围，谐波频率向高次推移？、多重化技术：提高功率、可以改善电压电流波形、提高等效开关频率。

采用正弦脉冲宽度调制技术(SPWM: Sinusoidal Pulse Width Modulation）是减小滤波器尺寸，获得高质量正弦波的有效手段

正脉冲宽度调制SPWM基本原理:冲量等效原理（大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同，换而言之，无论冲量的表现形式如何，只要是冲量等效的脉冲作用在惯性系统上，惯性系统的输出或响应是基本相同的）

单相逆变半桥电路、全桥电路中二极管起续流作用。

相控整流输出电感足够大---电流稳定

三/单相输出电压 晶闸管I 与线电流的有效值 功率因数 基本波形计算 三相对称 2.34公式和1.35公式 注意是相电压和线电压 考虑电感输出电压有什么变化 有源逆变对A 角有

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