电力电子变流技术

第一章电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；２）增加负载回路中的电阻。

1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H=4mA，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部规范JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A，3表示额定电压为300V。

对于图(a)，假若晶闸管V被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为因为I V< I H，而I H < I L，I L为擎住电流，通常I L=(2~4) I H。

可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。

对于图(b)，电源为交流220V，当α=0°时，最大输出平均电压（Ｖ）平均电流(A)波形系数所以，ＩＶ＝K f。

ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE＝1.57×100＝157(A)，I L< I V<I VE，所以，电流指标合理。

但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U U Rm Fm (V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。

对于图(c)，电源为直流电源，Ｖ触发导通后，流过Ｖ的最大电流为I V ＝150／1＝150(A),即为平均值，亦是有效值。

《电力电子变流技术》考试题及试卷(两套含标准答案)第一套、电力电子变流技术试题一、填空题。

1.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL________IH。

2.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。

3.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压UBO数值大小上应为，UDSM________UBO。

4.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于________，设U2为相电压有效值。

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________。

6.对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值________。

7.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施。

8.三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有________二种方式。

9.抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。

10.180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在________的上、下二个开关元件之间进行。

11.改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变________的幅值。

12.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。

13.恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。

14.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

二、单项选择题，从每小题的四个备选选答案，选出一个正确答案，并将正确答案的号码填在题干后面的括号内。

15.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为( )。

A.一次击穿；B.二次击穿；C.临界饱和；D.反向截止；16.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成( )。

A.大功率三极管；B.逆阻型晶闸管；C.双向晶闸管；D.可关断晶闸管；17.在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区的信号是( )。

电力电子变流技术试题参考答案课程代码：02308一、填空题(每小题1分，共14分)1.大于(或≈(2～4))2.智能功率集成电路3.小于(或<)4.U Fm=U25.120°6.下降7.静态均压 8.Y形和△形 9.储能元件10.同一相 11.输出电压基波12.(一个)较大的负电流13.减小存储时间 14.快速恢复二、单项选择题(每小题1分，共16分)15.B 16.B 17.A 18.B 19.D20.B 21.C 22.A 23.C 24.A25.B 26.A 27.D 28.C 29.C 30.B三、简答题(每小题5分，共30分)31.意义：利用电感的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。

原则：在最小的负载电流时，保证电流连续，即使晶闸管导通角θ=180°。

32.33.(1)横向控制原理(2)1A为同步变压器1B为同步信发发生器1C为移相控制电路F为6倍频脉冲信号发生器E为环形分配器和译码器1D～6D为脉冲整形与功放电路34.设u r为正弦调制波，u c为负向三角形载波。

在u r的负半周，关断V31、V34，使V32始终受控导通，只控制V33。

在u r<u c时，控制V33导通，输出电压u0为-U d，在u r>u c时，使V33关断，输出电压为0V。

35.改变导通比Kt即可改变直流平均输出电压U0又可改变负载上消耗功率的大小，这就是斩波电路的直流调压和调功原理。

降压斩波电路U0=Kt·Ud升压斩波电路U0=36.V12为换相辅助晶闸管L1、C、V22构成换相单方向半周期谐振电路，C为换相电容V22为单方向振荡限制二极管。

V11承受反压时间由C、L和R决定。

四、分析计算题(每小题10分，共40分)37.(1)波形u d, i V11(2)I V1=I d≈12.9A(3)I V2AR=I d≈8.3A38.ωL=2πfL=6.28×300×0.2=376.8Ω>>R,可视为大电感负载。

第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。

2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。

计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。

解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR = 则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /= /=(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。

按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。

2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。

试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。

《电力电子变流技术》课程教学大纲一、课程简介课程名称：电力电子变流技术英文名称：Power Electronics Techniques课程代码：0110373 课程类别：专业基础课学分：3 总学时：48（42理论+6实验）先修课程：电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、电机和电力拖动课程概要：电力电子变流技术课程是一门讲授利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术的课程，是一门跨学科的课程，也是一门实用性很强的课程，是电气、自动化专业必修的专业基础课。

二、教学目的及要求电力电子变流技术课程的教学目的及要求是：要求学生电力电子器件、电力电子电路、电力电子系统及其控制等三部分内容，着重学习电能变换电路的基本工作原理。

为学生在学习电力拖动自动控制系统等后续课程奠定基础。

三、教学内容及学时分配绪论（2学时）了解本课程的基本概念、学科地位、基本内容及发展历史；了解电力电子技术的应用范围及发展前景。

第一章电力电子器件（6学时）理解晶闸管及其工作原理、晶闸管的特性及其主要参数，并对其他一些电力电子器件有所了解；了解各种电力电子器件及其驱动和缓冲、保护电路；了解晶闸管的串、并联及均流与均压措施。

重点：晶闸管的导通及关断条件及电压、电流定额；各种电力电子器件驱动电路及缓冲电路、过压与过流保护电路。

难点：晶闸管的额定电流。

第二章可控整流器与有源逆变器（16学时）理解单相半波、单相桥式全控、三相半波、三相桥式全控整流电路的工作原理及数量关系以及变压器漏抗对整流电路的影响；理解逆变的概念，三相有源逆变电路及逆变失败与最小逆变角的限制，以及变流装置的触发电路；了解锯齿波触发电路的工作原理；了解整流电压的谐波分析、可控整流电路带反电动势负载时的工作情况，及大功率可控整流主电路接线形式及其特点；了解逆变工作状态时的直流电动机机械特性，有源逆变电路应用举例及变流装置的功能指标。

重点：单相桥式全控整流电路工作原理及计算；三相可控整流电路的工作原理及计算及变压器漏抗对整流电路的影响；三相有源逆变电路。

电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术是为了能够将交流电的电压和频率转换成直流电而产生的。

由于许多设备和电器都需要直流电源，这样的技术就变得非常重要。

变流技术使得交流电可以在短时间内被转换成为直流电，并且能够提供恒定的电压和功率。

本文将对电力电子变流技术进行详细的介绍。

电力电子变流技术的基础电力电子变流技术是通过使用电力电子器件，例如整流器、逆变器、直流电压变换器等，将交流电转换为直流电。

整流器是用于将交流电转换为直流电的设备，逆变器是将直流电转换为交流电的设备，而直流电压变换器则是用于调整电压的设备。

电力电子变流器种类根据电力电子器件的类型和应用，电力电子变流器非常多样化。

其种类包括但不限于全控整流器、半控整流器、三相不间断电源、单相不间断电源、三相脉冲宽度调制逆变器、单相脉冲宽度调制逆变器等。

全控整流器工作原理全控整流器由整流桥和一个装有一定数量的可控硅管的电路组成。

可控硅管是一种双向晶闸管，能够通过触发脉冲实现开关的控制。

可控硅管的控制方式有两种：相角控制和电流控制。

在相角控制中，控制信号的宽度决定了触发脉冲的延迟时间，调节这个时间可以改变理想系统的输出电压。

在电流控制电路中，一个电流传感器将电流产生的电压送入比较器进行比较，并将输出信号输入计算机控制单元，然后利用计算机算法进行调节。

半控整流器工作原理半控整流器的操作方式与全控整流器基本相同，但是只有半个侧面电极是可控的。

因此，在这种情况下，只有直流电压输出可以通过调节触发脉冲的相位来调节。

在半控整流器中，普通硅沟可控晶闸管或快速开关二极管常用于实际的开关器件。

三相不间断电源(UPS)工作原理“UPS”代表“不间断电源”，这种变流器设计是为了确保对某些重要设备的不间断电力保护。

UPS通过连接到主要的交流电电源上，能够持续并直接地将电流传送到设备中。

但是，当主要电源故障时，UPS会立即切换到电池电源，以确保设备始终运行。

电力电子技术中的电力电子变流器的工作原理是什么电力电子变流器是电力电子技术的重要组成部分，其工作原理是将输入的电源电流转换成需要的输出电流。

它在实现直流到交流变换、控制电压、节能等方面具有广泛应用。

本文将从电力电子变流器的基本原理、构造和工作方式等方面进行阐述。

一、电力电子变流器的基本原理电力电子变流器主要通过开关器件实现电流的控制和变换。

其基本原理是通过改变开关器件的导通和截止状态来调节电路的导通时间和导通频率，从而实现对所需电流的控制和输出。

电力电子变流器通常包含控制电路、功率电子器件和电路结构等部分。

其中，控制电路负责检测输入电流和输出电流，并通过信号处理和调节来控制开关器件的状态。

功率电子器件主要包括可控硅、晶闸管、IGBT等，它们根据控制电路的指令，将输入电源的电流转换成需要的输出电流。

电路结构则根据具体需求设计，如全桥、半桥、多电平等。

二、电力电子变流器的构造1. 控制电路：控制电路是电力电子变流器的核心部分，用于检测输入电流、输出电流和电压等参数，并通过信号处理和调节来控制功率电子器件的开关状态。

控制电路通常由传感器、比较器、调节器和触发器等组成，以实现对开关器件的精确控制。

2. 功率电子器件：功率电子器件是电力电子变流器中的重要部分，它们根据控制电路的指令，将输入电源的电流转换成需要的输出电流。

常见的功率电子器件包括可控硅、晶闸管、IGBT等，其特点是具有高压、大电流和快速开关等特性，以满足不同应用场景的要求。

3. 电路结构：电路结构根据具体需求设计，并根据功率电子器件的特性进行匹配。

常见的电路结构包括全桥、半桥、多电平等，在不同的应用领域中具有不同的优势。

通过合理设计电路结构和功率电子器件的配置，可以实现高效、稳定和可靠的电能转换。

三、电力电子变流器的工作方式电力电子变流器根据输入信号和输出信号的特点可以分为直流变换和交流变换两种工作方式。

1. 直流变换：直流变换是将直流电源中的电流通过变流器转换成需要的直流电流。