电力电子必备知识点
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2024年电力电子学知识点总结电力电子学是研究将电力进行控制、转换和处理的一门学科。
它广泛应用于电力系统、电气驱动和电力供应等领域。
随着科技的不断发展和创新,电力电子学也在不断演进。
以下是2024年电力电子学的一些重要知识点总结。
1.功率半导体器件:功率半导体器件是电力电子学的基础。
常见的功率半导体器件包括晶闸管、IGBT、MOSFET等。
这些器件具有耐高电压、高电流和高温等特点,可以实现高效的功率转换和控制。
2.开关电源:开关电源是一种将电能进行高效转换和稳定输出的电源系统。
常见的开关电源拓扑结构包括脉冲宽度调制(PWM)控制的单端和双端开关电源,以及谐振开关电源。
开关电源具有高效率、体积小和重量轻的特点,被广泛应用于计算机、通信和工业控制等领域。
3.交流调压:交流调压是将交流电能转换为直流电能的过程。
常见的交流调压技术包括整流和逆变。
整流将交流电转换为脉动的直流电,而逆变将直流电转换为交流电。
交流调压技术被广泛应用于电力系统的输电和配电、电动车充电和可再生能源发电等领域。
4.电力因数校正:电力因数是交流电中有功功率与视在功率之比。
电力因数校正是通过电力电子技术改善电力系统的功率因数。
常见的电力因数校正技术包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
电力因数校正可以提高电力系统的效率、减少系统的损耗,并符合电力系统的标准和规范。
5.电力质量控制:电力质量是指电力系统中电压、电流和频率等参数的稳定性和纯净度。
电力质量控制是通过电力电子技术实现对电力质量的监测、调节和保护。
常见的电力质量控制技术包括谐波滤波、电压调节和无功补偿。
电力质量控制可以提高电力系统的稳定性,减少电力中的谐波和干扰,并保证电力设备的正常运行。
6.电力电子与可再生能源:可再生能源包括太阳能、风能、水能等,它们是未来能源发展的重要方向。
电力电子技术在可再生能源的发电、转换和集成方面发挥着重要作用。
通过电力电子技术,可以实现可再生能源与电力系统的无缝连接,提高能源的利用效率和系统的稳定性。
电力电子基础知识归纳
1. 电力电子的定义
电力电子是一门关于控制和转换电能的学科,研究通过电子器件和电子控制实现电能的有效转换和控制。
2. 电力电子器件
2.1 双向开关器件
- MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)
- IGBT(绝缘栅双极晶体管)
2.2 单向开关器件
- 可控硅(SCR)
- 双向可控硅(GTO)
- 快速开关二极管(FRED)
- 二极管
3. 电力电子应用领域
3.1 变频器
变频器是一种通过改变电源频率来控制电机转速的装置,广泛应用于工业驱动运动控制等领域。
3.2 逆变器
逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置,用于太阳能发电、电动车等领域。
3.3 交流调压器
交流调压器是一种能够调节交流电压的装置,常用于家庭和办公室电器的稳压供电。
4. 电力电子系统的优势
- 高效率:电力电子系统能够提高能源利用效率,减少能源浪费。
- 高精度:电力电子系统可以实现精确的电能控制和调节。
- 可靠性:电力电子系统具有较高的可靠性和稳定性。
以上是对电力电子基础知识的简要归纳,希望对您有所帮助。
如需更详细的信息,请参考相关教材和资料。
电工电子知识点总结电工电子是一门研究电力工程与电器产品技术的学科,它涵盖了广泛的领域,包括电路理论、电机原理、电力系统以及电子器件等等。
下面将对电工电子中的一些重要知识点进行总结。
一、电路理论1. 电流和电压电流是电荷在单位时间内通过导体的量,单位为安培(A)。
而电压则是电荷单位正电荷所具有的能量,单位为伏特(V)。
2. 电阻与电导电阻是导体对电流的阻碍程度,用来衡量导体对电流的阻碍程度,单位为欧姆(Ω)。
电导则是导体通过电流的能力,单位为西门子(S)。
3. Ohm's Law(欧姆定律)欧姆定律指出,电路中的电压与电流和电阻之间存在线性关系。
公式为V = IR,其中V代表电压,I代表电流,R代表电阻。
4. 串联与并联串联电路中,电流只能沿同一个路径流动,电阻则相加。
而并联电路中,电流可以沿多条路径流动,电阻则根据电导的规律相加。
二、电机原理1. 直流电机直流电机是利用直流电源产生的磁场与电枢产生的磁场之间的相互作用来产生转矩,从而驱动电机转动。
2. 交流电机交流电机根据不同的工作原理分为感应电机和同步电机。
感应电机利用感应电流在转子和定子之间产生的磁场作用来产生转矩。
同步电机则是通过匹配转子和定子磁场的频率和相位来保持同步转动。
三、电力系统1. 发电机发电机是将机械能转化为电能的设备。
最常见的发电机是旋转磁场发电机,通过转子和定子之间的磁场相互作用来产生电压输出。
2. 变压器变压器用于改变交流电的电压。
通过一定的线圈比例和铁芯的磁场作用,可以将高压电转变为低压电或者低压电转变为高压电。
四、电子器件1. 二极管二极管是一种具有两个电极的电子器件。
它可以实现电流在一个方向上的导通,而在反方向上则会产生很高的电阻,从而起到整流作用。
2. 可控硅可控硅是一种能够在特定条件下控制电流通断的器件。
通过施加控制信号,可以实现对电流的控制和调节。
3. 晶体管晶体管是一种在电子设备中广泛应用的器件。
它可以实现电流的放大和开关控制,是现代电子器件中不可或缺的元件之一。
电力电子学知识点总结电力电子学是研究电力系统中的电力变换、控制和调节的学科,主要包括功率半导体器件、电力电子器件、电力电子电路、电力电子系统以及其工作原理和应用等方面的内容。
下面将对电力电子学的基本知识点进行总结,以便更好地理解和应用电力电子技术。
一、功率半导体器件功率半导体器件是电力电子电路中的核心部件,其主要作用是实现电能的变换和控制。
常见的功率半导体器件有二极管、晶闸管、可控硅、大功率晶体管和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。
这些器件的工作原理、特性和应用有所不同,选择适合的器件对电力电子系统的性能具有重要影响。
1.二极管:二极管是一种具有两个电极的器件,主要用于整流电源电路中。
其工作原理是当正向电压施加在二极管上时,电流可以流过,而反向电压施加时,二极管具有很高的阻抗。
2.晶闸管:晶闸管是一种具有三个电极的器件,主要用于控制高功率交流电流。
其工作原理是通过一个控制电极的信号来控制另外两个电极之间的导通和截止状态。
3.可控硅:可控硅也是一种具有三个电极的器件,其特点是只有在一个特定的触发脉冲下才能开启,一旦开启就可以持续导通。
可控硅主要用于交流电压控制以及电能的调节。
4.大功率晶体管:大功率晶体管是一种可以承受大电流和大功率的晶体管。
它具有高增益和低饱和压降的特点,适用于高频率和高功率的应用。
5.MOSFET:MOSFET是一种依靠电场效应来控制导通的器件。
它具有低导通电阻、高开关速度和优异的抗击穿能力,适用于高频率和高效率的应用。
二、电力电子电路电力电子电路是将功率半导体器件组合成特定功能的电路,用于实现电能的变换、控制和调节。
常见的电力电子电路有整流电路、逆变电路、升压和降压变换器等。
1.整流电路:整流电路是将交流电转换为直流电的电路。
常见的整流电路有单相和三相整流桥电路,可以采用二极管或可控硅进行整流。
2.逆变电路:逆变电路是将直流电转换为交流电的电路。
逆变电路有单相和三相逆变电路,可以采用晶闸管或可控硅进行逆变。
电力电子必背知识点1.电力电子电路中能实现电能的变换和控制的半导体电子器件称为电力电子器件(Power Electronic Device)。
2.电力电子器件的基本特性注:很重要,一定记住(1)电力电子器件一般都工作在开关状态。
(2)电力电子器件的开关状态由(驱动电路)外电路来控制。
(3)在工作中器件的功率损耗(通态、断态、开关损耗)很大。
为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏,在其工作时一般都要安装散热器。
3.按器件的开关控制特性可以分为以下三类:① 不可控器件:器件本身没有导通、关断控制功能,而需要根据电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。
如:电力二极管(Power Diode);②半控型器件:通过控制信号只能控制其导通,不能控制其关断的电力电子器件称为半控型器件。
如:晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件等;③全控型器件:通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件,称为全控型器件。
如:门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor )、功率场效应管(Power MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor)等。
4.前面已经将电力电子器件分为不可控型、半控型和全控型。
按控制信号的性质不同又可分为两种:① 电流控制型器件:此类器件采用电流信号来实现导通或关断控制。
如:晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT等;② 电压控制半导体器件:这类器件采用电压控制(场控原理控制)它的通、断,输入控制端基本上不流过控制电流信号,用小功率信号就可驱动它工作。
如:代表性器件为MOSFET管和IGBT管。
5.几点结论(重要)1.晶闸管具有单向导电和可控开通的开关特性。
2.晶闸管由阻断状态转为导通状态时,应具备两个条件:从主电路看,晶闸管应承受正向阳极电压;从控制回路看,应有符合要求的正向门极电流。
电力电子复习资料一、简答题1、晶闸管导通和关断的条件是什么?解:晶闸管导通条件是:1)晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压;2)晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。
在晶闸管导通后,门极就失去控制作用,欲使其关断,只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下,可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
2、有源逆变实现的条件是什么?(1)晶闸管的控制角大于90度,使整流器输出电压Ud为负(2)整流器直流侧有直流电动势,其极性必须和晶闸管导通方向一致,其幅值应大于变流器直流侧的平均电压3、什么是逆变失败,造成逆变失败的原因有哪些?如何防止逆变失败?4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点?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联二极管。
5、换流方式有哪几种?分别用于什么器件?6、画出GTO,GTR ,IGBT,MOSFET 四种电力电子器件的符号并标注各引脚名称7、单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的,两者的区别?答:区别在于是:1)、单相全波可控整流电路中变压器的二次绕组带中心抽头,结构复杂;2)、单相全波可控整流电路中只用2个晶闸管,比单相全控桥式可控整流电路少数民族个,相应地,晶闸管的门极驱动电路也少数民族个;但是在单相全波可控整流电路中,晶闸管承受的最大电压为22U 2,是单相全控桥式整流电路的确倍;3)、单相全波可控整流电路中,导电回路只含1个晶闸管,比单相桥少1个,因而也少了一次管压降。
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管:晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件,可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单,稳定性好,具有一定的可逆性,可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅:可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件,具有控制开关特性,可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强,工作稳定等特点,适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET:MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件,和普通的MOS晶体管相比,MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点,适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT:IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件,具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点,适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管:二极管是最基本的电子元件之一,具有正向导通和反向截止的特点,广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础,掌握了这些器件的特性和应用,对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构:变流器是电力电子技术中的一种重要装置,用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构:逆变器是电力电子技术中的一种重要装置,用于将直流电转换为交流电,逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略,以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统:母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统,用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
电力电子期末知识点电力电子是研究将电能进行变换、控制和调节的技术领域,广泛应用于电力系统、交通运输、工业控制和家庭电器等领域。
本文将介绍电力电子的一些重要知识点。
一、电力电子器件 1. 二极管:是最基本的电力电子器件之一,具有单向导电性质,常用于整流电路。
2. 可控硅:也称为晶闸管,具有双向导电性质,可通过控制信号来控制其导通和截止。
3. 三极管:是一种放大器件,常用于交流电路中的放大和开关控制。
4. MOSFET:金属氧化物半导体场效应晶体管,具有高速度和低功耗特点,常用于高频开关电路。
二、电力电子转换器 1. 整流器:用于将交流电转换为直流电,常见的整流器包括单相和三相整流桥。
2. 逆变器:用于将直流电转换为交流电,常用于太阳能发电、UPS电源等领域。
3. DC-DC变换器:用于将直流电的电压进行变换,可实现电能调节和变压缩效果。
4. AC-DC变换器:用于将交流电的电压进行变换,常见的应用是电力系统中的变电站。
三、电力电子控制技术 1. 脉宽调制(PWM):通过改变信号的占空比来控制电力电子器件的导通时间,实现电能的调节。
2. 电流控制技术:通过对电流进行感知和控制,实现电力电子器件的精确控制。
3. 电压控制技术:通过对电压进行感知和控制,实现电力电子器件的精确控制。
4. 控制策略:根据不同的应用场景和需求,选择合适的控制策略,如电流环控制、电压环控制等。
四、电力电子应用案例 1. 交流电动机驱动:电力电子技术在交流电动机的驱动中广泛应用,可以提高效率和控制精度。
2. 可再生能源发电:电力电子技术在太阳能、风能等可再生能源的发电中发挥重要作用。
3. 电力系统调节:电力电子技术可以用于电力系统的调节和控制,如无功补偿、电压调节等。
4. 能量转换和储存:电力电子技术在能量转换和储存中扮演重要角色,如电动汽车、储能系统等。
综上所述,电力电子是一门研究电能变换、控制和调节的技术学科,包括电力电子器件、转换器、控制技术和应用案例等方面。
(完整word版)电力电子必备知识点电力电子必背知识点1.电力电子电路中能实现电能的变换和控制的半导体电子器件称为电力电子器件(Power Electronic Device)。
2.电力电子器件的基本特性注:很重要,一定记住(1)电力电子器件一般都工作在开关状态。
(2)电力电子器件的开关状态由(驱动电路)外电路来控制。
(3)在工作中器件的功率损耗(通态、断态、开关损耗)很大。
为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏,在其工作时一般都要安装散热器。
3.按器件的开关控制特性可以分为以下三类:①不可控器件:器件本身没有导通、关断控制功能,而需要根据电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。
如:电力二极管(Power Diode);②半控型器件:通过控制信号只能控制其导通,不能控制其关断的电力电子器件称为半控型器件。
如:晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件等;③全控型器件:通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件,称为全控型器件。
如:门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor )、功率场效应管(Power MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor)等。
4.前面已经将电力电子器件分为不可控型、半控型和全控型。
按控制信号的性质不同又可分为两种:①电流控制型器件:此类器件采用电流信号来实现导通或关断控制。
如:晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT等;②电压控制半导体器件:这类器件采用电压控制(场控原理控制)它的通、断,输入控制端基本上不流过控制电流信号,用小功率信号就可驱动它工作。
如:代表性器件为MOSFET管和IGBT管。
5.几点结论(重要)1.晶闸管具有单向导电和可控开通的开关特性。
2.晶闸管由阻断状态转为导通状态时,应具备两个条件:从主电路看,晶闸管应承受正向阳极电压;从控制回路看,应有符合要求的正向门极电流。
电力电子技术1.以电力为处理对象的电子技术称为电力电子技术。
它是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。
2.电力交换分为:交直变换(AC-DC 整流)直交变换(DC-AC 逆变)交交变换(AC-AC 交交变换)直直变换(DC-DC 斩波)3.1957年美国的通用电气公司研制出第一个晶闸管。
4.电源:直流电源,恒压恒频交流电源,变压变频电源。
5.电源涉及不间断电源、电解电源、电镀电源、开关电源(SMPS)、计算机及仪器仪表电。
6.高压直流输电(HVDC)晶闸管控制电抗器(TCR)晶闸管投切电容器(SVC)有源电力滤波(APF)7.为了减小本身的损耗,提高效率,电力电子器件一般工作在开关状态。
8.低频时通态损耗电力电子器件功率损耗的主要成因;器件开关频率较高,开关损耗随增大而成为器件功率损耗主要因素。
9.电力二极管:螺栓型和平板型两种封装。
10.当施加的反向电压过大时,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,这就是反向击穿。
反向电流未被限制住,使得反向电流和反向电压的乘积超过了PN 结所容许的耗散功率,就会因热量散发不出去而导致PN结温度上升,直至过热而烧毁,这就是热击穿。
PN结的电荷量随外加电压而变化,呈现一定的电容效应。
11.正向平均电流IF(Av)是指电力二极管长期运行时,在指定的管壳温皮平均值取标散热条件下,其允许流过的最大工频正弦平波电流的平均值。
肖特基二极管是单极器件12.为保证可靠,安全触发,触发电路所提供的触发电压、电流和功率都限制在可靠触发区。
13.实际中,应对晶闸管施加足够长时间的反向电压,使其充分恢复对正向电压的阻断能力,才能使晶闸管可靠关断。
14.GTR一般采用共发射极接法。
为了保证安全,最高工作电压Ucem要比BUceo低的多。
15.当GTR的集电极电压升高至一次击穿电压临界值BUcEo时,集电极电流Ic会迅速增大,出现雪崩击穿,称之为一次击穿,一次击穿也称为电压击穿。
电力电子必背知识点1.电力电子电路中能实现电能的变换和控制的半导体电子器件称为电力电子器件(Power Electronic Device)。
2.电力电子器件的基本特性注:很重要,一定记住(1)电力电子器件一般都工作在开关状态。
(2)电力电子器件的开关状态由(驱动电路)外电路来控制。
(3)在工作中器件的功率损耗(通态、断态、开关损耗)很大。
为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏,在其工作时一般都要安装散热器。
3.按器件的开关控制特性可以分为以下三类:①不可控器件:器件本身没有导通、关断控制功能,而需要根据电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。
如:电力二极管(Power Diode);②半控型器件:通过控制信号只能控制其导通,不能控制其关断的电力电子器件称为半控型器件。
如:晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件等;③全控型器件:通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件,称为全控型器件。
如:门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor )、功率场效应管(Power MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistor)等。
4.前面已经将电力电子器件分为不可控型、半控型和全控型。
按控制信号的性质不同又可分为两种:①电流控制型器件:此类器件采用电流信号来实现导通或关断控制。
如:晶闸管、门极可关断晶闸管、功率晶体管、IGCT等;②电压控制半导体器件:这类器件采用电压控制(场控原理控制)它的通、断,输入控制端基本上不流过控制电流信号,用小功率信号就可驱动它工作。
如:代表性器件为MOSFET管和IGBT管。
5.几点结论(重要)1.晶闸管具有单向导电和可控开通的开关特性。
2.晶闸管由阻断状态转为导通状态时,应具备两个条件:从主电路看,晶闸管应承受正向阳极电压;从控制回路看,应有符合要求的正向门极电流。
3.晶闸管导通后,只要具备维持导通的主回路条件,晶闸管就维持导通状态,门极便失去控制作用,其阳极电流由外电路决定。
4.欲使晶闸管关断,必须从主电路采取措施,使晶闸管阳极电流下降至维持电流之下,通常还要施加一定时间的反向阳极电压。
6.晶闸管的正向特性IG=0时,器件两端施加正向电压,正向阻断状态,只有很小的正向漏电流流过,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。
导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。
晶闸管本身的压降很小,在1V 左右。
导通期间,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。
7.晶闸管的反向特性晶闸管上施加反向电压时,伏安特性类似二极管的反向特性。
晶闸管处于反向阻断状态时,只有极小的反相漏电流流过。
当反向电压超过一定限度,到反向击穿电压后,外电路如无限制措施,则反向漏电流急剧增加,导致晶闸管发热损坏。
1)维持电流IH:在室温下门极断开时,元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电流IH 。
2)掣住电流IL :给晶闸管门极加上触发电压,当元件刚从阻断状态转为导通状态就撤除触发电压,此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称掣住电流IL 。
对同一晶闸管来说,掣住电流IL 要比维持电流IH 大2~4倍。
8.通态平均电流─额定电流Ita 的计算方法:57.1)2~5.1(VT Ta I I9.通态电流临界上升率 di/dt 定义:晶闸管能承受而没有损害影响的最大通态电流上升率称通态电流临界上升率 di/dt 。
影响:门极流入触发电流后,晶闸管开始只在靠近门极附近的小区域内导通,随着时间的推移,导通区才逐渐扩大到PN 结的全部面积。
如果阳极电流上升得太快,则会导致门极附近的PN结因电流密度过大而烧毁,使晶闸管损坏。
10.断态电压临界上升率du/dt 定义:把在规定条件下,不导致晶闸管直接从断态转换到通态的最大阳极电压上升率,称为断态电压临界上升率du/dt 。
影响:晶闸管的结面在阻断状态下相当于一个电容,若突然加一正向阳极电压,便会有一个充电电流流过结面,该充电电流流经靠近阴极的PN结时,产生相当于触发电流的作用,如果这个电流过大,将会使元件误触发导通。
11.电力晶体管GTR 的二次击穿 一次击穿:集电极电压升高至击穿电压时,Ic 迅速增大,出现雪崩击穿。
只要Ic 不超过限度,GTR 一般不会损坏,工作特性也不变。
二次击穿:一次击穿发生时Ic 增大到某个临界点时会突然急剧上升,并伴随电压的陡然下降。
常常立即导致器件的永久损坏,或者工作特性明显衰变。
12.MOSFET的特点1.开关速度快,一般为10ns~100ns。
2.温度稳定性好,通态电阻具有正温度系数,可实现自动均流。
3.输入阻抗大、驱动功率小,因此驱动电路也较简单。
4.导通电阻大、通态压降大,因此在大电流时通态损耗较大。
13.散热问题电力半导体器件在电能变换、开关动作中会产生功率损耗,使得器件发热,结面温度上升。
但是,电力半导体器件均有其安全工作区所允许的工作温度(结面温度),无论任何情况下都不允许超过其规定值。
为此,必须要对电力半导体器件进行散热。
电力半导体器件的散热,一般有三种冷却方式:①自然冷却:只适用于小功率应用场;②风扇冷却:适用于中等功率应用场合,如IGBT应用电路;③水冷却:适用于大功率应用场合,如大功率GTO、IGCT及SCR等应用电路;14.IGBT:绝缘栅双极型晶体管,兼具功率MOSFET高速开关特性和GTR的低导通压降特性两者优点的一种复合器件。
IGBT的特点(1) 开关速度高,开关损耗小。
在电压1000V以上时,开关损耗只有GTR的1/10,与电力MOSFET相当。
(2) 相同电压和电流定额时,安全工作区比GTR大,且具有耐脉冲电流冲击能力。
(3) 通态压降比VDMOSFET 低,特别是在电流较大的区域。
(4) 输入阻抗高,输入特性与MOSFET类似。
(5) 与MOSFET和GTR相比,耐压和通流能力还可以进一步提高,同时保持开关频率高的特点。
15.整流电路的整流原理:利用整流管和晶闸管的单相导电开关特性,构成输出单一的电力变换电路,从而将输入的交流电能转换为输出的直流电能。
整流电路通常由整流变压器将电源电压变换为适宜的电压幅值,为负载提供需要的直流电压及合理的电压调整范围。
16.整流电路的基本类型对于n相半波整流电路而言,共有n条整流工作回路,各回路中均含有一个开关元件。
n条整流工作回路的电源电压有一定的相序,相邻两条整流工作回路的电源电压相位差均为2π/n半波整流电路的电源变压器次级绕组只通过单方向电流,变压器利用率低,且有的电路存在直流磁势,造成铁芯直流磁化。
对于n相(单相时n取2)桥式整流电路而言,共有n(n-1)条整流工作回路,各回路中均含有二个开关元件。
各整流工作回路的电源电压有一定的相序,相邻两条整流工作回路的电源电压相位差均为2π/n(n-1)。
17.在不可控整流电路中,整流管将按电源电压变化规律自然换相,自然换相的时刻称为自然换相点。
对于共阴极组接法的半波不可控整流电路而言,为高通电路,即总是相电压最高的一相元件导通。
所以,自然换相点在相邻两相工作回路电源电压波形正半周交点,输出电压波形为电源电压波形正半周包络线。
18.基本概念1.从自然换相点计起,到晶闸管门极触发脉冲前沿为止的时间间隔,以电角度表示,称为控制角α。
在自然换相点给予触发时控制角α=0,改变α便可以改变输出电压波形和平均值。
2 .控制角α的有效变化范围称为移相范围,移相范围决定于整流电路的类型和负载性质。
3. 晶闸管在一个电源周期内的导通时间,以电角度表示,称为导通角θ,在可控整流电路的分析中,应注意其移相范围和导通角θ与控制角α的关系。
4. 通过改变控制角α来调整输出电压的称为相位控制。
5. 触发脉冲和主电路电压在频率和相位上要有相互协调的配合关系,称为同步。
19. 1.电阻负载特点:电压、电流的波形形状相同。
2 .电感性负载(主要指电感与电阻串联的电路)特点:负载电流不能突变,波形分为连续和不连续两种情况。
3.反电势负载(整流输出供蓄电池充电或直流电动机,即负载有反电势)特点:只有当输出电压大于反电动势时才有电流流通,电流波形也呈较大的脉动。
20.主要研究内容和步骤(重要)1.根据开关元件的理想开关特性和负载性质,分析电路的工作过程。
2 .根据电路工作过程得出波形分析,包括输出电压ud、各晶闸管端电压uVT、负载电流id、通过各晶闸管电流iVT、变压器次级i2和初级电流i1等。
3.在波形分析的基础上,求得一系列电量间的基本数量关系,以便对电路进行定量分析。
在设计整流电路时,数量关系可作为选择变压器和开关元件的依据。
21.单相桥式与半波电路比较①、α的移相范围相等,均为0~180°;②、输出电压平均值Ud是半波整流电路的2倍;③、在相同的负载功率下,流过晶闸管的平均电流减小一半;④、功率因数提高了2倍。
单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小,功率因数高,变压器次级中电流为两个等大反向的半波,没有直流磁化问题,变压器的利用率高。
在大电感负载情况下,α接近π/2时,输出电压的平均值接近于零,负载上的电压太小。
且理想的大电感负载是不存在的,故实际电流波形不可能是一条直线,而且在α=π之前,电流就出现断续。
电感量越小,电流开始断续的α值就越小。
22.失控现象与续流二极管当控制角突然增大至或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud为正弦,另外半周期ud为零,其平均值保持恒定,称为失控。
为了防止失控的发生,必须消除自然续流现象:必须加续流二极管,以提供一条通路。
有续流二极管VDR时,续流过程由VDR完成,晶闸管关断,避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。
同时,续流期间导电回路中只有一个管压降,有利于降低损耗。
应当指出,实现这一功能的条件是VDR 的通态电压低于自然续流回路开关元件通态电压之和,否则不能消除自然续流现象,关断导通的晶闸管。
23. 实现有源逆变的条件为:一是负载侧有一个提供直流电能的直流电动势,电动势的极性对晶闸管而言为正向电压,在整流回路交流电源电压为负期间,提供晶闸管维持导通的条件;二是要求变流器控制角α>π/2,使变流器输出电压极性为负且维持电流连续,提供改变能流方向的条件。
逆变失败(逆变颠覆)变流器为逆变工作状态时,若发生换相失控,就会导致外接电动势通过晶闸管形成短路,或者发生输出平均电压和外接电动势顺向串联形成短路,这种情况称为逆变失败或称为逆变颠覆。