电机学
1、什么是直流电机
直流电机是实现机械能和直流电能之间相互转换的旋转电机。直流电机本质上是交流电机，
需要通过整流或逆变装置与外部电路相连接。常见的是采用机械换向方式的直流电机，它通过与电枢绕组一同旋转的换向器和静止的电刷来实现电枢绕组中交变的感应电动势、电流与电枢外部电路中直流电动势、电流间的换向。（实质是一台有换向装置的交流电机）
2、同步机和异步机的区别
同步电机定子交流电动势和交流电流的频率，在极对数一定的条件下，与转子转速保持严格的同步关系。同步电机主要用做发电机，也可以用作电动机，还可以用作同步调相机（同步
补偿机）。同步电机可以通过调节励磁电流来调节无功功率，从而改善电网的功率因数。
（同步电动机主要用于功率比较大而且不要求调速的场合。同步调相机实际上就是一台并联
在电网上空转的同步电动机，向电网发出或者吸收无功功率，对电网无功功率进行调节。）异步电机是一种转速与电源频率没有固定比例关系的交流电机，其转速不等于同步转速，但只要定转子极对数相等，无论转子转速如何，定、转子磁动势都以同步转速相对于定子同向
旋转，即二者总是相对静止。异步电机主要用作电动机，缺点是需要从电网吸收滞后的无功
功率，功率因数总小于1。异步电机也可作为发电机，用于风力发电场和小型水电站。
3、什么是电枢反应？直流电机是否有电枢反应？
对于同步电机来说，电枢反应是指基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响。直流电机也有电枢反应，是指电枢磁动势对励磁磁动势产生的气隙磁场的影响。
4、异步机的转子有那几种折合方式？
异步电机转子的折合算法主要包括频率折合和转子绕组折合，原则是保持转子基波磁动势不变，对定子侧等效。在进行这两种折合之前还有一个转子位置角的折合。
5、电动机为什么会转？
都是由于转子上的绕组受到了电磁力，产生拖动性电磁转矩而带动转子转动。
具体来说，同步电机是由于定子绕组通入三相对称电流，产生旋转磁场，相当于旋转磁极，
使得同步电动机转子磁极吸引而同步旋转。异步电动机是由于转子转速小于同步转速，转子与定子电流产生的旋转磁动势有相对运动，转子绕组切割磁感线，产生感应电动势，进而产生感应电流使得转子绕组受到安培力，产生电磁转矩，带动转子旋转。
6、直流机和异步机分别有哪几种调速方式？
异步电动机的调速方法：
（1）改变转差率调速，包括调压调速、转子串接电阻调速（只用于绕线转子电动机）。（2）变极调速（只用于笼型异步电动机）。
（3）变频调速（多用于笼型异步电动机）。
（变频调速性能最好，但价格比较高）
他励直流电动机的调速方法：
（1）电枢串接电阻调速（只能从基速向下调）。
（2）改变端电压调速（只能从基速向下调）。
（3）改变磁通调速（从基速向上调，弱磁升速）。
7、简述VVVF？V/F恒定，保持磁通不变，E恒定。电机的基本模型，比如定子的几个绕组，转子上的绕组以及相互间的磁通影响，大家请参看电力系统暂态分析派克变换的课件。
8、为什么我们要制定额定值，让系统和电机运行在额定状态下？
制定额定值是为了便于各种电气设备和电机的设计制造及其使用。系统和电机只有运行在额定状态下才能取得最佳的技术性能和经济效果。
9、有功的发出原理和计算方法以及无功的V形曲线。
对于同步发电机来说有功的发出是由于功角的存在，功角是空载电动势是相电压之间的夹
角，也可以看成是励磁磁动势与相电压等效合成磁动势之间的夹角。由于同步电机工作在发电状态时，功角大零，故励磁磁动势的等效磁极会吸引相电压等效合成磁动势的等效磁极，
通过磁场的耦合作用将转子的机械能转换成电能输出。
有功功率可以利用功角特性来进行计算。
同步发电机无功的V形曲线是负载时电枢电流和励磁电流的关系曲线，特点：有功功率越
大，V形曲线越高；每条V形曲线都有一个最低点；最低点是发电机运行工况的分界点，
左边是欠励（超前），右边是过励（滞后）。
V形曲线有助于工作人员了解发电机的运行工况，进而对发电机进行控制。
10、变压器和异步机参数的测试方法？分别在变压器的哪一侧做？
变压器的参数测试方法方法有短路试验和空载试验。短路试验通常在高压侧做，即在高压侧加压；空载通常在低压侧做，即在低压侧加额定电压。通过短路试验可以测得一次短路电流
为额定值时的一次短路电流、电压和短路损耗，由这三个量可以算出变压器折合到一次侧的
短路阻抗、短路电阻和短路电抗。通过空载试验可以测得对一次绕组施加额定电压时的一次
电压、二次电压、一次电流和输入功率，即空载损耗，由这四个量可以算得变比、励磁阻抗、
励磁电阻和励磁电抗。
异步电机的参数测试方法有堵转试验
（短路试验）和空载试验，均在定子侧加压。通过堵转
试验可以测得定子电流为额定值时的定子电压和短路损耗，进而由这三个量可以算出折合到
定子侧的短路阻抗、短路电阻和短路电抗。通过空载试验数据可以作出空载特性曲线
（空载
电压和空载损耗的关系曲线）
，进而可以求出机械损耗和铁耗，再利用额定电压下的试验数
据和短路试验所得的漏电抗求得励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗。11、电机有几种运行方式？怎样判断电机是运行在哪种方式下？电机运行的方式主要有发电机和电动机两种方式。
对于同步电机可以根据电磁功率或者功角的正负来判断其运行在哪种方式下。按发电机惯例，当电磁功率或者功角为正时同步电机为发电机，当电磁功率或者功角为负时同步电机为
电动机。
对于直流电机可以根据电磁功率的正负或者电枢电动势和电枢端电压的大小比较来判断其运行在哪种方式下。在发电机惯例下，当电磁功率为正时为发电机，当电磁功率为负时为电
动机。当电枢电动势大于电枢端电压时为发电机，
当电枢电动势小于电枢端电压时为电动机。
12、电机中哪几种电机有阻尼绕组和补偿绕组，它们分别的作用。凸极同步电机有阻尼绕组，直流电机有补偿绕组。
13、同步机的短路特性为什么是一条直线？因为短路的时候
k a k I F I F
,，又由于这时电枢磁动势是直轴去磁的，故有
k f a f I F F F F
11,，又因为短路时气隙磁动磁很小，磁路不饱和，可以看作线性的，故f k
f f I 故ＩI F ,1
，即短路特性是一条直线。如果励磁电流不加限制地增大，那么当磁
路出现饱和时，短路特性将不再是直线。
14、我们怎么测同步机的短路电抗？为什么引入普梯尔电抗？和实际电抗有什么区别？通过测空载特性曲线和零功率因数负载特性曲线来求电枢绕组漏电抗。
引入保梯电抗是为了
与漏电抗区别开来。由于用时间相矢量图进行理论分析时并没有考虑到转子绕组的的漏磁情况，所以实际测得的零功率因数负载特性曲线，在电压较高时，比理论上的零功率因数曲线
要低，使得测得的电抗比实际值大。
15、直流电机启动的电阻设置的原因？看看电机学试验的相关内容。
直流电机起起动时在电枢回路中串入电阻是为了限制起动电流。
16、电机的功率流程，包括各种电机做发电和电动时功率的流向和损耗。
同步电动机的功率流程：从电源输入的电功率，减去定子绕组的铜耗得到电磁功率；电磁功率再减去空载损耗得到电机轴上输出的机械功率。
三相异步电动机的功率流程：交流电源输入的有功功率，减去定子铜耗，再减去定子铁铁耗，得到电磁功率；电磁功率减去转子铜耗得到机械功率；机械功率再减去机械损耗和附加损耗
得到输出功率，即电动机转轴上能够输出给机械负载的机械功率。P238
并励直流发电机的功率流程：输入的机械功率，减去空载损耗得到电磁功率；电磁功率减去电枢回路铜耗，再减去励磁回路铜耗得到发电机输出的电功率。
并励直流电动机的功率流程：输入的电功率减去励磁回路铜，再减去电枢回路铜耗，得到电磁功率；电磁功率再减去空载损耗得到输出的机械功率。
17、串励直流电机能否空载启动？P313还有并励和串励的区别？
不能。因为串励电动机在轻载时，电磁转矩较小，电枢电流很小，气隙磁通值很小，转速就
已经很高，如果理想空载的话，转速就会趋于无穷大，所以不允许空载启动，以防发生危险
的飞车现象。
并励和串励的区别主要是结构和机械特性的区别。并励的励磁绕组和电枢绕组并联，而串励的励磁绕组和电枢绕组串联。并励的机械特性是硬特性，转速随电磁转矩的增大变化很小；
串励的机械特性是软特性，转速随电磁转矩的增加迅速下降。
（机械特性是指转速和电磁转矩之间的关系。他励的机械特性是硬特性，复励电动机的机械特性介于并励和串励电动机特性之间，因而具有串励电动机起动性能好的优点，而没有空载转速极高的缺点。）
18、同步电动机和异步电动机的选择原则
在不需要调速的大功率场合或者要求改善功率因数的场合选择同步电动机，在需要调速并且对功率因数要求不高的场合选用异步电动机。
19、双相异步电机如何运行？单相异步电机如何运行？
20、变压器能变换什么物理量。
可以变电压、变电流、变阻抗、变相位。
21、凸极同步发电机突然失去励磁后会有什么变化
还有凸极电磁功率，可以带小负载，但是重栽时会失步。22、变压器等效电路和实际的区别磁耦合关系变到电路问题，原副边等效
23、异步机s=0什么意思？什么是异步机同步转速？异步机与同步机构造上区别？同步机分类？P121分别用于什么场合？永磁电机是同步还是异步？在实际运行中，异步机s=0的情况不可能发生，
因为如果s=0则转速与同步转速相等，
转子
与旋转磁动磁相对静止，
转子绕组不再切割磁感线，不再产生感应电流，
也就不会再受安培
力的作用而转动。在实际运行中，异步电动机空载时，由于转速非常接近同步转速，故s
约等于0.
异步机的同步转速是指电源的频率。异步机与同步机的构造区别主要在于转子上。
同步机按
转子结构分类分为凸极和隐极，
凸极电机用于转速不高的场合，如水轮发电机；隐极电机主
要用于转速较高的场合，如汽轮发电机。永磁电机是同步机（异步机的励磁由定子电流提供）。
24、同步电动机与异步电动机相比较的优缺点
同步电动机主要应用在一些功率比较大而且不要求调速的场合。优点是可以通过调节励磁电
流来改善电网的功率因数，缺点是不能调速。异步电动机优点是可以调速，
能够广泛应用于多种机械设备和家用电器。
缺点是需要从电网
吸收滞后的无功功率，难以经济地在较宽广的范围内平滑调速。
25、一个同步发电机,接对称负载,转速恒定,定子侧功率因数和什么有关?接无限大电网和什
么有关?
跟电机的内阻抗和外加负载性质有关（内功率因数解，P134）；跟励磁电流与原动机转矩有
关。
26、同步发电机怎么调有功无功。调无功时有功怎么变化？同步发电机并联运行时，
通过调节原动机的拖动转矩，
进而改变发电机的输入功率来调节有
功功率；通过调节励磁电流来调节无功功率。调节无功功率时，有功率不会发生变化，
但调
节有功功率时无功功率也将发生变化。27、变压器原理
变压器的工作原理是电磁感应定律。
28、异步电动机所带负载增大，转速、定子转子的相关参数怎么变化（感应电动势等）
转速低，定子流增大，转子电流增大，电动势增大
(22'
2
11
,E s k E E E U e S
，s 增大)
29、并联合闸四个基本条件
并联合闸时发电机与电网电压应满足以下四个条件：（1）幅值相等，波形一致；（2）频率相等；（3）相位相同；（4）相序一致。
30、直流电动机优点：
直流电动机的优点：具有优良的调速性能，调速范围宽，精度高，平滑性好，且调节方便，
还具有较强的过载能力和优良的起动、制动性能。
（缺点：换向困难，维修量大，成本较高中。）
31、异步电机能否发电,怎样启动？
异步电机可以发电，用于风力发电场和小型水电站。
异步电机要用于发电机时，可以先按异步电动机来起动，然后再依次通过减负载，降电压来使转速增大，直到大于同步转速。
32、异步机的绕线分为哪几种方式？
笼型绕组和绕线型绕组。
33、什么条件下会产生旋转磁场？
由于每个脉掁磁动势都可以分解为一个正转的旋转磁动势和一个反转的旋转磁动势，在大小和相差合适的情况下，两相及以上的脉振磁动势都可以合成得到旋转磁动势。
34、鼠笼电机，三线绕组去掉一相后是否还能转？家里的电风扇是几相？
可以，两相。
35、变压器的等值电路有哪四个参数？怎样通过试验获得？
短路电阻、短路电抗、励磁电阻、励磁电抗。短路电阻和短路电抗可以通过短路试验得到，
励磁电阻和励磁电抗可以通过空载试验得到。（具体见10）
36、同步电动机和负载相连，功率因数由什么决定？和无穷大电网连接，功率因数由什么
决定？
见25
37、理想变压器原边接一个220V有效值的交流电源，串接一个10欧姆的电阻，问副边短路和开路下，原边电流各是多少？
短路时是22A，开路时是0。
38、电机（同步电机、异步电机）的电枢磁动势是如何产生的？
电机带负载时，电枢绕组中流过的电流产生的。
39、异步电机什么情况下可以作为发电机，转速有什么要求？异步发电机的转子转速能不
能无限增大，为什么？
异步电机作为发电机时主要用于风力发电场和小型水电站，转速要大于同步转速。
异步发电机的转子转速不能无限增大，因为异步电机的转速大于同步转速时是工作于发电机
状态，如果转速无限增大，就有可能出现“飞车”现象，损坏设备，还可能影响人身安全。
40、异步电机的等效电路是怎样的？
异步电机堵转时的T型等效电路有六个参数，定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗
（都是折合后）、励磁电阻、励磁电抗。而旋转时的T型等效电路与堵转时相比，在转子回
路中多一个与转子旋转相关的附加电阻，代表机械功率。
41、通过什么手段将异步电机等效成电路表示？
在保持转子基波磁动势不变，对定子侧等效的情况下对异步电机的转子进行位置角折合、频率折合和绕组折合，把转子侧的参数都折合到定子侧就可以将异步电机等效成电路来表示
了。
42、电机的励磁有什么作用？
产生磁场以实现机电能量转换。
43、一个有关电机保护的问题：电机在什么情况下需要切断运行？
电机在失步或出现飞车现象的时候需要切断运行。如发生短路故障后，故障线路切除较晚，
使同步发电机与系统之间失去同步，这时候应该将电机切断运行。
电力电子
1.普通晶闸管的导通条件及关断方法
导通条件：阳极承受正压，并且有门极触发信号。
关断方法：给晶闸管加反向电压；或者减小流过晶闸管的电流，使其电流小于维持电流。
2.如何选用晶闸管（电流定额、电压定额）
电压定额选为正常工作峰值电压的2~3倍；电流定额（通态平均电流）选为正常使用电流平均值的 1.5~2.0倍。
3.门极关断晶闸管（GTO）与普通晶闸管相似，但结构上把阴极宽度减薄并采用台式结
构，因而通过在门极加反压就能关断，但是GTO晶闸管也还存在一些问题：P19 （1）关断门极电流大
（2）Du/dt能力差，需缓冲电路
（3）通态电压高（导致器件冷却困难）
4.功率场效应管（MOSFET）的特点：P23
（1）压控器件，驱动简单
（2）多子导电器件，开关频率高
（3）电阻率具有正的温度系数，器件容易并联运行
（4）无二次击穿
（5）适合于低压、小功率、高频的应用场合
（6）高压器件的导通电阻大25
5.绝缘栅双极性晶体管（IGBT）的特点：P27
（1）具有MOSFET（功率场效应管）和BJT（功率晶体管）的优点
（2）开关频率高
（3）导通压降低
（4）驱动简单
（5）容易并联
（发展方向：开关时间缩短，通态压降减小，高压、大电流）
6.变压器漏抗对整流电路的影响
由于变压器漏感的存在，电流换向不可能在瞬间完成，输出电位不能马上跳到新导通的那相
电位上，致使输出平均电压下降。换相过程对应的时间用电角度表示即换相重叠角，致使输出电压的下降称为换相压降。
7.产生有源逆变的条件
（1）直流侧一定要有一个直流电动势源；
（2）要求晶闸管的控制角大于pi/2
8.逆变失败的原因：P66
（1）触发脉冲丢失或延时
（2）晶闸管失去正向阻断的能力
（3）电源电压缺相或消失
（4）逆变角过小
9.晶闸管触发电路对触发信号的要求：P70
（1）触发信号应有足够的幅值，不能太大，也不能太小
（2）触发信号的宽度至少要大于晶闸管的开通时间
（3）为使器件迅速导通，并提高承受di/dt的能力，触发脉冲电流应有一定的上升率
（4）为减少门极损耗，晶闸管的触发信号都采用脉冲方式
10.晶闸管触发电路的基本组成部分：P71
（1）同步信号的产生部分
（2）移相触发脉冲产生的部分
（3）触发脉冲的功率放大与隔离输出部分
11.GTO晶闸管对门极驱动电路的要求：P82
（1）门极开通电路
要求门极开通信号有足够的幅值和上升沿，以实现强触发，减小开通时间和开通损耗。要求门极开通脉冲由高幅值短脉冲和低幅值长脉冲组成，以保证在导通期间连续提供门极电流。
（2）门极关断电路
门极关断电路的电压值要足够大，关断电流上升率有一定的要求，关断脉冲的宽度应大于关断时间与尾部时间之和。
（3）门极反偏电路
为了防止du/dt过大引起误触发，要设置反偏电路。
12.IGBT和功率MOSFET对驱动电路的要求：P88
（1）门极电压最高绝对值小于20V
（2）门极阈值电压为 2.5~5V
（3）用小内阻的驱动源，以保证U（GE）有足够陡的前沿
（4）驱动正电平的选择：U（GE）越高，通态与开关损耗越小，但短路电流越大，一般取12~15V
（5）关断过程中为了加快关断速度，一般取U（GE）为－5~－10V
（6）门极电阻对开关速度影响很大，门极电阻越大，开关损耗越大，门极电阻越小，关断尖峰电压越高（应取合适值）
（7）控制电路与驱动电路应隔离
（8）简单实用，有保护，抗干扰强
13.电力电子器件的缓冲电路用来减小器件在开关过程中产生的过压、过流、过热、du/dt
和di/dt，确保器件安全可靠运行。说出几种典型的缓冲吸收电路及其用途：P91
关断缓冲吸收电路：
（1）电容吸收电路（开通损耗大）
（2）RC阻容吸收电路：广泛应用于大功率二极管、晶闸管和MOSFET的过压吸收。
（3）充放电式RCD缓冲电路：应用于GTO和功率晶体管BJT
（4）箝位工RCD缓冲电路：适用于高频的IGBT器件
（5）无损缓冲吸收电路（既有充放电RCD的缓冲作用，又能实现能量回收）
开通缓冲吸收电路
14.电压型逆变器（VSI）与电流型逆变器（CSI）的比较：P116
（1）电压型逆变器：恒压源（大电容相当于恒压源）；180度导电制；器件只承受正向电压；需要反并联二极管。
（2）电流型逆变器：恒流源（大电感）；120度导电制；器件要受正反向电压。
（3）每相电压、电流的波形都不同。
15.什么是脉宽调制（PWM）技术
根据作用于惯性环节的相等原理，用幅值相同、宽度不等的脉冲来等效正弦波的技术。
16.为什么要PWM？
因为方波逆变器存在谐波大、动态响应差、电源侧功率因数低、控制电路复杂、成本高等问
题，而PWM逆变器具有谐波小、动态响应快、电源侧功率因数高、控制电路简单、成本低
等优点。
17.正弦电压脉冲宽度调制SPWM的优缺点：P119
优点：（1）消除谐波效果好；（2）既可以调频，又可以调压，因而动态响应快；（3）调整装置的功率因数提高了。
缺点：（1）由于元件开关次数增多，因此开关损耗大；（2）SPWM直流电源电压利用率低。18.正弦电压PWM控制方式有模拟电路、数字电路、大规模集成电路。其中数字电路方式
有三种方法：自然采样法、规则采样法、直接PWM法。
19.电流型逆变器PWM与电压型PWM的区别：P134
（1）是把电流波形进行脉宽调制。
（2）目的主要是为了减小低速运行时的脉动转矩，主要消除低次的高次谐波，而电压型逆
变器除了尽量消除较多高次谐波外，还要调压和提高动态响应。
（3）在120度宽的电流方波中间60度范围内不允许进行PWM
（4）半周期内脉冲宽度之和还保持120度。
20.为什么电流型逆变器PWM在120度宽的电流方波中间60度范围内不允许进行PWM：
P135
如果电流型逆变器PWM在120度宽的电流方波中间60度范围内进行PWM，就会产生逆变器一个支臂直通的现象，会造成直流电源短路，这是不允许的。
21.多重化技术解决什么问题？
由于PWM技术管子开关频率高，损耗大，大容量逆变器PWM无法使用，但电机要求消谐波，故采用多重化技术来改善大容量逆变器的输出波形，减少谐波分量，使波形尽量接近正弦波。
22.什么是PWM，简述电压，电流PWM的异同，电压电流逆变的异同。
PWM技术是根据作用于惯性环节的冲量相等原理，用幅值相同、宽度不等的脉冲来等效正
弦波的技术。
电压、电流PWM的调制原理是一样的，并且都是为了消除滤波，它们的区别见19。
电压、电流逆变器的异同见14。
23.什么是电力电子？
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的
技术。电力电子技术主要用于电力变换。
24.半控器件和全控器件的主要差别？
半控器件只可用门极信号控制开通而不能关断，全控器件既可以用门极信号控制开通，也能用门极信号控制关断。
25.换相压降怎么产生的
见6
26.设计电流型逆变器带异步电机需要注意什么？（导通角120度，有续流回路）
电流型逆变器在换相时产生尖峰电压、对晶闸管和二极管的耐压要求较高，对电动机绝缘也有一定的影响，所以设计时要注意采取电压限幅的措施。此外，还要注意无功功率处理电路
的设计，为无功电流提供路径。
27.晶闸管整流电路带纯电阻负载的电源侧功率因数如何？为什么？
电源侧功率因数是感性的，这是由于晶闸管控制角的存在，使得电源的电流滞后于电压，故对外呈感性，并且由于交流电源带整流电路工作时，通常情况下输入电流不是正弦波，产生电流畸变因数，使得功率因数较低。
28.PWM的目的？
减小谐波、改善动态响应、提高电源侧功率因数、简化控制电路、降低成本。
29.整流电路中,用二极管比用晶闸管功率要大吗?
采用不控整流没有控制角的影响，与采用晶闸管相比可以改善功率因数，因此在视在功率相等的情况下采用二极管比用晶闸管功率应该要大。
30.电流逆变的优点，缺点，关于四象限
优点：输出电压波形接近正弦波（由于高次谐波电流被电机转子磁动势基本平衡掉了）；直流环节串大电感，在维持电流方向不变情况下，逆变桥和整流桥可以改变极性，因而可以进行四象限运行；适于单机频繁加减速运行；进行电流控制时比电压型逆变器动态性能好。
缺点：输出的正弦波电压上有由于元件换相引起的毛刺；低频时有转矩脉动现象。
31.IGBT比大功率晶体管有什么优点？
开关频率高、时间短，没有二次击穿现象，控制功率小，元件容易并联运行。（即MOSFET 的优点）
32.SPWM怎么产生，三角波和正弦波幅值哪个大？
通过正弦调制波和载波三角波的大小比较来产生幅值相同、宽度不等的脉冲来等效正弦波。
为了输出波形不发生畸变，三角波的幅值应大于等于正弦波幅值。
33.交交变频和交直交变频的区别？交直交变频频率怎么控制？
交交变频是从交流电源通过变频器直接变为另一频率可调的交流电，而交直交变频是把工频交流电先通过整流器整流成直流，然后再通过逆变器把直流逆变成为频率可调的交流电。
交直交变频电路中，如果使用的是方波逆变器，则通过改变逆变器中元件导通与关断频率的
快慢，就能改变输出交流电频率的高低（改变直流环节电压的高低，就能调节交流输出电压幅值的大小）；如果使用的是PWM逆变器，可以通过改变正弦控制波的频率来改变输出电
压的频率。
34.PWM是什么物理意义？斩波器是否用到PWM? 为什么要等效成正弦波？
PWM技术是根据作用于惯性环节的冲量相等原理，用幅值相同、宽度不等的脉冲来等效正
弦波的技术。主要是为了消除谐波。
斩波器是直流高压器，没有用到PWM。
等效成正弦波是因为方波的谐波强，用于驱动异步电动机时会产生6K次脉动转矩，当脉动频率和电机自然频率相近时，容易引起共振，很难得到稳定的低速运行。
35.在电压型PWM中，是怎么实现同时调频和调压的？P118
由于PWM是通过正弦调制波和载波三角波的大小比较来实现用幅值相同、宽度不等的脉冲来等效正弦波的，因此要想改变逆变器输出电压基波幅值大小以及频率高低，只要改变正弦
调制波的幅值及频率就可以。
36.IGBT的开关频率P29
一般为18到20kHz
37.大功率晶体管正向安全工作范围受哪些条件限制？P21
安全区大体分为四个区，第一区受集电极电流大小限制，第二区受管子耗散功率限制，第三区受二次击穿限制，第四区受管子一次击穿电压限制。
38.第三道题李永东老师问的，PWM都有哪些？不太理解问的是什么……接着李老师问我
知道什么是PWM吗？马上回答是根据伏秒积面积等效原理，用幅值相等、宽度不等的
脉冲等效正弦波，主要目的是消谐波。最后在提示下说出了正弦电压PWM（SPWM）、正弦电流PWM、直流PWM。期间我还问李老师多重化技术算PWM吗？他说不算……（PWM有电压型逆变器PWM，正弦电流PWM，正弦磁链PWM，优化PWM，电流型逆变器PWM。其中优化PWM着重消除低次谐波，更高次数谐波可通过滤波电路解决。）39.DC/DC变换电路温升过高怎么回事，怎么办
40.整流和逆变都会引起电网谐波污染，请问为什么电网（电源侧）会被污染。（博）
因为交流电源带整流电路工作时，通常输入电流不是正弦波，而逆变时由于逆变角的影响，
输出到电网侧的交流电也不是正弦波，都有谐波存在，故电网会被污染。
41.整流过程中的换向会引起什么变化？
由于变压器漏感的存在，电流换向不可能在瞬间完成，输出电位不能马上跳到新导通的那相
电位上，致使输出平均电压下降。
42.吸收式RCD的原理，应用
原理：当器件关断时，电源经二极管向电容充电，由于二极管的正向导通压降很小，所以关
断时的过压吸收效果与电容吸收电路相当。当器件开通时，电容通过电阻放电，限制了器件中的开通尖峰电流。
主要应用于开关频率不太高的GTO和大功率晶体管。
43.晶闸管整流电路带纯电阻负载为什么电路对外表现感性
这是由于晶闸管控制角的存在，使得电源的电流滞后于电压，故对外呈感性。
前沿 在大二学习模电之后，这学期我们开始接触电力电子器件和多种变换器。其中包括直流变直流，无源逆变电路，整流和有源逆变电路，交流变交流电路，软开关变换器。电力电子技术（Power Electronics Technology）是研究电能变换原理及功率变换装置的综合性学科，包括电压、电流、频率和波形变换，涉及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。电力电子技术与信息电子技术的主要不同就是效率问题，对于信息处理电路来说，效率大于15%就可以接受，而对于电力电子技术而言，大功率装置效率低于85%还是无法忍受。目前能源问题已是我国面临的主要问题之一，提高电源变换效率是电力电子工程师主要任务. 电力电子器件及应用 电力电子器件特点：1.具有较大的耗散功率2.工作在开关状态3.需要专门驱动电路来控制4.需要缓冲和保护电路。我们在本章学习了功率二极管，场效应二极管，电力二极管，IGBT . 可控整流器与有源逆变器： 主要内容： 整流器的结构形式、工作原理，分析整流器的工作波形，整流器各参数的数学关系和设计方法;整流器工作在逆变状态时的工作原理、工作波形。变压器漏抗对整流器的影响、整流器带电动机负载时的机械特性、触发电路等内容。 学习重点包括： (1) 学习不同型式整流电路的工作原理，波形分析与数值计算、各种负载对 整流电路工作情况的影响。 (2) 变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、换相重叠角等概念， 并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况的影响。 (3) 掌握产生有源逆变的条件、逆变失败及最小逆变角的限制等。 (4) 熟悉锯齿波移相触发电路的原理，建立同步的概念，掌握同步电压信号的 选取方法。 交-交变换器： 主要内容： 晶闸管单相和三相交流调压器；全控型器件的交流斩波电路；交-交变频器；交-交(AC-AC)变换器的应用。 交流调压电路通常由晶闸管组成，用于调节输出电压的有效值。与常规的调压变压器相比，晶闸管交流调压器有体积小、重量轻的特点。其输出是交流电压，但它不是正弦波形，其谐波分量较大，功率因数也较低。 控制方法： (1) 通断控制。即把晶闸管作为开关，通过改变通断时间比值达到调压的目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于有较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 (2) 相位控制。它是使晶闸管在电源电压每一周期中、在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻可达到调压的目的。 基本结构和工作原理
1、电力电子技术的概念：所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。 2、电力电子技术的诞生是以 1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。 3、晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对 晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。4、70年代后期，以门极可关断晶闸管（ GTO ）、电力双极型晶体管（ BJT ）和电力场效应晶 体管（Power-MOSFET ）为代表的全控型器件迅速发展。 5、全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。 6、把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在一起，构成电力电子集成电路（ PIC ）。 第二章 1、电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是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。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆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、电力电子器件的功率损耗 3、电力电子器件的分类 （1）按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件：?主要是指晶闸管（Thyristor ）及其大部分派生器件。 ?器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。◆全控型器件：?目前最常用的是 IGBT 和Power MOSFET 。 通态损耗断态损耗开关损耗 开通损耗关断损耗
?通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。 ◆不可控器件：?电力二极管（Power Diode）?不能用控制信号来控制其通断。（2）按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型：?通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。 ◆电压驱动型 ?仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控 制。 （3）按照驱动信号的波形（电力二极管除外） ◆脉冲触发型 ?通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控 制。 ◆电平控制型 ?必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件 开通并维持在导通状态或者关断并维持在阻断状态。 4、几种常用的电力二极管：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管 肖特基二极管优点在于：反向恢复时间很短（10~40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管；因此， 其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。 弱点在于：当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此 多用于200V以下的低压场合；反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。 5、晶闸管除门极触发外其他几种可能导通的情况 ◆阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应◆阳极电压上升率du/dt过高 ◆结温较高◆光触发
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日
中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。
一、填空题 1、对SCR 、TRIAC 、GTO 、GTR 、Power MOSFET 、这六种电力电子器件，其中要用交流 电压相位控制的有SCR TRIAC 。可以用PWM 控制的有GTO GTR Power MOSFET IGBT;要用电流驱动的有SCR TRIAC GTO GTR (准确地讲SCR 、TRIAC 为电流触发型 器件)，要用电压驱动的有Power MOSFET IGBT ；其中工作频率最高的一个是Power MOSFET ，功率容量最大的两个器件是SCR GTR;属于单极性的是Power MOSFET;可能发生 二次击穿的器件是GTR,可能会发生擎住效应的器件是IGBT ；属于多元集成结构的是Power MOSFET IGBT GTO GTR 。 2、SCR 导通原理可以用双晶体管模型来解释，其触发导通条件是阳极加正电压并且门极有触发电流，其关断条件是阳极电流小于维持电流。 3、GTO 要用门极负脉冲电流关断，其关断增益定义为最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值的比即off β=ATO GM I I ，其值约为5左右,其关断时会出现特殊的拖尾 电流。 4、Power MOSFET 通态电阻为正温度系数；其定义式为= |DS DS U GS I ≥0，比较特殊的是器件体内有寄生的反向二极管，此外，应防止其栅源极间发生擎住效应。 5、电力二极管额定电流是指最大工频正弦半波波形条件下测得值，对于应用于高频电力电子电路的电力二极管要用快恢复型二极管，但要求其反向恢复特性要软。 6、在电力电子电路中，半导体器件总是工作在开关状态，分析这类电路可以用理想开关等效电路；电力电子技术的基础是电力电子器件制造技术，追求的目标是高效地处理电力。 7、硬开关电路的电力电子器件在换流过程中会产生较大的开关损耗，主要原因是其电压波形与电流波形发生重叠，为了解决该缺陷，最好使电力电子器件工作在零电压开通，零电流关断状态；也可采用由无源元件构成的缓冲技术，但它们一般是有损耗 的。 8、电力电子电路对功率因数的定义与线性电路理论的定义在本质上的差别是有基波因数。 9、交流调压电路采用由两个SCR 反并联接法组成交流开关作为控制，若交流电路的大感性 负载阻抗角为80度，则SCR 开通角的移相范围80度到180度。 10、SCR 三相全控变流电路带直流电动机负载时，其处于整流状态时触发角应满足小于90度 条件；其处于有源逆变状态时触发角应满足大于90度 条件；SCR 的换流方式都为电网 换流。 11、有源逆变与无源逆变的差异是交流侧接在电网上还是接在负载上；加有续流二极管的任何整流电路都不能实现有源逆变的原因是负载被二极管短路不能产生负电压。逆变角的定义是α>90度时的控制角βπα=- 12、电压源逆变器的输出电压是交流方 波；其逆变桥各臂都要反并联 二极管。 13、SPWM 的全部中文意思是正弦脉冲宽度调制，这种技术可以控制输出交流的大小；产 生SPWM 波的模拟法用自然采样法。而计算机则采用规则采样法。 14、单端正激式DC/DC 变换电路要求在变压器上附加一个复位 绕组，构成磁复位 电路； 反激式DC/DC 变换电路与Buck-Boost 直流斩波器类似。 15、肖特基二极管具有工作频率高 ，耐压低 的应用特点。肖特基二极管具有反向恢复时间短，正向压降小，耐压低，效率高等特点。 16、GTR 关断是工作点应在 截止 区，导通时工作点应在 饱和 区；它有可能因存在 二 次击穿而永久失效的缺陷。
电机学 1、什么是直流电机 直流电机是实现机械能和直流电能之间相互转换的旋转电机。直流电机本质上是交流电机， 需要通过整流或逆变装置与外部电路相连接。常见的是采用机械换向方式的直流电机，它通过与电枢绕组一同旋转的换向器和静止的电刷来实现电枢绕组中交变的感应电动势、电流与电枢外部电路中直流电动势、电流间的换向。（实质是一台有换向装置的交流电机） 2、同步机和异步机的区别 同步电机定子交流电动势和交流电流的频率，在极对数一定的条件下，与转子转速保持严格的同步关系。同步电机主要用做发电机，也可以用作电动机，还可以用作同步调相机（同步 补偿机）。同步电机可以通过调节励磁电流来调节无功功率，从而改善电网的功率因数。 （同步电动机主要用于功率比较大而且不要求调速的场合。同步调相机实际上就是一台并联 在电网上空转的同步电动机，向电网发出或者吸收无功功率，对电网无功功率进行调节。）异步电机是一种转速与电源频率没有固定比例关系的交流电机，其转速不等于同步转速，但只要定转子极对数相等，无论转子转速如何，定、转子磁动势都以同步转速相对于定子同向 旋转，即二者总是相对静止。异步电机主要用作电动机，缺点是需要从电网吸收滞后的无功 功率，功率因数总小于1。异步电机也可作为发电机，用于风力发电场和小型水电站。 3、什么是电枢反应？直流电机是否有电枢反应？ 对于同步电机来说，电枢反应是指基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响。直流电机也有电枢反应，是指电枢磁动势对励磁磁动势产生的气隙磁场的影响。 4、异步机的转子有那几种折合方式？ 异步电机转子的折合算法主要包括频率折合和转子绕组折合，原则是保持转子基波磁动势不变，对定子侧等效。在进行这两种折合之前还有一个转子位置角的折合。 5、电动机为什么会转？ 都是由于转子上的绕组受到了电磁力，产生拖动性电磁转矩而带动转子转动。 具体来说，同步电机是由于定子绕组通入三相对称电流，产生旋转磁场，相当于旋转磁极， 使得同步电动机转子磁极吸引而同步旋转。异步电动机是由于转子转速小于同步转速，转子与定子电流产生的旋转磁动势有相对运动，转子绕组切割磁感线，产生感应电动势，进而产生感应电流使得转子绕组受到安培力，产生电磁转矩，带动转子旋转。 6、直流机和异步机分别有哪几种调速方式？ 异步电动机的调速方法：
1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。 2.解释什么是整流、什么是逆变。 3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。 4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。 6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量） 7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44） 8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪 9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化（P45） 10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。 11.保证电流连续所需电感量计算。 12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算） 13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。 14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图（P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。
15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。 16.为什么会有换相重叠角换相压降和换相重叠角计算。 17.什么是无源逆变什么是有源逆变 18.逆变产生的条件。 19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定公式。 做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。 20.四种换流方式，实现的原理。 21.电压型、电流型逆变电路有什么区别这两个图要会画。 22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。 24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点 做题，P138 2 3题，非常重要。 25.什么是PWM,SPWM。 26.什么是同步调制什么是异步调制什么是载波比，如何计算 27.载波频率过大过小有什么影响 28.会画同步调制单相PWM波形。 29.软开关技术实现原理。
电力电子技术总结标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
1、电力电子技术的概念：所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。 2、电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。 3、晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。 4、70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO ）、电力双极型晶体管（BJT ）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET ）为代表的全控型器件迅速发展。 5、全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。 6、把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在一起，构成电力电子集成电路（PIC ）。 第二章 1、电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是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。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆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、电力电子器件的功率损耗 3、电力电子器件的分类 （1）按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件：主要是指晶闸管（Thyristor ）及其大部分派生器件。 器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。 ◆全控型器件：目前最常用的是 IGBT 和Power MOSFET 。 通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。 ◆不可控器件： 电力二极管（Power Diode ） 不能用控制信号来控制其通断。 （2）按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型 ：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。 ◆电压驱动型 仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。 （3）按照驱动信号的波形（电力二极管除外 ） ◆脉冲触发型 通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。 ◆电平控制型 必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在导通状态或者关断并维持在阻断状态。 4、几种常用的电力二极管：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管 通态损耗 断态损耗 开关损耗 开通损耗 关断损耗
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩:
摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流
目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)
4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9)
1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计
2016 电力电子技术 作业：第二章总结 班级：XXXXXX学号：XXXXXXX姓名：XXXXXX
第二章电力电子器件总结 1.概述 不可控器件——电力二极管(Power Diode) GPD FRD SBD 半控型器件——晶闸管(Thyristor) FST TRIAC LTT 典型全控型器件GTO GTR MOSFET IGBT 其他新型电力电子器件MCT SIT SITH IGCT 功率集成电路与集成电力电子模块HVIC SPIC IPM 1.1相关概念 主电路(Main Power Circuit):在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路? 电力电子器件(Power Electronic Device)是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件? 1.2特点 电功率大,一般都远大于处理信息的电子器件? 一般都工作在开关状态? 由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路(主要对控制信号进行放大)? 功率损耗大,工作时一般都需要安装散热器? 通态损耗,断态损耗,开关损耗(开通损耗关断损耗) 开关频率较高时,可能成为器件功率损耗的主要因素? 电力电子器件在实际应用中的系统组成 一般是由控制电路?驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统? 关键词电力电子系统电气隔离检测电路保护电路三个端子 1.3电力电子器件的分类 按能够被控制电路信号控制的程度不同可分为半控型器件(开通可控,关断不可控) 全控型器件(开通,关断都可控) 不可控器件(开通,关断都不可控) 按照驱动信号的性质不同可分为电流驱动型电压驱动型 按照驱动信号的波形(电力二极管除外)不同可分为脉冲触发型电平控制型 按照载流子参与导电的情况不同可分为单极型器件(由一种载流子参与导电) 双极型器件(由电子和空穴两种载流子参与导电)复合型器件(由单极型器件和双极型器件集成混合而成,也称混合型器件) 关键词控制的程度驱动信号的性质?波形载流子参与导电的情况工作原理基本特性主要参数2不可控器件——电力二极管(Power Diode) 2.1结构与工作原理 电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的? PN节(PN junction):采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结? N型半导体(N为Negative的字头,由于电子带负电荷而得此名):即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体? P型半导体(P为Positive的字头,由于空穴带正电而得此名):即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体? 正向电流IF :当PN结外加正向电压(正向偏置)时,在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流? 反向截止状态:当PN结外加反向电压时(反向偏置)时,反向偏置的PN结表现为高阻态,几乎没有电流流过的状态? 反向击穿:PN结具有一定的反向耐压能力,但当施加的反向电压过大,反向电流将会急剧增大,破坏PN 结反向偏置为截止的工作状态?雪崩击穿齐纳击穿(可以恢复) 热击穿(不可恢复) P-i-N结构
清华大学复试电机学电力电子问题总结 1、什么是直流电机直流电机是实现机械能和直流电能之间相互转换的旋转电机。直流电机本质上是交流电机，需要通过整流或逆变装置与外部电路相连接。常见的是采用机械换向方式的直流电机，它通过与电枢绕组一同旋转的换向器和静止的电刷来实现电枢绕组中交变的感应电动势、电流与电枢外部电路中直流电动势、电流间的换向。（实质是一台有换向装置的交流电机） 2、同步机和异步机的区别同步电机定子交流电动势和交流电流的频率，在极对数一定的条件下，与转子转速保持严格的同步关系。同步电机主要用做发电机，也可以用作电动机，还可以用作同步调相机（同步补偿机）。同步电机可以通过调节励磁电流来调节无功功率，从而改善电网的功率因数。（同步电动机主要用于功率比较大而且不要求调速的场合。同步调相机实际上就是一台并联在电网上空转的同步电动机，向电网发出或者吸收无功功率，对电网无功功率进行调节。）异步电机是一种转速与电源频率没有固定比例关系的交流电机，其转速不等于同步转速，但只要定转子极对数相等，无论转子转速如何，定、转子磁动势都以同步转速相对于定子同向旋转，即二者总是相对静止。异步电机主要用作电动机，缺点是需要从电网吸收滞后的无功功率，功率因数总小于1。异步电机也可作为发电机，用于风力发电场和小型水电站。
3、什么是电枢反应？直流电机是否有电枢反应？对于同步电机来说，电枢反应是指基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响。直流电机也有电枢反应，是指电枢磁动势对励磁磁动势产生的气隙磁场的影响。 4、异步机的转子有那几种折合方式？异步电机转子的折合算法主要包括频率折合和转子绕组折合，原则是保持转子基波磁动势不变，对定子侧等效。在进行这两种折合之前还有一个转子位置角的折合。 5、电动机为什么会转？都是由于转子上的绕组受到了电磁力，产生拖动性电磁转矩而带动转子转动。具体来说，同步电机是由于定子绕组通入三相对称电流，产生旋转磁场，相当于旋转磁极，使得同步电动机转子磁极吸引而同步旋转。异步电动机是由于转子转速小于同步转速，转子与定子电流产生的旋转磁动势有相对运动，转子绕组切割磁感线，产生感应电动势，进而产生感应电流使得转子绕组受到安培力，产生电磁转矩，带动转子旋转。 6、直流机和异步机分别有哪几种调速方式？异步电动机的调速方法：（1）改变转差率调速，包括调压调速、转子串接电阻调速（只用于绕线转子电动机）。（2）变极调速（只用于笼型异步电动机）。（3）变频调速（多用于笼型异步电动机）。（变频调速性能最好，但价格比较高）他励直流电动机的调速方法：（1）电枢串接电阻调速（只能从基速向下调）。（2）改
《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μ τ= 静力学方程 g z p g z p 22 11 +=+ρρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2 222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 232d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η 最大允许安装高度 100][-∑--= f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体）（饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+
恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑= V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μ ρρ18)(2 g d u p p t -=， 2Re
电力电子技术课程设计 报告书 专业班级：16电气2班 姓名：王浩淞 学号：2016330301054 指导教师：雷美珍
目录 1、webench电路设计 1.1设计任务要求 输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2设计方案分析 图1.3.1主电路原理图 图1.3.2元器件参数 图1.3.3额定负载时工作值
图1.3.4输出电流和系统效率间的关系 如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。 1.3主芯片介绍 TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。 1.4电气仿真结果分析
图1.4.1启动仿真图1.4.2稳态仿真 图1.4.3暂态仿真图1.4.4 负载暂态仿真 二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析 本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost 变换器的研究与设计。 2.2 simulink仿真模型分析 电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值
电力电子技术总结 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
1、电力电子技术的概念：所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。 2、电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。 3、晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。 4、70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。 5、全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。 6、把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在一起，构成电力电子集成电路（PIC）。 第二章 1、电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是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。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆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、电力电子器件的功率损耗 3、电力电子器件的分类 （1）按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件：主要是指晶闸管（Thyristor ）及其大部分派生器件。 器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。 ◆全控型器件：目前最常用的是 IGBT 和Power MOSFET 。 通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。 ◆不可控器件： 电力二极管（Power Diode ） 不能用控制信号来控制其通断。 （2）按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型 ：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。 ◆电压驱动型 通态损耗 断态损耗 开关损耗 开通损耗 关断损耗
第1章电力电子器件 主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。 重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。 难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。 基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。 1 电力电子器件概述 (1)电力电子器件的概念和特征 主电路（main power circuit）--电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路； 电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件； 广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： a. 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数；
电力电子技术实验总结 随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现电能变换与控制的技术——电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活的各个领域，有着极其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。 本学期实验课程共进行了四个实验。包括单结晶体管触发电路实验，单相半波整流电路实验，三相半波有源逆变电路实验，单相交流调压电路实验. 单结晶体管触发电路实验 实验目的 (1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 (2)掌握单结晶体管触发电路的基本调试步骤。 实验线路及原理单结晶体管触发电路利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和rc充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路。v6为单结晶体管，其常用型号有 bt33和bt35两种，由等效电阻v5和c1组成rc充电回路，由c1-v6-脉冲变压器原边组成电容放电回路，调节rp1电位器即可改变c1充电回路中的等效电阻，即改变电路的充电时间。由同步变压器副边输出60v的交流同步电压，经vd1半波整流，再由稳压管v1、v2 进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过r7及等效可变电阻v5向电容c1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压up时，v6导通，电容通过脉冲变压器原边迅速放电，同时脉冲变压器副边输出触发脉冲；同时由于放电时间常数很小，c1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压uv，使得v6重新关断，c1再次被充电，周而复始，就会在电容c1两端呈现锯齿波形，在每次v6导通的时刻，均在脉冲变压器副边输出触发脉冲；在一个梯形波周期内，v6可能导通、关断多次，但对晶闸管而言只有第一个输出脉冲起作用。电容c1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节rp1电位器改变c1的充电时间，控制第一个有效触发脉冲的出现时刻，从而实现移相控制。 实验内容 (1)单结晶体管触发电路的调试。 (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。 单相半波整流电路实验 实验目的 1、熟悉强电实验的操作规程； 2、进一步了解晶闸管的工作原理； 3、掌握单相半波可控整流电路的工作原理。 4、了解不同负载下单相半波可控整流电路的工作情况。 实验原理 1、晶闸管的工作原理晶闸管的双晶体管模型和内部结构如下：晶闸管在正常工作时，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。当承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值一下。 2.单相半波可控整流电路（电阻性负载） 2.1电路结构若用晶闸管t替代单相半波整流电路中的二极管d，就可以得到单相半波可控整流电路的主电路。变压器副边电压u2为50hz正弦波，负载 rl为电阻性负载。 三相半波有源逆变电路实验 实验目的 1、掌握三相半波有源逆变电路的工作原理，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。
电力电子器件总结： 名称优缺点应用 场合 电力二极管整流二极管优：结构简单、工作可靠 ` 缺：不可控 整流，续 流，电压 隔离、钳 位或保护SBD(肖特基) FRD（快恢复 SCR 晶闸管可控硅FST(快速)优：承受电压和电流容量在所有器件中最高 缺：半控 | TRIAC(双向) RCT（逆向） LTT（光控） 电力MOSFET（单极型） (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 金属-氧化物-半导体-场效应晶体管% 优：开关速度快（利用电场感应控制反型层导电 沟道，不存在正偏PN结所固有的载流子存储效 应），输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率 小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击 穿问题。 缺：电流容量小，耐压低。 一般只适 用于功率 不超过 10kW的 电力电子 装置 GTO(双极型)优点：电压、电流容量大，适用于大功率场合， 具有电导调制效应，其通流能力很强； 缺：电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流 大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂， 开关频率低兆瓦以上的大功率 … GTR（双极型）电力二极管优：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力 强，饱和压降低； 缺：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率 大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题 基本淘汰 IGBT（混合型） 《 绝缘栅门极晶体管（Insulated- Gate Bipolar Translator） 结合了GTR和MOSFET的优点优：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流 冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电 压驱动，驱动功率小 缺：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量 不及GTO 广泛应 用，指望 一统天下 （主要兆 瓦以下） 几种不可替代的场合： FRD（Fast Recovery Diode）在中、高频整流和逆变； SBD(Schottky Barrier Diode)在低压高频整流；（开关速度非常快，开关损耗也特别小，耐压比较低） LTT(Light Triggered Thyristor)高电压大功率；（光触发保证住电路与控制电路之间的绝缘和电气隔离，可以避免电磁干扰的影响） GTO(Gate-Turn-Off Thyristor)兆瓦以上的大功率。
大学物理电磁学公式总结 ?第一章（静止电荷的电场） 1.电荷的基本性质：两种电荷，量子性，电荷守恒，相对论不变性。 2.库仑定律：两个静止的点电荷之间的作用力 F =kq1q2 e r= r2 3.电力叠加原理：F=ΣF i , q0为静止电荷 4.电场强度：E=F q0 5.场强叠加原理：E=ΣE i 用叠加法求电荷系的静电场： E=(离散型) E=(连续型) 6.电通量：Φe= 7.高斯定律：=Σq int 8.典型静电场： 1)均匀带电球面：E=0 （球面内） E=（球面外） 2)均匀带电球体：E==（球体内） E=（球体外）
3) 均匀带电无限长直线： E= ，方向垂直于带电直线 4) 均匀带电无限大平面： E=，方向垂直于带电平面 9. 电偶极子在电场中受到的力矩： M=p×E ? 第三章（电势） 1. 静电场是保守场： =0 2. 电势差：φ1 –φ2= 电势：φp =∫E 鈥r (p0)(p) （P0是电势零点） 电势叠加原理：φ=Σφi 3. 点电荷的电势：φ= 电荷连续分布的带电体的电势：φ= 4. 电场强度E 与电势φ的关系的微分形式： E=-gradφ=-▽φ=-(i +j +k ) 电场线处处与等势面垂直，并指向电势降低的方向；电场线密处等势面间距小。 5. 电荷在外电场中的电势能：W=q φ 移动电荷时电场力做的功：A 12=q(φ1 –φ2)=W 1-W 2 电偶极子在外电场中的电势能：W=-p?E
?第四章（静电场中的导体） 1.导体的静电平衡条件：E int=0，表面外紧邻处Es⊥表面或导体是个等势体。 2.静电平衡的导体上电荷的分布: Q int=0,σ=ε0E 3.计算有导体存在时的静电场分布问题的基本依据： 高斯定律，电势概念，电荷守恒，导体经典平衡条件。 4.静电屏蔽：金属空壳的外表面上及壳外的电荷在壳内的合场强总为零，因而对壳内无影响。?第五章（静电场中的电介质） 1.电介质分子的电距：极性分子有固有电距，非极性分子在外电场中产生感生电距。 2.电介质的极化：在外电场中固有电距的取向或感生电距的产生使电介质的表面（或 内部）出现束缚电荷。 电极化强度：对各向同性的电介质，在电场不太强的情况下 P=ε0(εr-1)E=ε0X E 面束缚电荷密度：σ’=P?e n 3.电位移：D=ε0E+P 对各向同性电介质：D=ε0εr E=εE D的高斯定律：=q0int 4.电容器的电容：C=Q U