《电力电子技术》综合复习资料
一、概念题
1. PE器件的四种损耗功率，各与何因素有关，通常在开关频率较高时应主要考虑哪一种？
PE系统需要强弱电隔离的原因及隔离措施？
2.电力二极管：
正向通态压降的大致范围？
通态平均电流I F(AV)怎样定义？
快恢复二极管一般针对何参数而言的？
肖特基二极管特点？
3.晶闸管：理解SCR的静态伏安特性：
①当晶闸管承受反向电压时，门极有触发电流，晶闸管能否导通？
②晶闸管是一种单向导电器件，怎样理解？
③晶闸管导通的条件？
④晶闸管关断的条件？
⑤晶闸管维持导通的条件？
⑥晶闸管的误导通条件？
⑦晶闸管具有双向阻断作用，怎样理解？
⑧晶闸管的额定电流I F(AV)与有效值电流何关系？
4.GTO的中文名称？GTO的主要优点与缺点？
5.GTR的中文名称？
6.电力场效应管VMOSFET的主要特点？
7．IGBT的中文名称？IGBT的主要特点？
8．PE器件的分类：
①SCR、GTO、GTR、VMOSFET、IGBT按可控性哪些属于不可控器件；哪些属于半控器件；哪些属于全控型器件？
②按导电控制理分，单极型器件有哪些；双极型器件有哪些；复合型器件有哪些？
③按驱动信号性质分，电流驱动型器件有哪些？电压驱动型器件有哪些？
9．常用PE器件IGBT，GTR，VMOSFET，SCR，GTO的容量排队？
10．常用PE器件IGBT，GTR，VMOSFET，SCR，GTO的开关速度排队？
11．PE器件的保护缓冲电路（Snubber）：
①作用目的是什么？
②全控器件在关断过程中产生过冲电压尖峰的原因？
③RCD 缓冲电路的作用？
12.三相半波整流电路自然换相点的概念怎样理解？
13．三相半波可控整流电路带大电感的L-R （E ）负载情况下，结合u d 波形说明当α=90?时，U d =0，怎样理解？
14．三相半波可控整流电路U d 的计算公式： U d =1.17U 2cos α 若电流不连续，θ<120?，本公式不适用，怎样理解？
15.怎样理解SCR 端电压波形的三段分析方法？
16.三相半波可控整流电路带大电感的L-R （E ）负载情况下，变压器副边电压电流的波形及相位关系是怎样的？此电流波形导致变压器存在直流磁化问题怎样理解？ 17.从三相全控桥整流电路的组成看它和三相半波整流器何关系？ 18.三相全控桥整流电路正、负自然换相点的概念，怎样理解？
19.三相全控桥整流电路6只SCR 的触发顺序，以及彼此之间的三种相位关系，按晶闸管编号说明。 20.三相全控桥整流电路有哪两种脉冲触发方式，各怎样工作，起何作用？
21.三相全控桥整流电路带大电感的L-R （E ）负载情况下，结合u d 波形说明当α=90?时U d =0，怎样理解？
22.U d 的计算公式： U d =2.34U 2cos α 若电流不连续，θ<120?，本公式不适用，怎样理解？ 23. 三相全控桥整流电路带大电感的L-R （E ）负载情况下，变压器副边的电压、电流波形及相位关系是怎样的？为什么说不存在变压器直流磁化问题？
24. 换流重叠角γ的大小主要与何因素有关(I d ，X B ，α)，各有何影响？
25. γ引起的换相压降d U ?对直流侧输出电压平均值U d 的影响，请结合波形中的正负面积折扣情况给以说明：
①换流重叠使u d 的正面积减小，故U d 减小d U ?；
②若α>90?（有源逆变工作状态，见第4章）, 换流重叠使u d 的负面积增大，故使d U 增加d U ?； ③d U ?的含义。
26．各种整流电路换相压降和换流重叠角的计算公式： ?U d 的计算通式：
2I mX U d
B d π
=?
m 怎样取值？ γ角的计算通式：
d d U U 2)cos(cos ?=
γ+α-α
U d0怎样取值？
27.在直流机的电动和发电反馈制动两种状态下，结合直流侧等效回路分别说明整流输出电压U d 、反电势E M 和I d 的极性、功率传递方向和功率平衡关系。
28.指出产生有源逆变的基本条件以及顺向串联为什么应当避免。 29.半控桥和带有续流二极管的整流电路不能实现有源逆变的原因。 30.在三相变流器输出波形的分析中，逆变角β与控制角α的关系？
31. 结合三相变流器输出u d 波形，说明有关变流器输出波形的两个特点：1）每一个β 角对应的u d 波形与相同α角时的波形样子相同，只是极性相反（负面积较大）；2）无论是在β 角较大的有源逆变状态，还是在α角较大的整流状态，u d 波形的起伏脉动幅度都较大，而在β或α角较小时u d 起伏脉动较小。
32.逆变回馈到电网的功率怎样计算？
33.逆变失败可能产生的危害及造成逆变失败的原因？
34.分析在有源逆变状态下，换流重叠角γ对输出电压平均值d U 的影响与整流状态下的差异及原因。
35．三相不可控整流电路采用大电容滤波，在直流侧不串接电感和串入电感两种情况下，分析说明变压器副边电流i a 与u a 波形及相位关系，两电流波形在轻载和重载时各有何变化。 36.直流侧输出电压平均值（三种情况）怎样计算？ 37．谐波对电网产生的污染危害有哪些？
38．解释有关术语：基波、谐波、非线性负载、畸变因数（基波因数）、位移因数。 39．功率因数公式1cos ?ν=λ及两部分的物理意义？
40.说明电容滤波不可控三相整流电路的交流侧电流谐波特点和功率因数特点。 41.试述双反星形可控整流电路主要应用场合。
42.说明双反星形可控整流主电路变压器双反星形联接的作用及克服直流磁化的原理。 43.说明双反星形可控整流主电路不接平衡电抗器时所存在的主要问题及原理。 44.说明接入平衡电抗器L p 的作用，以及两个三相半波整流的协同控制运作方式。
45.从波形上说明双反星形可控整流输出电压d u 与两个三相半波电路的各自输出电压u d1、u d2的算术平均值关系：2/)(21d d d u u u +=。
46.说明双反星形可控整流负载输出平均值d U 与1d U 、2d U ，I d 与1d I 、2d I 的定量关系。 47．说明交流调压控制角α的计量起点。
48．如何理解交流调压输出波形 α角越大则功率因数越低？ 49．单相交流调压电路带电感性负载，说明： ①α较小和较大时的输出电压波形； ②导通角θ大小与α、L 的定性关系；
③能使输出电压有效值可调的正常移相范围。输出电流为正负半波断续（θ <180°）的非正弦波形，
越大，则θ 越小，电流波形断续加重；
④当?α≤≤0时，若采用宽脉冲或脉冲列触发，则作用效果与交流开关完全短路的情况相同，不具
备可控调压作用，u o=u1，i o为完整的正弦波（θ=180o）；
50．三相交流调压Y接主电路：画出电路结构及VT1～6编号顺序；指出控制角α的起点（与三相整流不同）；说明各管之间的三种触发相位关系（60o、120o、180o）和触发顺序以及对触发脉冲的要求（均与三相全控桥对照）。
51．三相对称Y接阻感负载（无中线），说明能有效调压的α移相范围。
52．指出4种换流方式及典型用例。
53．单相半桥逆变电路，说明：
1）电路的拓扑形式（用全控器件）。
2）开关管的180°方波控制方式、输出电压波形及输出交流电压有效值如何改变。
54. 说明三点式和两点式PWM波形各包含哪几种电平，脉冲占空比的变化规律。
55．画图示意载频三角波比较法，并说明调制比的概念。
56.说明单相半桥逆变电路的PWM控制方式、输出电压波形及输出交流基波电压有效值如何改变。
57.降压式（包括带LC滤波）基本斩波电路，画出电路拓扑和连续模式的电感电流波形，说明U o 增大对电感电流连续性的影响。
58.升压式直流斩波电路，画出电路拓扑和连续模式的电感电流波形，说明占空比减小对电感电流连续性的影响。
59.说明间接式直流变换电路的一般结构。
60.说明间接式直流变换电路中对整流二极管的要求及原因。
二、画波形
1．试对单相全控桥、三相半波、三相全控桥整流电路，大L-R(E)负载，α＝60o，u d, i d, i2 波形。2．三相半波、三相全控桥整流电路，α＝60o，用三段分析法画晶闸管VT3阳极电压波形。
3．单相交流调压，α＝90o，阻感负载阻抗角为20o，画出输出电压、电流波形。
4．画出带电容滤波的三相二极管整流电路交流侧电流波形。
5．单相半桥逆变电路，U d=200V，若开关管为180°方波控制方式，画出电路的拓扑形式（用IGBT）及输出电压波形。
三、计算题
1．分别对单相全控桥、三相半波、三相全控桥整流电路，大L-R(E)负载，设α＝60o，U2=220V，E=30V，试计算U d、I d、I dT、I T和I2；试述带换流重叠角的情况的计算过程。
2. 晶闸管有效值计算：单相桥式全控整流电路，接反电势阻感负载U2=200V，R=1Ω，L值极大，反电势E=60V，当 α=30?时，要求：
①画出u d、i d和i2的波形；
②计算整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；
③不考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
3．三相有源逆变电路，已知β、U 2、E 和R ∑，试计算Id ，各部分的功率，定量分析并说明回路的功率平衡关系。
4．带电容滤波的三相二极管整流电路，U 2=200V ，分三种负载情况计算直流侧电压值；
5．单相交流调压电路，已知交流输入电压为100V,阻感负载阻抗角为?，当?α≤≤0时，计算输出电压、电流，画出波形，写出瞬时表达式。
6．分别对降压式、升压式直流斩波电路, 设输入E=200V,占空比为0.65,工作在电流连续模式，计算输出电压。
四、
三相桥式可控整流电路，设直流侧平波电感L 极大，要求：
①设直流侧输出平均电流为I d ，求每只晶闸管所流过的电流平均值和有效值（表达式）； ②若要求直流侧所能输出的最大电流平均值I d ＝300A ，试确定晶闸管的额定电流至少应选择多大?
五、
三相全控桥整流电路，设平波电感L 值极大，相电压U 2=110V ，直流回路总等效电阻R=2Ω，反电势E=120V ，U d =100V ，极性如图所示。试分析直流侧回路中U d 、E 、R 三者的功率供出与吸收平衡关系，说明可控整流器的工作状态，并计算各部分的功率及控制角大小。
六、
单相全控桥整流电路，阻感负载，R=2Ω，设平波电感L 值极大，交流电压U 2=100V ，反电势E=60V,控制角α=30?，试计算U d 、I d 、晶闸管的平均电流I dT 和有效值I T 。
第4章 交流电力控制电路和 交交变频电路 1．一调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。 解: α=O 时的输出电压最大,为 Uomax=1)sin 2(10 1U t U =∏?∏ω 此时负载电流最大,为 Iomax=R U R u o 1max = 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时,有: Pmax=Uomax Iomax=R U 2 1 此时, Uo=18.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin 解得 ?=54.60α 同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=15.0U 又由 Uo=U1 ∏-∏+∏αα22sin ?=90α 3．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周波，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。 4．什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？ 答:TCR是晶闸管控制电抗器.TSC是晶闸管投切电容器. 二者的基本原理如下; TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小. TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率). 二者的特点是: TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的.实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率. TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要.其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果. 5．单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？ 答:单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成.但两者的功能和工作方式不同. 单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电. 而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定. 6．交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？ 答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压
第6章 PWM控制技术 1．试说明PWM控制的基本原理。 答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（吠形状和幅值）。 在采样控制理论中有一条重要的结论：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，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理 以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。 2．设图6-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。 解：将各脉冲的宽度用i（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得 1= = =0.09549(rad)=0.3040(ms) 2 = = =0.2500(rad)=0.7958(ms) 3 = = =0.3090(rad)=0.9836(ms) 4 = = 2 =0.2500(rad)=0.7958(ms) 5 = = 1 =0.0955(rad)=0.3040(ms) 3. 单极性和双极性PWM调制有什么区删？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。 三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。 三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、- Ud。 4．特定谐波消去法的基本原理是什么？设半个信号波周期内有10个开关时刻（不吠0和时刻）可以控制，可以消去的谐波有几种？ 答：首先尽量使波形具有对称性，为消去偶次谐波，应使波形正负两个半周期对称，为消去谐波中的余弦项，使波形在正半周期前后1/4周期以/2为轴线对称。 考虑到上述对称性，半周期内有5个开关时刻可以控制。利用其中的1个自由度控制基波的大小，剩余的4个自由度可用于消除4种频率的谐波。 5．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？
电子电力课后习题答案 第一章电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK >0 1.2 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。 1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2 、I d3 各为多 少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1 ≈0.2717I m1 ≈89.48A
HefeiUniversity 合肥学院电力电子技术课程综述 系别：电子信息及电气工程系 专业：自动化 班级： 姓名: 学号：
目录 摘要： (3) 绪论 (4) 1.1电力电子技术简介： (4) 1.2电力电子技术的应用： (4) 1.3电力电子技术的重要作用： (5) 1.4电力电子技术的发展 (5) 本课程简介 (6) 2.1电力电子器件： (6) 2.1.1根据开关器件是否可控分类 (6) 2.1.2 根据门极)驱动信号的不同 (6) 2.1.3 根据载流子参与导电情况之不同，开关器件又可分为单极型器件、双极型器 件和复合型器件。 (6) 2.2 DC-DC变换器 (7) 2.2.1主要内容： (7) 2.2.2直流-直流变换器的控制 (7) 2.3 DC-AC变换器（无源逆变电路） (8) 2.3.1电压型变换器 (8) 2.3.2电流型变换器 (8) 2.3.3脉宽调制(PWM)变换器 (9) 2.4 AC-DC变换器（整流和有源逆变电路） (9) 2.4.1简介 (9) 2.4.2工作原理 (9) 2.5 AC-AC变换器 (10) 2.5.1 简介 (10) 2.5.2 分类 (10) 2.6 软开关变换器 (10) 2.6.1分类 (10) 2.6.2 重点 (10) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：电力电子技术是在电子、电力与控制技术上发展起来的一门新兴交 叉学科，被国际电工委员会（IEC）命名为电力电子学（Power Electronics）或称为电力电子技术。近20年来，电力电子技术已渗透到国民经济各领域，并取得了迅速的发展。作为电气工程及其自动化、工业自动化或相关专业的一门重要基础课，电力电子技术课程讲述了电力电子器件、电力电子电路及变流技术的基本理论、基本概念和基本分析方法，为后续专业课程的学习和电力电子技术的研究与应用打下良好的基础。 关键词：电力电子技术控制技术自动化电力电子器件 Abstract: Power electronic technology is in Electronics, electric Power and control technology developed on an emerging interdisciplinary, is the international electrotechnical commission (IEC) named Power Electronics (Power Electronics) or called Power electronic technology. Nearly 20 years, power electronic technology has penetrated into every field of national economy, and have achieved rapid development. As electrical engineering and automation, industrial automation or related professional one important courses, power electronic technology course about power electronics device, power electronic circuits, the basic theory of converter technology, the basic concept and basic analysis for subsequent specialized course of study and power electronic technology research and application lay a good foundation. Keywords:Power electronic technology control technology automation power electronics device
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 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。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α， 由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
第4章 交流电力控制电路和交交变频电路 4.1光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。 解: α=O 时的输出电压最大,为 Uomax=1)sin 2(10 1U t U =∏?∏ω 此时负载电流最大,为 Iomax=R U R u o 1max = 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时,有: Pmax=Uomax Iomax=R U 2 1 此时, Uo=18.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin 解得 ?=54.60α 同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=15.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin ?=90α 4.2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。 4.3.是TCR,什么是TSC?它们的基本原理是什么?各有何特点? 答:TCR是晶闸管控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。 二者的基本原理如下; TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角 的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。 TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率)。 二者的特点是: TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。 TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要。其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果。 4.4单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同? 答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不同。 单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电。 而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定。 4.5.交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么? 答:一般来讲,构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多,最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时,最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时,交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时,输出电压一周期所包含的电网电压段数减少,波形畸变严重,电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。 4.6交交变频电路的主要特点和不足是什么?其主要用途是什么? 答:交交变频电路的主要特点是: 只用一次变流效率较高;可方便实现四象限工作;低频输出时的特性接近正弦波。 交交变频电路的主要不足是: 接线复杂 如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低;输出功率因数较低;输入电流谐波含量大,频谱复
电力电子技术的简介、产品、技术及前沿动态摘要：本文简要地介绍了电力电子技术的内涵、产品；回顾了电力电子技术的发展历程以及主要应用；介绍了我国电力电子技术产业的发展现状以及电力电子技术将来的发展趋势。 关键词：电力电子、电力电子器件、电力电子设备和系统 如今，公认的是“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，因为在保证相同的能源服务水平的前提下, 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。以下将对若干电力电子技术的产品，发展历史，以及前沿技术的现状和未来发展前景进行论述。 一、电力电子技术简介 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,促进了电力电子技术在许多新领域的应用。现在已经进入现代电力电子时代。 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。它包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，与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功率变换。 二、电力电子技术的应用及产品 电力电子设备和系统种类繁多、行业应用范围极广，主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。
电力电子技术应用领域十分广泛几乎涉及到国民经济各个工业部门和社会生活各个方面。下面具体说一下其的应用领域。 1、一般工业 工业中大量应用各种交直流电动机。例如，很多交流电机都广泛采用电力电子交直流调速技术来提高调速性能。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。 2、交通运输 电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置；直流斩波器也广泛用于铁道车辆；车辆中的各种辅助电源、蓄电池的充电也应用了电力电子技术；此外，一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。 3、电力系统 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。直流输电其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。此外，近年发展起来的柔性交流输电也是依靠电力电子装置才得以实现的。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
现代电力电子技术的发展、现状与未来展 望综述
课程报告 现代电力电子技术的发展、现状与 未来展望综述 学院：电气工程学院 姓名： ********* 学号: 14********* 专业： ***************** 指导教师： *******老师 0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。 1 电力电子技术的发展［1］ 电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 1.1半控型器件（第一代电力电子器件） 上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。 1.2全控型器件（第二代电力电气器件） 随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极晶体管（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。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。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优点使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。 1.3电力电子器件的新发展 为了解决MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题，RCA公司和GE公司于1982年开发出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）,并于1986年开始正式生产并逐渐系列化。IGBT是MOS?FET和BJT得复合，它把MOSFET驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，使之很快成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT 相对应，MOS 控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们都综合
练习题四 1、为保证晶闸管装置能正常工作，触发装置必须满足什么要求？ 2、单结管触发电路中，作为Ubb的削波稳压管如两端并接滤波电容，电路能否正常工作？如，电路又会出现什么情况？ 3、用分压比为0.6的单结晶体管组成的振荡电路，Ubb=20V，问峰值电压Up为多大？若管子b1脚b2脚虚焊，则电容两端电压约为多少？ 4、简述叠加原理。 5、锯齿波同步触发电路包括哪些环节？ 6、简述集成触发电路的特点。 7、什么叫定相，定相的步骤如何体现？ 8、读图练习。下图为单结管分压比测量电路，测量步骤为：合上按钮SB，调节50KΩ电位器，使电表读数为100A，放开按钮SB，电表读数与之比即为管子分压比。试分析其原理。 9、触发电路中设置控制电压Uc与偏移电压Ub各起什么作用？在使用中如何调整？ 答案： 1、要求：触发信号应该有足够的功率 触发脉冲应该有足够的宽度 触发电路电源电压与主电路电源电压同步，并有一定的相位差。 防止干扰与误触发 2、并接滤波电容时，电路不能正常工作，无过零点。稳压管损坏断路，两腰不直，移相范围减小。 3、峰值电压为12.7V，若b1脚虚焊，电容两端电压为20V；若b2脚虚焊，电容两端电压为0.7V。 4、叠加原理：将同步电压与一个或几个直流控制电压叠加，改变晶闸管的导通时刻，达到触发脉冲移相的目的。 5、包括环节：脉冲形成放大环节，锯齿波形成、同步移相环节，其他环节（强触发、双脉冲形成、脉冲封锁） 6、集成触发电路的特点：体积小、功耗低、调试接线方便、性能稳定可靠。 7、定相：正确选择同步信号电压相位以及得到不同相位同步信号电压的方法，称为晶闸管的同步或定相。
电力电子技术的发展与应用作为电气自动化的学生，我们有必要对专业课程电力电子技术做个全面的了解。我们先对电力电子的定义做了解，再对电子电力技术的发展做大致介绍，最后综述电力电子技术的应用。 电力电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，涉及电力电子器件，电力电子设备和系统，电力电子技术在各个行业的应用。与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功率（电力）变换，所变换“电力”功率的范围小到数瓦（W），大到数百兆瓦（MW）甚至吉瓦（GW）。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术，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求，又开发出许多电能转换电路。 电力电子技术的发展史：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第一个晶闸管为标志的。 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明期。1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电力领域的先河。20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电。1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。 晶闸管时代，晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组，并且其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。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。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.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（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管 （GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
《电力电子技术》试题(1) 一、填空（30分） 1、双向晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 ， 和 ；双向晶闸管的的触发方式有 、 、 、 .。 2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源相电压为U 2） 3、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 触发；二是用 触发。 4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 度；实际移相才能达 度。 5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。 6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、 电路两大类。 7、变流电路常用的换流方式有 、 、 、 四种。 8、逆变器环流指的是只流经 、 而不流经 的电流，环流可在电路中加 来限制。 9、提高变流置的功率因数的常用方法有 、 、 。 10、绝缘栅双极型晶体管是以 作为栅极，以 作为发射极与集电极复合而成。 三、选择题（每题2分 10分） 1、α为 度时，三相桥式全控整流电路，带电阻性负载，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。 A 、0度。B 、60度。C 、30度。D 、120度。 2、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C =0，改变 的大小，使触发角α=90o，可使直流电机负载电压U d =0。达到调整移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。 A 、 同步电压， B 、控制电压， C 、偏移调正电压。 3、能够实现有源逆变的电路为 。 A 、三相半波可控整流电路， B 、三相半控整流桥电路， C 、单相全控桥接续流二极管电路， D 、单相桥式全控整流电路。 4、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V ，反向重复峰值电压为825V ，则该晶闸管的额定电压应为（ ） A 、700V B 、750V C 、800V D 、850V 5、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) A 、90° B 、120° C 、150° D 、180° 四、问答题（20分） 1、 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？（6分） 2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。（7分） 3、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？（7分） 五、计算题（每题10分，20分） 1．在图示升压斩波电路中，已知E=50V ，负载电阻R=20Ω，L 值和C 值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，t on =25μs 时，计算输出电压平均值U 0，输出电流平均值I 0。 2、三相半波整流电路，如图所示：将变压器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每段绕组电压为100V 。试求： （1） 晶闸管承受的最大反压是多少？ （2） 变压器铁心有没有直流磁化？为什么？ 一、填空 1、 第一阳极T1，第二阳极T2，门极G ；I +，I -，III +，III -； 2、22U 2；6U 2。 3、大于60o小于120o的宽脉冲，脉冲前沿相差60o的双窄脉冲， 4、240o；0o—180o。 5、恒压频比控制、转差劲频率控制、矢量控制、直接转矩控制。 6、零电压、零电流 7、器件换流；电网换流；负载换流；强迫换流。 8、两组反并联的逆变桥；不流经负载；采用串联电抗器。 9、减小触发角；增加整流相数；采用多组变流装置串联供电；设置补偿电容。 10、电力场效应晶体管栅极为栅极；以电力晶体管集电极和发射极 一、 选择题
均是精品，欢迎下载学习！！！ 电力电子技术的发展及应用 朱磊1侯振义1张开2 （空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077） （南京理工大学动力工程学院江苏南京210000） 摘要：本文通过介绍电力电子技术的发展及应用，阐述了电力电子技术在国民经济中的重要作用，结合国家政策，描绘出我国电力电子行业的大好前景。 关键词：电力电子技术功率器件逆变能源 电力电子技术，又称功率电子技术。它主要研究各种电力电子器件，以及这些电力电子器件所构成的各种各样高效地完成对电能的变换和控制的电路或装置。它既是电子学在强电（高电压、大电流）或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电（低电压、大电流）或电子领域的一个分支，总之是强弱电相结合的新学科。 1 电力电子技术的发展 电力电子技术的发展与功率器件的发展密切相关，1948年普通晶体管的发明引起了电子工业革命，1957年第一只晶闸管的问世，为电力电子技术的诞生奠定了基础。 1.1 电力电子技术的晶闸管时代 由于大功率硅整流器能够高效率的把工频交流电转变为直流电，因此在60年代和70年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得到大发展，这一时期称之为电力电子技术的晶闸管时代。 1.2 电力电子技术的逆变时代 20世纪70年代，随着自关断器件的出现，电力电子技术进入了逆变时代。七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。在70年代到80年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。 1.3现代电力电子时代 80年代末期和90年代初期发展起来的以功率MOSFET和IGBT为代表的集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，使以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学转变创造了条件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 这一时期，各种新型器件应用大规模集成电路技术，向复合化、模块化的方向发展，使得器件及结构紧凑、体积缩小，并且能够综合了不同器件的优点。在性能上，器件的容量不断增大，工作频率不断提高，目前，市场化的碳化硅器件达(3500V\1200A),智能功率模块达到(1200V\800A),在斩波器的PWM开关频率可达1MHz。 这一时期，各种新的控制方法得到了广泛应用，特别是现代电力电子技术越来越多地运用了人工智能技术。在所有人工智能学科中，神经网络将对电力电子学产生的影响最大，利用混合人工智能技术(神经一模糊，神经一遗传，神经一模糊一遗传，模糊一遗传)开发强大的智能控制以及估计方法，单个神经模糊专用集成芯片能承担无传感器矢量控制，且具有在线故障诊断和容错控制能力。基于人工智能的模糊控制在参数变化和负载转矩扰动的非线性反馈系统中可能可以提供最好的鲁棒性，在故障监测和故障耐力控制中将会起到越来越重要的作用。 2电力电子的技术应用 随着科技的不断发展和人们要求的不断提高，电力电子技术的应用越来越广泛。当今世界先进工业国家正处于由“工业经济”模式向“信息经济”模式转变的时期。电力电子技术作为信息产业与传统产业之间的桥梁，是在非常广泛的领域内改造传统产业、支持高新技术发展的基础。因此，电力电子技术将在国民经济中扮演着越来越重要的角色。
第四章 直流直流变换器习题解答 4-1 降压型斩波电路，直流电压为80V ，负载电阻为10Ω，斩波频率为50kHz ，导通比为0.5。 (1) 画出各电流波形。 (2) 求输出电压和电流的平均值。 解： T t off t 1t 2 I 20 s kHz f T s μ205011=== 5.00==d U U D V U U d 40805.05.00=?== A R U I 410 4000=== 4-2 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比D 保持输出电压不变，U o =5V ，输入电压为10~40V ，P o ≥5W ，f s =50kHz ，为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。 解：s f T kHz f s s s μ201,50=== ∴在该变换器中，V U u 500==不变， 5000≥=I U P 即 A U P I 10 00=≥
要求在电流连续模式下的最小电感，电感电流在电流临界情况下。 当输入电压为10~40V 时，D=0.5～0.125 在输出电压不变时，由)1(2o s LB D L U T I -=得， H D D I U T L μ75.43~25)1(1 251020)1(26LB o s =-???=-=- 当D=0.125~0.5变化时，保持连续的电感的取值如上式，所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75μH 4-3 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的，假设输出电压U o =5V ，f s =20kHz ，L =1mH ，C =470μF ，当输入电压为12.6V ，I o =200mA ，计算输出电压的纹波。 解： 因为 ms f T s s 05.020/1/1=== 假设 电路工作在电路连续的模式下， 所以有：6.12/5/==d O U U D =0.397 电路在临界状态下时，有 L U U DT I o d S O B 2/)(-==mA 4.75102/)56.12(1005.0397.033=?-???-- 由于O OB I I <，所以电路工作在电流连续模式下， 电压纹波为 mV D LC U T U o s o 065.2)379.01(10 47085)1050()1(89262=-????=-=?-- 输出电压的纹波2.065mV 4.4 （略） 4-5 在升压型斩波器电路中，直流电压为100V ，R L =50Ω，t on =80 μs ，t off =20 μs ，设电感和电容的值足够大。 (1) 画出u o 、i C 的波形。 (2) 计算输出电压U o 。 解：(1):