《电力电子技术》复习提纲
期末考试：
总成绩分配比例：平时10%+实验20%+期末70%
题型：填空、简答、计算、分析题（1308、1309）
第一章绪论
本章要点：1、电力电子技术概念。
2、电力变换的种类。
1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
2 电力变换的种类：
（1）交流变直流AC-DC：整流
（2）直流变交流DC-AC：逆变
（3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现
（4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制
3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术
4.电力电子技术的诞生1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管，1904年出现电子管，1947年美国著名贝尔实验室发明了晶体管。
5 电子技术分为信息电子技术与电力电子技术。信息电子技术主要用于信息处理，电力电子技术主要用于电力变换。
第2章电力电子器件
本章要点：1、电力电子器件的分类。
2、晶闸管的基本特性和主要参数（额定电流和额定电压的确定）。
3、全控型器件的电气符号。
复习参考：P42 2、3、4
1、电力电子器件一般工作在开关状态。
2、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，功率损耗主要为开关损耗。
3、电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。
4、按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件、复合型器件三类。
5、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动型和电流驱动型两类。
6、属于不可控器件的是电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管，属于全控型器件的是GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT ；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET，属于双极型器件的有电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR，属于复合型电力电子器件得有IGBT ；在可控的器件中，容量最大的是晶闸管，工作频
率最高的是电力MOSFET 。
7、电力二极管的工作特性可概括为承受正向电压导通，承受反向电压截止。
8、晶闸管的基本工作特性可概括为：承受正向电压且门极有触发电流则导通、反向电压则截止。
9、IGBT 的开启电压U GE （th ）随温度升高而略有下降，开关速度小于电力MOSFET 。
10、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。
11、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。
12、晶闸管通态平均电流I T(A V)与晶闸管实际承担电流的有效值之比为1:1.57。
第3章 整流电路
本章要点：
1、单相桥式全控整流电路（带电阻、阻感、反电动势负载）：主电路结构、工作原理、α移相范围、波形、参数计算、器件选型。
2、三相半波可控整流电路（带电阻、阻感负载）：同上。
3、三相桥式全控整流电路（带电阻、阻感负载）：同上。
4、变压器漏感对整流电路的影响（换相重叠角γ对Ud 的影响）。
5、整流电路有源逆变的定义、产生条件、失败原因。
复习参考:P50 例3-1 、P95 3、5、11、13、26、29、30
1、电阻负载的特点是电压和电流成正比且波形相同。
2、阻感负载的特点是流过电感的电流不能突变。
3、单相桥式全控整流电路中：带纯电阻负载时，α角移相范围为0~180O ，单个晶闸管所承受的最大正向电压
22 2；带阻感负载时，α角移相范围为0~90O ，单个晶闸管所承受的最大正
22；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。
42，晶闸管控制角α的最大移相范围是0~150o ，使负载电流连续的条件为o 30≤α（U2为相电压有效值)；带阻感负载时，移相范围为0~90o 。
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120o 。
6、三相桥式全控整流电路带电阻负载时，电路移相范围是0~120o ，使u d 波形连续的条件是o 60≤α。
72，随负载加重Ud 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥（1.5-2.5）T ，此时输出电压为Ud≈1.2U 2(U 2为相电压有效值，T 为交流电源的周期)。
8、逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为有源逆变。
9、在整流电路中，能够实现有源逆变的有：单相全波、三相桥式整流电路等（可控整流电路均可）。工作在有源逆变状态的条件是：（1）要有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压；（2）要求晶闸管的控制角α> 90O，使输出平均电压U d为负值。
10、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用大于60o小于120o的宽脉冲触发；二是用脉冲前沿相差60o的双窄脉冲触发。
11、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么？
答：（1）逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。
从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。
（2）逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。
（3）产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。
留出充足的换向裕量角β等。
12、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
第4章逆变电路
本章要点：1、四种换流方式；
2、电压型逆变电路的特点；
3、电流型逆变电路的特点；
4、单相电压型全桥逆变电路工作原理
5、三相电压型桥式逆变电路工作原理、波形、输出电压计算。
复习参考：P106 例4-1 、P118 1、2、3、4、5
1、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源逆变器与无源逆变器两大类。
2、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。
3、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。
4、当交流侧接在电网上称为有源逆变，当交流侧直接和负载连接时称为无源逆变
5、换流方式各有那几种？各有什么特点？
答：换流方式有4种：
（1）器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。
（2）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。
（3）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。
（4） 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。
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。
6、什么是电压型逆变电路？有什么特点？
答：直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。
电压型逆变电路的特点如下：
(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) 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,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。 7、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
答：在电压型逆变电路中，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。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
8、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 ，输出电流波形为方波。
第5章 直流-直流变流电路
本章要点：1、降压斩波电路：主电路结构、工作原理、波形、Uo 和Io 计算。
2、升压斩波电路：（同上）
3、升降压斩波电路、Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路：电路结构、工作原理、输入输出关系。
复习参考：P122 例5-1、P124 例5-3、P138 1、2、4、5、6
1、直流斩波电路完成的是直流到直流的变换。
2、直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波电路。
3、直流斩波电路有哪三种控制方式？简述其控制原理。
答：（1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间t on 称为脉宽调制。
（2）第二种调制方式为：保持开关导通时间t on 不变，改变开关周期，称为频率调制。
（3）第三种调制方式为：同时改变周期T 与导通时间t on 。使占空比改变，称为混合调制。
4、升压斩波电路的基本工作原理？
答：当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，设充电电流为I 1，
L 值很大，I 1基本恒定，同时电容C 向负载供电，C 很大，使电容器电压U 0基本不变，设V 处于通态的时间为t on ，在t on 时间内，电感L 上积蓄的能量为1on EI t ；当V 处于断态时，E 与L 同时向电容充电，并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为t off ，在t off 时间内L 释放的能量为O 1off (U -E)I t ，在一周期内L 积蓄的能量与释放的能量相等。可求得：O off
T U E t ，分析不难看出该斩波电路是升压斩波电路。
第6章交流—交流变流电路
本章要点：1、单相交流调压电路带电阻负载：主电路结构、工作原理、UoIoλ计算
2、交流调压电路的工作原理和控制对象。
3、交流调功电路的工作原理及控制对象。
4、单相交-交变频电路工作原理、输入输出特性。
复习参考：P161 2、3、4
1、改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。
2、单相交流调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为0~180O，随α的增大，Uo降低，功率因数λ降低。
3、晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压应和电容器预先充电电压相等。
4、把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路变频器由整流器、逆变器、中间直流环节、控制电路四部分构成。
5、单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由输出电流的方向决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据输出电流方向和输出电压方向是否相同决定的。
6、当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。
7、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？
答：:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
第7章PWM控制技术
本章要点：1、PWM控制基本原理、SPWM控制原理。
2、单相桥式PWM逆变电路的控制方法：单极性和双极性调制法的定义。
3、三相桥式PWM逆变电路的控制方法：双极性调制法。
4、载波比定义、异步调制和同步调制的定义及优缺点。
5、滞环比较方式的电流跟踪型PWM控制原理及特点。
复习参考：P184 1、3、5、6、9
1、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恒定的调制方式称为分段同步调制。
2、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。
3、PWM逆变电路的控制方法有计算法、调制法、跟踪控制法三种。其中调制法又可分为异步调制和同步调制两种。
第八章软开关技术
本章要点：1、硬开关和软开关的波形和定义
2、软开关分类及作用
复习参考：P195 1、2
1、根据电路中开关的零电压开通还是零流关断，软开关分成零电压开关和零电流开关。根据开关技术的发展
历史分：准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。
2、软开关和硬开关定义。
答：硬开关：开关过程中电压、电流均不为零，出现重叠，因此有显著的开关损耗，而且电压和电流变化速度很快，产生开关噪声。
软开关：通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗。同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，使得开关噪声也显著减小。
3、怎样才能实现安全无损耗软开关过程？
答：通过某种控制方式使开关器件开通时，器件两端电压uT首先下降为零，然后施加驱动信号Ug，器件的电流iT才开始上升；器件关断时，过程正好相反，即通过某种控制方式使器件中电流iT下降为零后，撤除驱动信号Ug，电压uT才开始上升，由于不存在电压和电流的交叠，开关损耗PT为零，实现安全无损耗软开关过程。
第9章电力电子器件应用的共性问题
本章要点：1、电力电子器件的驱动功能
2、电力电子器件的过电压和过电流保护措施
3、缓冲电路的作用、RCD缓冲电路的工作原理
4、电力电子器件的串并联使用问题及解决措施
复习要点：P206 2 、4、5、6
1、为扩大装置的容量，可采用串并联技术。试说明晶闸管直接串联时可能出现的问题。如何解决此问题？
答：晶闸管直接串联会存在静态分压不均和动态分压不均的问题。解决方法：尽量采用特性一致的晶闸管；
在晶闸管两端并联均压电阻解决静态分压不均；并联RC串联吸收电路解决动态分压不均。
第10章电力电子技术的应用（不作要求）
1单相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形图 2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的波形图
3三相半波不可控整流电路带电阻负载时的波形图o 0=α 4三相半波可控整流电路带电阻负载时的波形图（o 30=α）
5三相半波可控整流带电阻负载时的波形图（o 60=α）6带阻感负载时的波形图（o 60=α）
7三相桥式全控整流电阻负载时的工作情况（o 0=α）8带电阻负载时的工作情况（o 30=α）
9带电阻负载时的工作情况（o 60=α）