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电力电子技术考核点总结--填空选择1 简要说明四类基本的电力电子变流电路表答：交流变直流，即整流电路交流变交流，即交流电力控制电路或变频变相电路直流变直流，即直流斩波电路直流变交流，即逆变电；2 美国学者W.Newell用倒二角形对电力电子技术进行形象的描述，认为电力电子学是由电力学，电子学，控制理论三个学科交义而形成的。
3 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技术，其电力变换常分为四大类：直流变直流、直流变交流、交流变交流、交流变直流。
4 根据二极管反向恢复时间的长短，可以将二极管分为普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管。
5 驱动电路需要提供控制电路和主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离和磁隔离。
6 电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压，其中内因过电压包括换相过电压和关断过电压。
7 电力电子系统一般由控制电路，驱动电路，主电路组成8 电力电子器件的损耗主要包括开关损耗和通态损耗9 单相半波整流电路带阻性负载时，晶闸管触发角a移相范围是【0~π】，晶闸管导通角沒和触发角α之间的关系是α+β=π或互补10 三相半波整流电路带阻性负载时，晶闸管触发角a移相范围是0-150度，输出电压连续时触发角α移相范围是0-30度11 同步信号为锯齿波的晶闸管触发电路主耍由脉冲的形成与放大，锯齿波的形成和脉冲移相，同步环节三个基本环节12 一般来说，电力电子变流电路中换流方式有器件换流、负载换流、电网换流和强迫换流。
13 直流斩波电路主要有三种控制方式：脉宽调制、脉频调制和混合调制。
14 正弦脉宽调制（SPWM)中，根据载波比N是否为固定值，可以分为同步调制和异步调制15 PWM控制方案优劣体现在输出波形谐波的多少、直流侧电压利用率; 一个周期内的开关次数。
16 PWM整流电路根据是否引入电流反馈可分为直接电流控制和间接电流控制17 根据电力电子电路中的功率器件开关过程中是否产生损耗，其开关方式可以分为软开关和硬开关。
单相半波可控整流电路 带电阻负载的工作情况 直流输出电压平均值⎰+=+==παααπωωπ2cos 145.0)cos 1(22)(sin 221222U U t td U U d 流过晶闸管的电流平均值IdT 和有效值IT 分别为 ddTI I παπ2-=ddT I t d II παπωππα2)(212-==⎰续流二极管的电流平均值IdDR 和有效值IDR 分别为 ddDR I I παπ2+=ddDR I t d I I παπωπαππ2)(2122+==⎰+其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即22U单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。
为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量。
单相桥式全控整流电路 带电阻负载的工作情况 全波整流在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，因此该电路为全波整流。
直流输出电压平均值2cos 19.02cos 122)(sin 21222d ααπωωππα+=+==⎰U U t td U U负载直流电流平均值2cos 19.02cos 122R 22d d ααπ+=+==R U R U U I I 2＝I d 晶闸管参数计算 ①承受最大正向电压：)2(212U② 承受最大反向电压：22U③ 触发角的移相范围：0=α时，2d 9.0U U =；o 180=α时，0d =U 。
因此移相范围为o 180。
④ 晶闸管电流平均值：2cos 145.0212d dVT α+==R U I I 。
〔5〕流过晶闸管的电流有效值为：IVT ＝Id ∕2〔6〕晶闸管的额定电压=(2~3)×最大反向电压 〔7〕晶闸管的额定电流=(1.5~2)×电流的有效值∕1.57单相桥式全控整流电路 带阻感负载直流输出电压平均值ααπωωπαπαcos 9.0cos 22)(sin 21222d U U t td U U ===⎰+触发角的移相范围0=α时，2d 9.0U U =；o 90=α时，0d =U 。
１．电力二极管的电流参数：正向平均电流)(AV F I （额定电流）指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值.但是在实际的变流电路中，流过器件的电流不可能正好是正弦半波电流，因此在设计电路，选取器件的时候,要按照实际电路中电流的有效值与正弦半波有效值相等的原则，再换算成平均值计算得出器件的额定电流。
具体的工频正弦半波电流在一个周期内的波形如图１所示I图１ 正弦半波电流波形图该波形在一个周期内的表达式为⎩⎨⎧≤≤≤≤=πππ200sin t t t I I m F 该波形的平均值为πππππππm m m av F I t I dt dt t I I =-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎰⎰0)cos (20sin 2120)( 该波形的有效值为222cos 12sin 2102022)(m m m eff F I dt t I tdt I I =-==⎰⎰ππππ 因此，该波形的平均值和有效值之间的关系为)()()(57.12av F av F eff F I I I ==π２．课堂练习图２中阴影部分为流过二极管的电流波形，计算电流的平均值d I 与电流有效值I 。
如果不考虑安全裕量，问A 100的电力二极管能送出平均电流d I 为多少，相应的电流最大值m I 为多少？Im图２ 电流波形图 解：该电流的平均值为402122/2/0m m d I dt dt I I =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎰⎰ππππ 该电流的有效值为2212/02m m I dt I I ==⎰ππ 由题可知，电力二极管的额定电流为A 100，因此流过它的电流有效值为A 157。
图２的电流流过电力二极管，要满足器件的电流额定要求，必须根据有效值相等原则，使该电流的有效值A I 157=由它与最大值之间的关系，可得A I I m 3142==从而得到该电流的平均值为A I I m d 5.784== 注:该练习说明如果电路的电流是图２所示的波形，那么只要电流最大值不超过３１４Ａ，电力二极管就能正常工作。
1 简要说明四类基本的电力电子变流电路表答：交流变直流，即整流电路交流变交流，即交流电力控制电路或变频变相电路直流变直流，即直流斩波电路直流变交流，即逆变电；2 美国学者W.Newell用倒二角形对电力电子技术进行形象的描述，认为电力电子学是由电力学，电子学，控制理论三个学科交义而形成的。
3 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技术，其电力变换常分为四大类：直流变直流、直流变交流、交流变交流、交流变直流。
4 根据二极管反向恢复时间的长短，可以将二极管分为普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管。
5 驱动电路需要提供控制电路和主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离和磁隔离。
6 电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压，其中内因过电压包括换相过电压和关断过电压。
7 电力电子系统一般由控制电路，驱动电路，主电路组成8 电力电子器件的损耗主要包括开关损耗和通态损耗9 单相半波整流电路带阻性负载时，晶闸管触发角a移相范围是【0~π】，晶闸管导通角沒和触发角α之间的关系是α+β=π或互补10 三相半波整流电路带阻性负载时，晶闸管触发角a移相范围是0-150度，输出电压连续时触发角α移相范围是0-30度11 同步信号为锯齿波的晶闸管触发电路主耍由脉冲的形成与放大，锯齿波的形成和脉冲移相，同步环节三个基本环节12 一般来说，电力电子变流电路中换流方式有器件换流、负载换流、电网换流和强迫换流。
13 直流斩波电路主要有三种控制方式：脉宽调制、脉频调制和混合调制。
14 正弦脉宽调制（SPWM)中，根据载波比N是否为固定值，可以分为同步调制和异步调制15 PWM控制方案优劣体现在输出波形谐波的多少、直流侧电压利用率; 一个周期内的开关次数。
16 PWM整流电路根据是否引入电流反馈可分为直接电流控制和间接电流控制17 根据电力电子电路中的功率器件开关过程中是否产生损耗，其开关方式可以分为软开关和硬开关。
天津冶金职业技术学院教案( 首页)天津冶金职业技术学院教案( 首页)图1.3.2 晶闸管的内部结构和等效电路）导通：阳极施加正向电压时→给门极G也加正向电压T I I图1.3.6 控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a) 电气图形符号b) 伏安特性1.4 可关断晶闸管可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor)简称GTO。
天津冶金职业技术学院教师授课教案沟道沟道MOSFET耗尽型：增强型:耗尽型增强型之间就存在导电沟道；才存在导电沟道1. IGBT的结构图1.7.1 IGBT的结构、简化等效电路与电气符号IGBT的结构如图1.7.1(a)所示。
它是在VDMOS管结构的基础上再增加一个P+层，形成了一个大面积的P+N结1J，和其它结2J、3J一起构成了一个相当于由VDMOS驱动的厚基区PNP型GTR;简化等效电路如图1.7.1(b)所示。
电气符号如图1.7.1（c）所示GBT有三个电极:集电极Ｃ、发射极Ｅ和栅极Ｇ。
2. IGBT的工作原理IGBT也属场控器件，其驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种由栅电压GEU控制集电极电流的栅控自关断器件。
1.7.2 缘栅双极型晶体管的特性IGBT的伏安特性和转移特性图1.7.2 IGBT的伏安特性和转移特性天津冶金职业技术学院教案( 首页)构，如图1.8.4(a)。
）三极：阳极A 、阴极、栅极G ，）原理：栅极开路，在阳极和阴极之间加正向电压，有电流流过SITH ；在栅极G 和阴极K 之间加负电压，G-K 之间PN 结反偏，在两个栅极图1.9.5 GTO 的基本驱动电路2）导通和关断过程：图1.9.5(b)导通时GTO 门极与阴极间流过负电流而被关断；由于GTO 的开通和关断均依赖于一个独立的电源，故其关断能力强且可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲；3）图1.9.5(c)中，导通和关断用两个独立的电源，开关元件少，电路简单。
4）图1.9.5(d)，对于300A 以上的GTO ，用此驱动电路可以满足要求。
第一章概述可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术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都属于信息电子技术。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电能变换的形式共有四种：交流-直流变换、直流-直流变换、直流-交流变换、交流-交流变换。
电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。
变流技术则是电力电子技术的核心。
美国学者W. Newell认为电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。
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。
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），这代表了电力电子技术发展的一个重要方向。
电力电子集成技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成技术以及系统集成技术。
随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子电路的工作频率也不断提高。
与此同时，软开关技术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
第二章电力电子器件2.1：电力电子器件概述1、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。
电力电子器件一般工作在开关状态2、电力电子器件的功率损耗：通态损耗、断态损耗、开关损耗（开通损耗、关断损耗）通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。
当器件的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。
3、电力电子器件在实际应用中，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。
4、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、全控型器件、不可控器件。
半控型器件是指用控制信号可以控制其导通，但不能控制其关断的电力电子器件。
１．电力二极管的电流参数：正向平均电流)(AV F I （额定电流）
指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
但是在实际的变流电路中，流过器件的电流不可能正好是正弦半波电流，因此在设计电路，选取器件的时候，要按照实际电路中电流的有效值与正弦半波有效值相等的原则，再换算成平均值计算得出器件的额定电流。
具体的工频正弦半波电流在一个周期内的波形如图１所示
I
图１ 正弦半波电流波形图
该波形在一个周期内的表达式为
⎩⎨⎧≤≤≤≤=πππ20
0sin t t t I I m F 该波形的平均值为
πππππππm m m av F I t I dt dt t I I =-=⎥⎦⎤⎢
⎣⎡+=⎰⎰0)cos (20sin 2120)( 该波形的有效值为
222cos 12sin 2102022
)(m m m eff F I dt t I tdt I I =-==⎰⎰ππ
ππ 因此，该波形的平均值和有效值之间的关系为
)()()(57.12av F av F eff F I I I ==
π
２．课堂练习
图２中阴影部分为流过二极管的电流波形，计算电流的平均值d I 与电流有效值I 。
如果不考虑安全裕量，问A 100的电力二极管能送出平均电流d I 为多少，相应的电流最大值m I 为多少？
Im
图２ 电流波形图
解：该电流的平均值为
402122/2/0m m d I dt dt I I =⎥⎦⎤⎢
⎣⎡+=⎰⎰ππππ 该电流的有效值为
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2
/02m m I dt I I ==⎰ππ 由题可知，电力二极管的额定电流为A 100，因此流过它的电流有效值为A 157。
图２的电流流过电力二极管，要满足器件的电流额定要求，必须根据有效值相等原则，使该电流的有效值
A I 157=
由它与最大值之间的关系，可得
A I I m 3142==
从而得到该电流的平均值为
A I I m d 5.784==。
