电力电子技术-西南大学作业教程文件

《电力电子技术》课程大作业电力电子技术器件、电路和技术综述院〔系〕名称信息工程学院专业名称电子信息工程技术学生XXX学号xxx指导教师王照平2015年6月12日基于电力电子技术器件、电路和技术综述的1、概述从广义来讲，电子技术应包含信息电子技术和电力电子技术两大分支，而通常所说的电子技术一般指信息电子技术。

电力电子技术也称为电力电子学，它真正成为一门独立的学科始于1957年第一只晶闸管的问世。

在1970年国际电气和电子工程协会〔IEEE〕电力电子学会上对电力电子技术作了以下定义：“电力电子技术就是有效地使用电力电子器件，应用电路和设计理论及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。

它包括对电压、电流频率和波形的变换。

”简言之，电力电子技术就是利用电力电子器件对电能形态进行变换和控制的一门技术。

电力电子技术是电力、电子控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，它们之间的关系可用倒三角图形描述，如图1-1所示。

图1-1 描述电力电子学的倒三角形第一，电力电子技术是在电子技术的基础上发展起来的，它们都可可分为器件、电路和应用三个部分，且器件的材料和制造工艺基本相同，只有两者的应用目的有所不同，电子技术应用于信息的处理〔如放大等〕，电力电子技术应用于电力变换和控制，它所变换的功率可大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或毫瓦数量级。

第二，电力电子技术广泛应用于电器工程，如高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电器工程中，它对电器工程的现代化起着重要推动作用。

第三，电力电子技术可以看成是弱电控制强电的技术，是弱点和强电之间的接口。

而控制理论是实现这种接口的一种强有力的纽带,是电力电子技术重要理论依据。

所以，也可以认为：电力电子技术是运用控制理论将电子技术应用到电力领域的综合性技术。

2、电力电子常用器件2.1、电力电子器件概念可以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。

西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷课程名称【编号】：(1075)《电力电子技术》考试时间：150分钟一、单项选择题(本大题共10小题，每道题3.0分，共30.0分)1. IGBT是一个复合型的器件，它是（B ）。

A.GTR驱动的MOSFETB.MOSFET驱动的GTRC.MOSFET驱动的晶闸管D.MOSFET驱动的GTO2. 已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（A ）。

A.减小至维持电流以下B.减小至擎住电流以下C.减小至门极触发电流以下D.减小至5A以下3. 为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（B ）。

A.du/dt抑制电路B.抗饱和电路C.di/dt抑制电路D.吸收电路4. 在三相三线交流调压电路中，输出电压的波形如下图所示，在t1~t2时间段内，有（C ）晶闸管导通。

33.pngA.1个B.2个C.3个D.4个5. 直流斩波电路是一种（C ）变换电路。

A.AC/ACB.DC/ACC.DC/DCD.AC/DC6. 桓流驱动电路中加速电容C的作用是（A ）。

A.加快功率晶体管的开通B.延缓功率晶体管的关断C.加深功率晶体管的饱和深度D.保护器件7. 电阻性负载三相半波可控整流电路中，控制角的范围是（D ）。

A.30°～150°B.0°～120°C.15°～125°D.0°～150°8. 对于单相交交变频电路如下图，在t1~t2时间段内，P组晶闸管变流装置与N 组晶闸管变流装置的工作状态是（C ）。

44.pngA.P组阻断，N组整流B.P组阻断，N组逆变C.N组阻断，P组整流D.N组阻断，P组逆变9. 单相桥式PWM逆变电路如下图，单极性调制工作时，在电压的正半周是（D ）。

22.pngA.V1与V4导通，V2与V3关断B.V1常通，V2常断，V3与V4交替通断C.V1与V4关断，V2与V3导通D.V1常断，V2常通，V3与V4交替通断10. 对于单相交流调压电路，下面说法错误的是（D ）。

1075 20202单项选择题1、在PWM斩波方式的开关信号形成电路中，比较器反相输入端加三角波信号，同相端加（）。

1. E. 方波信号2.正弦信号3.锯齿波信号4.直流信号2、三相桥式全控整流电路，大电感负载，当α＝（）时整流平均电压Ud=0。

1. F. 30度2.90度3.120度4.60度3、单相半控桥电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是（）。

1.增加输出电压的稳定性2.抑制温漂3.增加晶闸管的导电能力4.防止失控现象的产生4、晶闸管稳定导通的条件（）。

1.晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流2.晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流3.晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流4.晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流5、对于单相交交变频电路如下图，在t2~t3时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状1.N组阻断，P组整流2.P组阻断，N组逆变3.P组阻断，N组整流4.N组阻断，P组逆变6、降压斩波电路中，已知电源电压Ud=16V，导通比为3/4，则负载电压U0=( )。

1.21V2.12V3.64V4.4V7、电流型逆变器中间直流环节贮能元件是( )。

1.电动机2.电感3.电容4.蓄电池8、桓流驱动电路中加速电容C的作用是（）。

1.保护器件2.加深功率晶体管的饱和深度3.延缓功率晶体管的关断4.加快功率晶体管的开通9、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）。

1.减小至5A以下2.减小至维持电流以下3.减小至门极触发电流以下4.减小至擎住电流以下10、对于电阻负载单相交流调压电路，下列说法错误的是（）。

1.以上说法均是错误的2.输出负载电压UO的最大值为U13.α的移项范围为0<α<180度4.输出负载电压与输出负载电流同相11、有源逆变发生的条件为（）。

1.以上说法都是对的2.直流电动势极性须和晶闸管导通方向一致3.要求晶闸管的控制角大于90度4.要有直流电动势12、关于单相桥式PWM逆变电路，下面说法正确的是（）1.在一个周期内单极性调制时有三个电平，双极性有两个电平2.在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有三个电平3.在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有一个电平4.在一个周期内单极性调制时有一个电平，双极性有两个电平13、直流斩波电路是一种（）变换电路。

西南大学网络与继续教育学院课程考试课程名称：(1075)《电力电子技术》考试时间：90分钟满分：100分蓝色即为参考答案随机出题核对题目在确定下载。

一、判断题(本大题共10小题，每道题3.0分，共30.0分)1.具有自关断能力的电力半导体器件称为不控型器件.对错2.定宽调频是斩波器的一种瞬时值控制。

对错3.取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的阈值电压.对错4.三相桥式全控整流电路，电阻性负载时的移相范围为0度～150度。

对错5.单相桥式半控整流电路中，电阻性负载，流过每个晶闸管的有效电流.对错6.在无源逆变与直接斩波电路中，都必须设置换流辅助电路，强迫导通的晶闸管可靠关断。

对错7.为了防止逆变失败，最小逆变角限制为30度～35度。

对错8.单相全控桥式有源逆变电路，控制角为a，则输出电压的平均值为Ud=0.9U2cosa。

对错9.单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为对错10.电流型三相桥式逆变电路，120°导通型，则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下桥臂各二只。

对错二、电子技术包括（）和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。

8.如下图，如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1, VD1,V2,VD2表示)。

（1） (1) t0~t1时间段内，电流的通路为( )；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为( )；(3) t2~t3时间段内，电流的通路为( )；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为( )；(5) t4~t5时间段内，电流的通路为( ).</FO NT三、四、计算题(本大题共1小题，每道题20.0分，共20.0分)1.三相全控桥整流电路如图所示。

已知电感性负载L =0.2H、R =1Ω、α =60°，变压器二次相电压U2=100V。

一、填空题(本大题共10小题，每道题3.0分，共30.0分)1.逆变电路是一种变换电路。

DC/AC2.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。

电力场效应晶体管栅极以电力晶体管集电极和发射极3.当电源电压发生瞬时与直流侧电源顺极性串联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。

逆变失败或逆变颠覆4.变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。

直交型和交交型5.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。

储能元件6.在升压斩波器中，已知电源电压Ud=16V，导通比Kt=1/3，则输出电压Uo=______V。

157.考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。

减小8.升压斩波电路的典型应用有和_ _等。

直流电动机传动和单相功率因数校正9.三相交交变频电路主要有两种接线方式，公共交流母线进线方式和，其中主要用于中等容量的交流调速系统是。

输出星形联结方式公共交流母线进线方式10.考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称。

换相重叠角二、判断题(本大题共10小题，每道题3.0分，共30.0分)1.接有续流二极管的单相半控桥式变流电路可运行的工作象限是第三象限.对错2.晶闸管固定脉宽斩波电路，一般采用的换流方式是电网电压换流.对错3.晶闸管的伏安特性是指阳极电压与阳极电流的关系.对错4.单相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，在逆变角β期间，处于换相进行关断的晶闸管承受的电压是正向电压 .对错5.晶闸管电流的波形系数定义为Kf =IdT·IT.10.三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值IT为.问答题(本大题共2小题，每道题10.0分，共20.0分)1.对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比？答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM ）中，把希望输出的波形称作调制信号；而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；载波频率fc 与调制信号频率fr 之比，N= fc / fr 称为载波比。

第一批单选题题目说明:（10.0分）1.IGBT属于（）控制型元件A．A：电流B．B：电压C．C：电阻D．D：频率（10.0分）2.触发电路中的触发信号应具有（）A．A：足够大的触发功率B．B：足够小的触发功率C．C：尽可能缓的前沿D．D：尽可能窄的宽度（10.0分）3.对于单相交交变频电路如下图，在t1~t2时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状态是（）A．A：P组阻断，N组整流B．B：P组阻断，N组逆变C．C：N组阻断，P组整流D．D：N组阻断，P组逆变（10.0分）4.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是()A．A：电容B．B：电感C．C：蓄电池D．D：电动机（10.0分）5.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是（）A．A：90°B．B：120°C．C：150°D．D：180°（10.0分）6.具有自关断能力的电力半导体器件称为()A．A：全控型器件B．B：半控型器件C．C：不控型器件D．D：触发型器件（10.0分）7.IGBT是一个复合型的器件，它是（）A．A：GTR驱动的MOSFETB．B：MOSFET驱动的GTRC．C：MOSFET驱动的晶闸管D．D：MOSFET驱动的GTO（10.0分）8.从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为（）。

A．A：控制角B．B：延迟角C．C：滞后角D．D：重叠角（10.0分）9.将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是()A．A：有源逆变器B．B：A/D变换器C．C：D/A变换器D．D：无源逆变器（10.0分）10.已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）A．A：减小至维持电流以下B．B：减小至擎住电流以下C．C：减小至门极触发电流以下D．D：减小至5A以下（10.0分）11.降压斩波电路中，已知电源电压U d=16V，负载电压U o=12V，斩波周期T=4ms，则开通时T on=（）A．A：1msB．B：2msC．C：3msD．D：4ms（10.0分）12.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）A．A：交流相电压的过零点B．B：本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C．C：比三相不可控整流电路的自然换相点超前30ºD．D：比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60º（10.0分）13.单相桥式半控整流电路中，电阻性负载，流过每个晶闸管的有效电流I T＝()A．A：1IB．B：0.5IC．C：(１/1.747)*ID．D：1.747*I主观填空题题目说明:（10.0分）14.过电压产生的原因()、()，可采取()、()和（）保护。

《电力电子技术大作业》作业题目：灯光控制电路姓名：刘大勇班级：电气12-04班学号：11053416同组人：付晨平12053429程润泽12053427中国石油大学（华东）日期：2014年12月13日摘要本篇论文主要是对基于电力电子技术，模拟电子技术和数字电子技术来进行设计的灯光控制电电路进行详细的说明。

包括其设计思路，工作原理和功能应用，以及所使用的主要元器件和电路。

在整篇论文中，对于元器件和电路形式作了比较详细地介绍，具体说明了其工作原理，基本应用和发展前景。

最后表达了对于本次课程设计的收获和感悟。

关键词：亮度调节；定时；色调搭配；三相桥式整流；W7805稳压芯片；NE555定时器；双向晶闸管；电容；发光二极管；目录第一章引言 (2)1.1课题设计的背景和意义 (2)1.2课题的设计思路、工作原理与功能应用 (2)第二章主要电路和元件的介绍 (3)2.1三相桥式全控整流电路 (3)2.2电力电容器的特性、作用及运行中的问题 (4)2.3二极管工作原理及主要应用 (7)2.4发光二极管的工作原理及应用 (8)2.5W7805稳压器 (9)2.6555定时器的基本组成和工作原理…………………………………………………..102.7双向晶闸管原理及其交流开关应用………………………………………………….12第三章收获与感悟 (14)第一章引言1.1课题设计的背景和意义照明主要包含天然采光和人工照明这两个方面。

电气照明就是指为了进行人工照明通过各种设施而把电能转变为光能。

从大的方面来说，我国虽然地域辽阔、资源总量丰富，但是由于人口基数大、资源利用率相对发达国家较低，因次我国的资源同样面临着巨大问题和挑战。

而目前我国的电能主要来源于火力发电，只有少部分电能是来源于太阳能发电、风能发电、潮汐发电等，因此节能问题迫不容缓；而从小的方面来说，电气照明节能设计有利于减少企业和家庭的电费开支。

1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用设计思路：经过电力电子这门课程的学习，对于电力变换电路，有了比较清晰地认识，在本次设计过程中，运用了三相桥式整流电路。

目录第一章可控硅实验 (2)实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验 (2)实验二正弦波同步移相触发电路实验 (6)实验三锯齿波同步移相触发电路实验 (8)实验四单相桥式半控整流电路实验 (10)实验五单相桥式全控整流电路实验 (14)实验六单相桥式有源逆变电路实验 (17)实验七三相半波可控整流电路的研究 (19)实验八晶闸管三相半波有源逆变电路的研究 (22)实验九三相桥式半控整流电路实验 (25)实验十三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 (28)实验十一单相交流调压电路实验 (31)实验十二三相交流调压电路实验 (34)第二章现代电力电子技术实验 (36)实验一GTR、GTO、MOSFET、IGBT的特性与驱动电路研究 (36)实验二直流斩波电路(设计性)的性能研究 (40)实验三全桥DC/DC变换电路实验 (42)实验四采用自关断器件的单相交流调压电路研究 (44)实验五单相交直交变频电路（纯电阻） (47)实验六移相控制全桥零电压开关PWM变换器研究 (49)第三章直流调速系统 (54)实验一晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (54)实验二晶闸管直流调速系统主要单元调试 (60)实验三不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 (63)实验四双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 (68)实验五双闭环可逆直流脉宽调速系统 (73)第四章交流调速系统 (80)实验一双闭环三相异步电动机调压调速系统 (80)实验二双闭环三相异步电动机串级调速系统 (84)小型风力发电系统的模拟实验 (88)第一章可控硅实验实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验一．实验目的1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。

2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

3．对单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感负载时工作情况作全面分析。

4．了解续流二极管的作用。

二．实验内容1．单结晶体管触发电路的调试。

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第一章电力电子器件的原理与特性1、本章学习要求、 1.1 电力电子器件概述，要求达到“熟悉”层次。

1）电力电子器件的进展概况及其进展趋势。

2）电力电子器件的分类及其各自的特点。

1.2 功率二极管，要求达到“熟悉”层次。

1）功率二极管的工作原理、差不多特性、要紧参数和要紧类型。

2）功率二极管额定电流的定义。

1.3 晶闸管，要求达到“把握”层次。

1）晶闸管的结构、工作原理及伏安特性。

2）晶闸管要紧参数的定义及其含义。

3）电流波形系数 kf 的定义及运算方法。

4）晶闸管导通和关断条件 5）能够依照要求选用晶闸管。

1.4 门极可关断晶闸管（GTO），要求达到“熟悉”层次。

1）GTO 的工作原理、特点及要紧参数。

1.5 功率场效应管，要求达到“熟悉”层次。

1）功率场效应管的特点，差不多特性及安全工作区。

1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT），要求达到“熟悉”层次。

1）IGBT 的工作原理、特点、擎住效应及安全工作区。

1.7 新型电力电子器件简介，要求达到“熟悉”层次。

2、本章重点难点分析、有关晶闸管电流运算的问题：有关晶闸管电流运算的问题：晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件，在进行有关晶闸管的电流运算时，针对实际流过晶闸管的不同电流波形，应依照电流有效值相等的原则选择运算公式，即承诺流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流 IT 对应的电流有效值。

利用公式 I = kf×Id = 1.57IT 进行晶闸管电流运算时，一样可解决两个方面的问题：一是已知晶闸管的实际工作条件（包括流过的电流波形、幅值等），确定所要选用的晶闸管额定电流值；二是已知晶闸管的额定电流，依照实际工作情形，运算晶闸管的通流能力。

前者属于选1用晶闸管的问题，后者属于校核晶闸管的问题。

第1、2课时课题:电力电子技术绪论教学目的和要求:掌握电力电子技术等概念，了解电力电子技术的发展史以及电力电子技术的应用。

重点与难点:掌握电力电子技术等相关概念教学方法:图片展示，应用介绍，结论分析。

预复习任务:复习前期学过的《电工技术基础》等课程的相关知识。

1 什么是电力电子技术1.1 电力电子与信息电子信息电子技术——信息处理电力电子技术——电力变换电子技术一般即指信息电子技术，广义而言，也包括电力电子技术。

电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。

目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。

电力电子技术变换的“电力”，可大到数百MW甚至GW，也可小到数W甚至1W以下。

1.2 两大分支电力电子器件制造技术电力电子技术的基础，理论基础是半导体物理。

变流技术（电力电子器件应用技术）用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。

电力电子技术的核心，理论基础是电路理论。

直流交流输出输入交流整流交流电力控制、变频、变相直流直流斩波逆变1.3 与相关学科的关系电力电子学名称60年代出现。

与电子学（信息电子学）的关系都分为器件和应用两大分支。

器件的材料、工艺基本相同，采用微电子技术。

应用的理论基础、分析方法、分析软件也基本相同。

信息电子电路的器件可工作在开关状态，也可工作在放大状态；电力电子电路的器件一般只工作在开关状态。

二者同根同源。

与电力学（电气工程）的关系电力电子技术广泛用于电气工程中高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、电镀、电加热、高性能交直流电源国内外均把电力电子技术归为电气工程的一个分支。

电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支。

与控制理论（自动化技术）的关系控制理论广泛用于电力电子系统中。

电力电子技术是弱电控制强电的技术，是弱电和强电的接口；控制理论是这种接口的有力纽带。