电力电子复习整理

第一章

电力电子技术得概念

根据电力电子器件得特性、采用一种有效得静态变换与控制方法,将一种电能形式转换为另一种电能形式得技术。

电力电子功率变换得分类

AＣ/DC变换整流器

DC/AC变换逆变

有源逆变DC/AC变换时,交流输出与电网相连。

无源逆变DＣ/ＡC变换时,交流输出直接与负载相连。

AC/AＣ变换变频器

ＤC/DC变换直流斩波

第二章

功率半导体器件分类

不可控型: 功率二极管:导通与关断均由电路潮流决定。

半可控型:晶闸管:在器件在承受正向电压时,由控制信号控制器件得导通,而关断状态由电路潮流决定。

全控型: 可控开关:由控制信号控制器件得导通与关断。

绝缘栅双极晶体管(ＩＧBT)

门极可关断晶闸管(GTＯ)

电力场效应晶体管(MOＳFET)

双极结型晶体管(ＢＪT)

绝缘栅门极换流晶闸管(IＧCT)

二极管得工作原理、特性与分类

当功率二极管承受正向电压时,它得正向导通压降很小,大约在１V左右、

当功率二极管承受反向电压时,只有极小得漏电流可通过该器件。

正向平均电流IF(AV)

设正弦半波电流得峰值为Ｉm,则额定电流为:

额定电流有效值为:

某电流波形得有效值与平均值之比为这个电流得波形系数:

额定电流ＩF(ＡV)=100A得电流功率二极管,其额定电流有效值IF=Kf IF(AV)＝1５7A。

正向压降ＵF

几种常用得功率二极管

肖特基二极管

快恢复二极管

工频二极管

晶闸管得工作原理、特性、分类与选型(电流有效值、波形系数、额定电压与额定电流)

晶闸管承受正向电压时,在门极注入正向脉冲电流可将它触发导通、

晶闸管一旦开始导通,门极就失去控制作用、不论门极触发电流就是否存在,晶闸管都保持导通、

通过外电路使阳极电流反向,并且降到接近于零得某一数值,可使已导通得晶闸管关断。

晶闸管通过电源电压得正半波控制其导通、当晶闸管电流开始反向时,电源电压变负,晶闸管所承受得电压也同时反向。理想晶闸管将会使其电流在t=Ｔ／２后立即变为0。

波形如图所示。

额定电压ＵR

选用晶闸管时,应使其额定电压为正常工作电压峰值UM得2~3倍,以作为安全裕量、

ＵR＝(2~3)U M

根据所使用具体电流波形来计算出允许使用得电流平均值选用晶闸管时,设三相工频半波电流峰值为Im时得波形,通态平均电流为:

正弦半波电流有效值为:

晶闸管有效值与通态平均电流得比值为:

有效值与平均值得比为(波形系数):

实际电路中,由于晶闸管得热容量小,过载能力低,因此在实际选择时,一般取1、5~２倍得安全系数,故在给定晶闸管得额定电流后,可计算出该晶闸管得任意波形时允许得电流平均值为:

半导体功率器件开关能量损耗得计算

可控开关得理想特性描述

①关断时,不论正、反向阻断电压有多高,都没有电流流过该器件。

②导通时,压降为零,此时可传导任意大得电流。

③该器件一旦被触发,立即从导通状态到关断状态,反之亦然。

④该器件只需很小得电流就能触发。

BJT、达林顿管、MOＳFET、ＧTO与IＧＢT得基本原理

IGBT

像MOSＦＥT一样,IGＢT得输入阻抗高,只需很小得能量来开关器件。

如同ＢJT一样,即使当它承受较高电压时,它得导通压降也很小。

与GTO类似,IGBT能够被设计承受一定得反向压降。

IGBＴ得耐压可以做得较高,最大允许电压UＣＥＭ可达4500V以上、

第三章

似稳态过程得概念

电力电子技术得应用中非正弦得稳态运行过程、

网络换流整流器单相桥路:视在功率,有功功率,畸变功率与谐波

S=UＩ=UId

畸变功率与控制角ａ无关,但在电压、电流中产生以下特征频率分量:

网络电流: n＝１,3,５,7,9,11,⋯

输出电压: m= 0,2,4,6,8,⋯

网络换流整流器三相桥路:视在功率,有功功率,畸变功率与谐波

交流侧总电流iｓ与对应得基波电流有效值i s1分别为:

此处得畸变功率与控制角a无关

①与单相整流桥路相同,但没有3及３得倍数次谐波

n =1,5,７,11,13,１7,１9……

②直流电压中得谐波

m =0,6,１2,18……

直流电流得谐波次数:

m=ｋ×p,ｋ= ０,1,2,3,

交流侧电流中得谐波次数

n = k×p±1,ｋ=１,2,３,…

以上各式中, p为每周期得脉冲次数。

稳态下得非正弦波形:ＴHD,PF, DＰF,浪涌(峰值)系数得计算

电流得总谐波含有量为:

浪涌系数:电流峰值与电流有效值得比值

非正弦量得功率因数(PF): PＦ＝P/S

位移功率因数(DPＦ): DPS=cｏs j1

非正弦电流条件下得功率因数:

傅立叶级数得展开方法,及其在谐波分析中得应用(基波与谐波得表达式、幅值、有效值得计算) 方波:

第四章

单相桥式二极管整流电路Ls=０得波形与计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波分量、谐波分量、功率因数)。

Is=Iｄ

谐波总畸变率为:THＤ＝４8。43％

iｓ1波形曲线与u s波形同相位: DPF=1。0

右图所示单相二极管整流电路,L s为零,直流侧为

恒定电流,Id＝10Ａ。试计算负载所吸收得平均功

率、

①若u s

为正

弦电

压曲

线,

U s ＝

１20V,频率

５0Hｚ;

②若u

ｓ为

下图所示得矩形波。

(1) us为正弦电压曲线,U s = 1２0Ｖ,

＼Ud=0。９Us=108ＶPｄ=UdId=108０W

(2) 根据整流电路得工作原理可知,直流输出电压波形如图所示,所求平均电压与负载吸收得功率分别为: