电力电子电路A
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
东北大学继续教育学院
电力电子电路试卷（作业考核线下） A 卷
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一、单选题（每题3分，共12分）
1. 单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度。
A、60°
B、120°
C、180°
D、360°
2. 三相半波可控整流电路，负载两端分别接（）。
A. 整流变压器输出端和中性点
B. 整流电路输出端和中性点
C. 共阴极组整流电路输出端和共阳极组整流电路输出端
D. 平波电抗器两端
3. 三相输入-三相输出交-交变频电路主要有（）。
A. 三相三线制方式和三相四线制方式
B. 高阻方式和低阻方式
C. 串联方式和并联方式
D. 公共交流母线进线方式和输出Y形联结方式
4. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（）导通。
A. 一只开关管
B. 两只开关管
C. 三只开关管
D. 四只开关管
二、多选题（每题4分，共8分）
1. 全控型电力电子器件有（）。
A.Thyristor、GTR、P-MOSFET、IGBT
B.GTR、P-MOSFET、IGBT、IGCT
C.IGBT、MCT、GTR、GTO
D.Power Diode、MCT、GTO、IGBT
2. 三相桥式全控整流电路，自然换相点是（）。
A. 三相电源线电压的过零点
B. 三相电源相电压正半周波形的交点
C. 三相电源相电压负半周波形的交点
D. 三相电源线电压正半周波形的交点
三．问答题（每题5分，共30分）
1．试说明晶闸管的动态参数断态电压临界上升率du/dt。
2. 并联谐振式逆变电路利用负载进行换流，为保证换流应满足什么条件
3. 说明同步调制有何优缺点。
4. 什么是IGBT的擎住效应
5. 交流调功电路常用于什么样的负载
6. 单相交流调压电路带阻感性负载时，稳态运行情况下控制角α的移相范围是多大，才能保证正常调压
四．简述降压斩波电路工作原理。（共10分）
五．考虑2～3倍安全裕量，求KP100型晶闸管中流过电流i时所能承受的最大平均电流值。（共10分）
i
六．（共15分）三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，L=∞，
α，电动机反电势E=50V 。求：
R=1?，变压器漏感L B=1mH，?
=30
1．负载电压U d
2．电枢电流I d
3．重叠角γ
4．画出输出电压u d的波形
5．画出流经各晶闸管的电流波形i T
i T
0ωt
七．（共15分）三相全控桥式变流电路，反电动势阻感负载，逆变工作状态。已知U2=230V，R∑=Ω，L=∞，电动机反电势E=-290V，?=60°。
1．求晶闸管变流装置输出的逆变电压平均值U d；
2．求晶闸管变流装置输出的逆变电流平均值I d；
3．求此时送回电网的有功功率是多少
现代电力电子技术报告
SEPIC 电路分析 一、 电路结构图： 图1为SEPIC 电路拓扑图 V R 图1 SEPIC 电路拓扑图 二、 电路分析 SEPIC 变换器原理电路如图1所示。1L i 、2L i 分别为电感1L 、2L 上的电流，D 表示占空比，T 表示开关周期，on T 、off T 分别表示开关导通和关断的时间。由于SEPIC 电路中存在两个电感，一般定义电路连续或不连续导电模式以整流二极管D 的导电模式为准。在一个开关周期中开关管1Q 的截止时间()1-D T 内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续;若二极管电流在一段时间内为零，则为电流断续工作。若二极管电流在T 时刚好降为零，则为临界连续工作方式。假设1C 很大，变换器在稳态工作时，1C 的电压基本保持不变 （1）连续状态 连续导电模式时电路工作可以分为1Q 导通和1Q 关断两个模态： 工作模态1：（0，on T ）模态 V R 图2 1Q 导通时SEPIC 电路等效电路图（连续） 在这个模态中，开关管1Q 导通，二极管D 截止，如图2所示。变换器有三个回路： 第一个回路：电源、1L 和1Q 回路，在g V 的作用下，电感电流1L i 线性增长; 第二个回路：1C ，1Q 和2L 回路，1C 通过1Q 和进行放电，电感电流2L i 线性增长; 第三个回路是2C 向负载供电回路，2C 电压下降，因2C 较大，故2C 上电压下降很少，可以近似地认为2C O U U =,流过1Q 的电流112=+Q L L i i i
1 1=L g di L V dt (1) 2 2 =L o di L U dt (2) 当t=on T 时，1L i 和2L i 达到最大值1max L i 和2max L i 。 工作模态2：（on T ，T ）模态 V R 图3 1Q 关断时SEPIC 电路等效电路图（连续） 在t=on T 时刻，1Q 关断，此时形成两个回路，如图3所示： 第一个回路：电源、1L 、1C 经二极管D 至负载回路，电源和电感1L 储能同时向1C 和负载馈送，1C 储能增加，而1L i 减小; 第二个回路是2L 和D 至负载的续流回路，2L 储能释放到负载，故2L i 下降。因此二极管的电流D i 是1L i 、2L i 的电流之和，且 2 2=L o di L U dt (3) 1 1 1=-L g c o di L V U U dt - (4) 根据1L 上的伏秒原理： ()()1=+g on O C g on V T U U V T T ?-?- (5) 根据2L 上的伏秒原理： 10=C on off U T U T (6) 由上面两式可得: =1o i U D U D - (7) 1==c i g U U V (8) 由输入输出功率平衡有: 1=i L o o U I U I ?? (9) 即：
电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
目录 第1章电力电子器件 (1) 第2章整流电路 (4) 第3章直流斩波电路 (20) 第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26) 第5章逆变电路 (31) 第6章PWM控制技术 (35) 第7章软开关技术 (40) 第8章组合变流电路 (42)
第5章逆变电路 1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？ 答：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．换流方式各有那几种？各有什么特点？ 答：换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。 晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。 3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。 答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为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 电压型逆变电路的主要特点是： ①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是： ①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 电力电子电路I 试 卷（作业考核 线上2） A 卷（共 4 页） 一、单选题（每小题2分，共10分） 1. 晶闸管的额定电压是（ D ）。 A. 断态重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C. A 和B 中较大者 D. A 和B 中较小者 2. 三相半波可控整流电路一共有（ C ）只晶闸管。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. 三相桥式全控整流电路，晶闸管的电流平均值是（ C ）。 A. d I B. d 2 I C. d 3I D. d 6I 4. 两组晶闸管反并联电路，一共有（ C ）。 A. 两种工作状态 B. 三种工作状态 C. 四种工作状态 D. 以上各种状态 5. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（ B ）导通。 A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管 二、多选题（每小题4分，共20分） 1. 三相桥式逆变电路触发脉冲需要满足的条件是（ ABD ）。 A. 宽脉冲或双窄脉冲 B.必须严格按相序给出 C.控制角b 一定小于b min D.控制角b 一定大于b min 2. （ CD ）是电压控制型电力电子器件。 A. P-MOSFET 、GTO B.TRIAC 、GTR C.P-MOSFET 、IGBT D.IGBT 、SITH 3. 自然换流点在相电压波形正半周的电路是（ AC ）。 A. 三相半波共阴极组整流电路 B. 三相半波共阳极组整流电路 C. 三相半波共阴极组逆变电路 D. 三相半波共阳极组逆变电路
4. 晶闸管导通的条件是（ABD ）。 A.阳极电位高于阴极电位 B.在控制极施加对阴极为正的且满足要求的触发脉冲 C.阴极电位高于阳极电位 D.在控制极施加对阳极为正的且满足要求的触发脉冲 5. 下列描述中正确的有（BCD ）。 A. 共阴极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。 B. 共阳极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。 C. 共阴极组变流电路，逆变电压负半波大于正半波。 D. 共阳极组变流电路，逆变电压正半波大于负半波。 三．（每小题5分，共20分） 1. 晶闸管的维持电流I H是怎样定义的？ 答：控制极开路时，能维持晶闸管继续导通的最小阳极电流。 2. 晶闸管元件导通时，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管阻断时，承受的电压 大小取决于什么？ 答：负载。 电源电压和电路形式。 3. 双向晶闸管有哪四种触发方式？ 答：（ I ＋、I － 、III ＋ 、III － ） 4. 为什么半控桥式电路或带续流二极管的电路不能实现有源逆变？答：不能输出负电压。
《电力电子系统的计算机仿真》题目：方波逆变电路的计算机仿真
电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识，是一门实践性和应用性很强的课程。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来了一定的复杂性和困难，一般常用波形分析的方法来研究。仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。 我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真，对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的作用。掌握了仿真的方法，学生的想法可以通过仿真来验证，对培养学生的创新能力很有意义，并且可以调动学生的积极性。实验实训是本课程的重要组成部分，学校的实验实训条件毕竟是有限的，也受到学时的限制。而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生可以在课外自行上机。仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。 【关键字】电力电子，MATLAB，仿真。
第一章电力电子与MATLAB软件的介绍 一、电力电子概况 二、MATLAB软件介绍 第二章电力电子器件介绍 一、电力二极管特性介绍 二、晶闸管特性介绍 三、IGBT特性介绍 第三章主电路工作原理 一、单相桥式逆变电路 二、三相桥式逆变电路 三、PWM控制基本原理 第四章仿真模型的建立 一、单极性SPWM触发脉冲波形的产生 二、双极性SPWM触发脉冲波形的产生 三、单极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路 四、双极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路第五章仿真结果分析 第六章心得体会 第七章参考文献
第一章电力电子与MATLAB软件的 介绍 一、电力电子概况 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。 一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。 电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要
1.推演单相全桥SPWM 逆变电路的动态模型 L E S 1S3 S 2S 4R L 非线性部分（开关网络）线性部分R 电感内阻 C 电路可看作两部分：线性部分→输出u 0，输入u i ；非线性部分(开关网络) →输出u i ，输入u r (调制波)。 分析：u i 有两种电平，当S 1、S 4导通时，u i =E ； 当S 2、S 3导通时，u i =-E ； ()12-=S E u i ???=导通时、 导通时、S S S S S 324101（1） 由于开关函数S 的存在，使得u i 的幅值变化不连续，故对上式取开关周期平均值； () ()t D S S E u i =-=，12（2） 假设采用如图所示规则采样，则D (t )可推导如下(设载波频率为f W ，对应周期为T W )： u r U tri T w /2Δt D (t ) 可得，()???? ??+=+=U u T t T t D tri r w w 12122?（3） 将（3）代入（2）有： ()()()U u E t D E S E u tri r i =-=-=1212（4） 即：U E u u tri r i = 可得调制器逆变桥输出u i 的开关周期平均值与输入u r 之间的传递函数为： ()()U E S U S U t r i r i = U i 与U o 之间是一个线性电路，不难得出其传递函数为：
()()()???? ??++???? ??++=++=R R s C R R L s LC Cs //R Ls R Cs //R s U s U L L L L i o 11211111 综上可得调制器输入u r 与逆变器输出u o 之间的传递函数为： ()()()()()()U E R R s C R R L s LC s U s U s U s U s U s U tri L L r i i o r o ???? ? ??++???? ??++=?=11211 2.以DC/DC 变换器输出稳定直流电压为例，画出控制系统的一般组成框图，说明对电力电子变换电路进行建模、并且线性化的主要目的何在？ + -Gc （s ） PWM 调制v v ref +-Vin (t ) 补偿网络 DC/DC 变换器反馈控制系统 Gc （s ）Gm （s ）Gvd （s ）H （s ）Vref （s ） 误差信号E(s)Vc （s ）d （s ）Vo （s ） B （s ） 参考信号 控制系统组成框图 答：要满足系统的技术性能指标要求，取决于对控制器的良好设计(含补偿或校正环节)以及设计合适的反馈网络及其参数等，因此需要确切掌握控制器的控制对象的行为特征，即被控对象的数学模型 。 作为电力电子转换的电力电子装置，应用越来越广泛，电力电子装置要满足一定的性能指标，这就要进行系统设计，设计满足性能要求的控制器，这就要借助被控对象的数学模型，设计成满足要求的闭环系统，是系统达到稳准快高性能要求。同时对电力电子电路进行建模，还可以分析不同的电路参数对电路有怎样的影响，为更好地分析，设计做基础。 而电力电子变换电路具有强烈的非线性(开关元件)，与线性系统不同，非线性系统性能与初始条件、工作状态、参量变化范围等等均有关联，难以有统一的数学分析方法，而经典控制理论中关于控制器的设计方法只适用于线性系统，所以，往往需进行线性化近似处理，得到线性化模型，然后按照线性设计方法进行设计。 3.根据开关元件的通、断对电力电子变换器进行分时分段数学描述，指出：按照这样的分段描述“数学模型”对变换器进行闭环系统PI 控制器设计可行吗？为什么？
错误 ！未定义书签。 图2 L293D 的电机驱动电路 图3 电源稳压电路 图4 降压电路
图3 降压斩波电路原理图 图4 电流检测模块
OS CI ICE_SDA ICE_SCK ICE_EN AV SS1OP I AGC M ICOUT DA C2DA C IOB12IOB11IOB15IOB13SLE EP IOB14VS S IOA12IOA14IOA11IOA10IOA15IOA13I O B 9I O B 10IOA9 I O B 5I O B 8I O B 7V C P I O A 8 V D D H I O A 6I O A 7V S S VS S V D D H VS S V R T A V S S 1 V D D _P I O B 2V C M I O A 3I O B 6I O B 1I O A 1V M I C I O B 0I O A 2M I C P R E S _B I O B 4 I O A 4 I O B 3I O A 0I O A 5VREF2V S S V D D H SPCE061A DA C1M ICN AV SS1VDD VS S VS S VS S OS CO +C29100u C31104 U1 OS C32O 12OS C32I 13XT EST 14VDD 15XICE 16XICECLK 17XICES DA 18VS S 19PV IN 20DA C121DA C222VREF223VS S 24AGC 25OP I 26M ICOUT 27M ICN 28PFUSE 29M I C P 33V C M 34V R T P A D 35V D D 36V M I C 37V S S 38I O A 041I O A 142I O A 243I O A 344I O A 445I O A 546I O A 647I O A 748V S S 49V S S 50V D D H 51V D D H 52I O A 8 53 N C 39N C 40NC 30NC 31NC 32 IOA9 54 IOA1055IOA1156IOA1257IOA1358IOA1459IOA1560XROM T 61VS S 62XS LEEP 63IOB1564IOB1465IOB1366IOB1267IOB1168PV PP 69V D D H 75 I O B 1076I O B 977NC 70NC 71NC 72NC 73NC 74I O B 878I O B 779I O B 680I O B 581I O B 41I O B 32I O B 23N C 82N C 83N C 84I O B 14I O B 05X R E S B 6V D D 7V C P 8V S S 9N C 10N C 11C8104C7104C18104 +C5 100u C28104 + C27100u +C17100u + C4100u V D D _A SPCE061A 芯片引脚电路图 电机驱动电路 图5 电源变换电路图
电力电子电路PCB布线的关键技术分析 电力电子电路PCB的布线在很大程度上决定了最终产品的好坏。本文主要分析了常用电力电子电路的PCB布线的几个关键技术，主要包括开关节点问题，PCB 布线的宽度、厚度和电感的关系，关键走线如何处理，多层板的地以及散热等问题。 1 引言 一台性能优良的电力电子变换器，除选择高质量的元器件、合理的电路外，印刷线路板的组件布局和电气联机方向的正确结构设计是决定开关变换器能否可靠工作的一个关键问题。对同一种组件和参数的电路，由于组件布局设计和电气联机方向的不同会产生不同的结果，其结果可能存在很大的差异。因而，必须把如何正确设计印刷线路板组件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑。合理的工艺结构，既可消除因布线不当而产生的噪声干扰，同时便于生产中的安装、调试与检修等。 2 基本电力电子电路 最基本的电力电子电路有三种boost、buck、buck-boost。这三种拓扑取决于电感的链接方式，设置合适的参考地后，可以得到三个不同的端子：输入端、输出端和地端，如图1所示。若电感一端与地相连，则得到buck-boost电路；若电感与输入端相连，则得到boost电路；若电感与输出端相连，则得到buck电路。 图1 电力电子电路的三种拓扑结构：(a) buck-boost拓扑；(b) boost拓扑；(c) buck拓扑。 123456下一页 3 开关节点
在开关器件与二极管之间设置的电感电流换流节点称之为开关节点。电流从电感流入此节点，根据开关状态不同而流入开关或者二极管。任何DC-DC变换器拓扑均有此节点，由二极管参与构成的节点可防止巨大的电压尖峰产生。 节点电流在开关和二极管之间进行转换，因此二极管需要周期性的转换状态，即二极管需在开关导通时加反向电压而在其关断期间加正向电压。因此，节点电压来回振荡，将一示波器探头连接于此节点，探头地接于此拓扑电路的地，所得电压波形为方波。此波形与电感电压波形极为相似，不同之处在于此电压在正电压范围改变，改变幅度由电路拓扑决定。 实际设计PCB时需要特别注意防止在开关节点处布过多铜丝。否则它可能成为一个电磁场天线，向四周辐射射频干扰，输出导线会吸收此干扰并直接传递到输出。 所有集成IC的开关均与其控制部分封装在一起，这样虽然应用方便且价格便宜，但是通常这样的IC对走线寄生电感所产生的噪声更敏感。这是因为其功率级开关节点仅是该IC本身的输出引脚，该引脚将开关节点产生的高频噪声直接传递到控制部分，导致控制失常。 4 PCB走线的宽度、厚度与电感 对于长度为l、直径为d的导线，其电感值可由式（1）表示。 （1） 式中：L和d的单位均为cm。 PCB走线电感的计算公式与导线电感公式区别不大，由式（2）表示。 （2） 式中：ω为走线宽度。 需要注意的是PCB走线电感基本与覆铜厚度无关。从以上对数关系可以看出，若PCB走线长度减少一半，则其电感值也减少一半。但走线宽度必须增加10倍才使其电感减少一半。即仅增加走线宽度用处不大，要减少电感应使走线尽量的短。 过孔电感由式（3）计算，
电子电路设计的一般方法与步骤 一、总体方案的设计与选择 1.方案原理的构想 (1)提出原理方案 一个复杂的系统需要进行原理方案的构思，也就是用什么原理来实现系统要求。因此，应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题是什么，然后根据此关键问题提出实现的原理与方法，并画出其原理框图（即提出原理方案）。提出原理方案关系到设计全局，应广泛收集与查阅有关资料，广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论，一般应通过试验加以确认。 (2)原理方案的比较选择 原理方案提出后，必须对所提出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂，方案实现的难易程度进行分析比较，并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定，那么可对两种方案都进行后续阶段设计，直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较，才能最后确定下来。 2.总体方案的确定 原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定，原理方案只着眼于方案的原理，不涉及方案的许多细节，因此，原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的，它可能由一个单元电路构成，亦可能由许多单元电路构成。为了把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个小框，每个小框为一个较简单的单元电路。当然，每个框图不宜分得太细，亦不能分得太粗，太细对选择不同的单元电路或器件带来不利，并使单元电路之间的相互连接复杂化；但太粗将使单元电路本身功能过于复杂，不好进行设计或选择。总之,
应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。 二、单元电路的设计与选择 1.单元电路结构形式的选择与设计 按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。 满足功能框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择优选择。 2.元器件的选择 (1)元器件选择的一般原则 元器件的品种规格十分繁多，性能、价格和体积各异，而且新品种不断涌现，这就需要我们经常关心元器件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格，这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适，需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。 (2)集成电路与分立元件电路的选择问题 随着微电子技术的飞速发展，各种集成电路大量涌现，集成电路的应用越来越广泛。今天，一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，它的性能、体积、成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构成的单元电路。 优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况，如：在高频、宽频带、高电压、大电流等场合，集成电路往往还不能适应，有时仍需采用分立元件。另外，对一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。
第五章 1.换流方式有哪几种?各有什么特点? 答:换流方式有4种: ①器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。 ②电网换流。由电网提供换流电压称为电网换流。这种换流方式应 用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。 ③负载换流。由负载提供换流电压称为负载换流。这种换流方法多 用于直流电源供电的负载电路中。 ④强迫换流。设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反 向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。换流回路的作用是利用储能元件中的能量，产生一个短暂的换流脉冲，使原来导通的晶闸管电流下降到零，再使它承受一段时间反压，便可关断。 强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称电容换流。 2.什么是电压型和电流型逆变器？它们各有什么特点？ 答：⑴直流侧是电压源的逆变器称为电压型逆变器。 电压型逆变器的特点如下： ①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关；而交流侧输出电流波形和相位随负载阻抗情
况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。逆变桥各臂反并联的二极管为交流侧向直流侧反馈无功能量提供了通道。 ④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。因为直流电源电压无脉动，故传送功率的脉动由直流侧电流的脉动来实现。 ⑵直流侧电源为电流源的逆变器称为电流型逆变器。 电流型逆变器有如下特点： ①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 ②各开关管仅是改变直流电流流通途径，交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形常接近正弦波。 ③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功功率能量的作用。因反馈无功能量时电流并不反向，故开关管不必反并联二极管。 ④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。因直流电流无脉动，故传送功率的脉动由直流电压的脉动来实现。 3.简述几种交流-直流-交流变频器是如何调压？是如何变频的？是如何改变相序的？ 答：电压型方波变频器是通过改变直流侧的电压改变输出交流电的电压幅值和有效值；通过改变开关管导通和关断的时间改变输出交
电力电子电路A Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
东北大学继续教育学院 电力电子电路试卷（作业考核线下） A 卷 注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。杜绝打印，抄袭作业。 一、单选题（每题3分，共12分） 1. 单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度。 A、60° B、120° C、180° D、360° 2. 三相半波可控整流电路，负载两端分别接（）。 A. 整流变压器输出端和中性点 B. 整流电路输出端和中性点 C. 共阴极组整流电路输出端和共阳极组整流电路输出端 D. 平波电抗器两端 3. 三相输入-三相输出交-交变频电路主要有（）。 A. 三相三线制方式和三相四线制方式 B. 高阻方式和低阻方式 C. 串联方式和并联方式 D. 公共交流母线进线方式和输出Y形联结方式 4. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（）导通。
A. 一只开关管 B. 两只开关管 C. 三只开关管 D. 四只开关管 二、多选题（每题4分，共8分） 1. 全控型电力电子器件有（）。 A.Thyristor、GTR、P-MOSFET、IGBT B.GTR、P-MOSFET、IGBT、IGCT C.IGBT、MCT、GTR、GTO D.Power Diode、MCT、GTO、IGBT 2. 三相桥式全控整流电路，自然换相点是（）。 A. 三相电源线电压的过零点 B. 三相电源相电压正半周波形的交点 C. 三相电源相电压负半周波形的交点 D. 三相电源线电压正半周波形的交点 三．问答题（每题5分，共30分） 1．试说明晶闸管的动态参数断态电压临界上升率du/dt。 2. 并联谐振式逆变电路利用负载进行换流，为保证换流应满足什么条件
电力电子电路分析与仿真 实验报告 学院：哈尔滨理工大学荣成学院 专业： 班级： 姓名： 学号： 年月日
实验1降压变换器 一、实验目的： 设计一个降压变换器，输入电压为220V，输出电压为50V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为20欧，工作频率分别为220kHz。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 四、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
3．仿真模型如图所示。 六、参数设置 七、仿真结果分析
实验2升压变换器 一、实验目的： 将一个输入电压在3~6V的不稳定电源升压到稳定的15V，纹波电压低于0.2%，负载电阻10欧，开关管选择MOSFET，开关频率为40kHz,要求电感电流连续。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 五、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
从EMC角度考虑常用电路设计及PCB设计 A.电源电路 电源电路设计中，功能性设计主要考虑温升和纹波大小。温升大小由结构 很关键：大电容一般采用低ESR电容，小电容采用0.1UF和1000pF共用。电源电路设计中，电磁兼容设计是关键设计。主要涉及的电磁兼容设计有：传导发射和浪涌。 传导发射设计一般采用输入滤波器方式。外部采购的滤波器内部电路一般采用下列电路： Cx1和Cx2为X电容，防止差模干扰。差模干扰大时，可增加其值进行抑制；Cy1和Cy2为Y电容，防止共模干扰。共模干扰大时，可增加其值进行抑制。需要注意的是，如自行设计滤波电路，Y电容不可设计在输入端，也不可双端都加Y电容。 浪涌设计一般采用压敏电阻。差模可根据电源输入耐压选取；共模需要电源输入耐压和产品耐压测试综合考虑。 当浪涌能量大时，也可考虑压敏电阻（或TVS）与放电管组合设计。
1 电源输入部分的EMC设计 应遵循①先防护后滤波；②CLASS B规格要求的电源输入端推荐两级滤波电路，且尽量靠近输入端；③在电源输入端滤波电路前和滤波电路中无采样电路和其它分叉电路；如果一定有采样电路，采样电路应额外增加了足够的滤波电路。 原因说明： ①先防护后滤波： 第一级防护器件应在滤波器件之前，防止滤波器件在浪涌、防雷测试中损坏，或导致滤波参数偏离，第二级保护器件可以放在滤波器件的后面；选择防护器件时，还应考虑个头不要太大，防止滤波器件在PCB布局时距离接口太远，起不到滤波效果。 ②CLASS B规格要求的电源输入端推荐两级滤波电路，且尽量靠近输入端：CLASSB要求比CLASS A要求小10dB，即小3倍，所以应有两级滤波电路； CLASSA规格要求至少一级滤波电路；所谓一级滤波电路指包含一级共模电感的滤波电路。
1、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在__开关_______状态。当器 件的工作频率较高时，_开关______损耗会成为主要的损耗。 2、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为___载波比__________，当它 为常数时的调制方式称为_同步________调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为__分段同步调制__________调制。 3、面积等效原理指的是，_冲量________相等而__形状_____不同的窄脉冲加在具有惯性 的环节上时，其效果基本相同。 4、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是__MOSFET_______，单管输出功 率最大的是_____________，应用最为广泛的是___IGBT________。 5、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反 向电压为电源线电压的峰值，即根号6 ，其承受的最大正向电压为根号2 。 6、逆变电路的负载如果接到电源，则称为有源逆变逆变，如果接到负载，则称 为无源逆变。 7、___GTR______存在二次击穿现象，____IGBT________存在擎住现象。 8、功率因数由和这两个因素共同决定 的。 9、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是均压_ 措施。 10、同一晶闸管，维持电流I H 与掣住电流I L 在数值大小上有I L _（2~4）I H 。
11、电力变换通常可分 为：AC-DC 、AC-AC 、DC-DC 和DC-AC 。 12、在下图中，_V1______和__VD1______构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作 于第1象限；V2___和__VD2_____构成升压斩波电路，把直流电动机的动能 转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于_第2___象限。 13、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT 是MOSFET 和GTR 的复 合管。 14、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功 率、触发前沿要陡幅值要 高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同 步。 15、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方是串专用均流电 抗器。
题目1—直流/直流升压电路分析与设计 电动汽车蓄电池充电器设计 一、技术指标 输入电压：12-24 V，输出电压42 V，输出电压纹波<200 mV，负载电阻10 Ω，开关频率50 kHz。 二、设计要求 1). 选择主电路的类型和相应的功率器件，并对功率器件进行设计； 2). 设计电压单闭环反馈补偿器； 3). 给出输出电压的仿真结果来验证你的设计： a)电阻由10 Ω跳变到5 Ω； b)输入电压由12V跳变到24 V。 三、设计方案分析 3.1、DC-DC升压变换器的工作原理 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。 图1（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。电路的工作原理是，当控制信号Vi为高电平时，开关管VT导通，能量从输入电
源流入，储存于电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号Vi 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图1（b ）。 图1 DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 3.2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系 假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。即：t L U I i I ?+=LV L ，其中ILV 是流过储能电感电流的最小值。 在开关管VT 导通结束时，流过电感L 的电流为： ON LV LP T L U I I I ?+=，
电气原理图及接线图识读方法VS画图技巧2016-11-11 07:30 识图方法 电气图纸一般可分为两大类，一类为电力电气图，它主要是表 述电能的传输、分配和转换，如电网电气图、电厂电气控制图等。 另一类为电子电气图，它主要表述电子信息的传递、处理；如 电视机电气原理图。本文主要谈电力电气图的识读。 电力电气图分一次回路图、二次回路图。一次回路图表示一次电气 设备(主设备)连接顺序。一次电气设备主要包括发电机、变压器、 断路器、电动机、电抗器、电力电缆、电力母线、输电线等。 为对一次设备及其电路进行控制、测量、保护而设计安装的各类 电气设备，如测量仪表、控制开关、继电器、信号装置、自动装置 等称二次设备。表示二次设备之间连接顺序的电气图称二次回路 图。 一、电气图的种类 电气图主要有系统原理图、电路原理图、安装接线图。 1．系统原理图(方框图) 用较简单的符号或带有文字的方框，简单明了地表示电路系统的最 基本结构和组成，直观表述电路中最基本的构成单元和主要特征 及相互间关系。 2．电路原理图 电路原理图又分为集中式、展开式两种。集中式电路图中各元器件 等均以整体形式集中画出，说明元件的结构原理和工作原理。识读 时需清楚了解图中继电器相关线圈、触点属于什么回路，在什么情 况下动作，动作后各相关部分触点发生什么样变化。 展开式电路图在表明各元件、继电器动作原理、动作顺序方面， 较集中式电路图有其独特的优点。展开式电路图按元件的线圈、触 点划分为各自独立的交流电流、交流电压、直流信号等回路．凡属 于同一元件或继电器的电流、电压线圈及触点采用相同的文字。展
开式电路图中对每个独立回路，交流按U、V、W相序；直流按继电器动作顺序依次排列。识读展开式电路图时，对照每一回路右侧的文字说明，先交流后直流，由上而下，由左至右逐行识读。集中式、展开式电路图互相补充、互相对照来识读更易理解。 3．安装接线图 安装接线图是以电路原理为依据绘制而成，是现场维修中不可缺少的重要资料。安装图中各元件图形、位置及相互间连接关系与元件的实际形状、实际安装位置及实际连接关系相一致。图中连接关系采用相对标号法来表示。 二、识读电气图须知 1．学习掌握一定的电子、电工技术基本知识，了解各类电气设备的性能、工作原理，并清楚有关触点动作前后状态的变化关系。 2．对常用常见的典型电路，如过流、欠压、过负荷、控制、信号电路的工作原理和动作顺序有一定的了解。 3．熟悉国家统一规定的电力设备的图形符号、文字符号、数字符号、回路编号规定通则及相关的国标。了解常见常用的外围电气图形符号、文字符号、数字符号、回路编号及国际电工委员会(IEC)规定的通用符号和物理量符号(相关资料附后)。 4．了解绘制二次回路图的基本方法。电气图中一次回路用粗实线，二次回路用细实线画出。一次回路画在图纸左侧，二次回路画在图纸右侧。由上而下先画交流回路，再画直流回路。同一电器中不同部分(如线圈、触点)不画在一起时用同一文字符号标注。对接在不同回路中的相同电器，在相同文字符号后面标注数字来区别。 5．电路中开关、触点位置均在"平常状态"绘制。所谓"平常状态"是指开关、继电器线圈在没有电流通过及无任何外力作用时触点的状态。通常说的动合、动断触点都指开关电器在线圈无电、无外力作用时它们是断开或闭合的，一旦通电或有外力作用时触点状态随之改变。 三、识读电气图方法 1．仔细阅读设备说明书、操作手册，了解设备动作方式、顺序，有关设备元件在电路中的作用。