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《电力电子技术》学习资料概述本文档旨在提供关于电力电子技术的研究资料，帮助读者了解该领域的基本概念和原理。
1. 电力电子技术简介- 电力电子技术是指利用电子器件和电力技术，将电能进行控制、变换和传输的技术领域。
- 电力电子技术广泛应用于电力系统、工业控制、电动车辆、电力传输等领域。
2. 电力电子技术的重要原理与器件2.1 可控硅器件- 可控硅器件是电力电子技术中最基本的器件之一。
- 可控硅器件可以实现对电能的方向、大小以及周期进行控制，广泛应用于电动机控制、电能变换等领域。
2.2 逆变器与变频器- 逆变器用于将直流电转换为交流电，常用于太阳能发电系统、UPS系统等。
- 变频器用于控制交流电机的转速和转矩，广泛应用于变频空调、工业驱动等领域。
2.3 共模电路- 共模电路用于电力系统的滤波和隔离。
- 共模电路能够有效抑制电力系统中的干扰信号和电磁波。
2.4 光伏逆变器- 光伏逆变器是将光伏电池所产生的直流电转换为交流电的装置。
- 光伏逆变器广泛应用于太阳能发电系统，为电网注入可再生能源。
3. 电力电子技术的应用3.1 电力系统- 电力电子技术在电力系统中起到重要作用，可以实现电力的传输、分配和控制。
- 电力电子技术能够提高电力系统的稳定性和效率。
3.2 工业控制- 电力电子技术在工业控制中应用广泛，如电动机控制、自动化生产线等。
- 电力电子技术可以实现对电力的精确控制和调节。
3.3 电动车辆- 电力电子技术是电动车辆关键技术之一。
- 电力电子技术可以实现电动车辆的电能转换和控制，提高能源利用效率。
3.4 可再生能源- 电力电子技术在可再生能源的应用中起到重要作用。
- 电力电子技术可以将风能、光能等可再生能源转换为可用的电能，推动可再生能源的开发利用。
总结本文档介绍了电力电子技术的基本概念、重要原理与器件，以及其在电力系统、工业控制、电动车辆和可再生能源中的应用。
通过学习电力电子技术，读者可以更深入了解和应用这一领域的知识。
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。
电力电子技术电力电子技术是指将电力与电子技术相结合，用于控制、调节和变换电能的一门学科。
它在现代电力系统中起着至关重要的作用，广泛应用于电力变换、电力质量改善、能量回收等领域。
本文将介绍电力电子技术的原理、应用以及未来发展方向。
一、电力电子技术的原理电力电子技术的原理基于半导体器件的特性以及电力系统的需求。
电力电子器件主要包括二极管、可控硅、晶闸管、场效应管等。
通过控制这些器件的导通和关断，可以实现电能的变换和控制。
1.1 电力电子技术的基本原理首先，电力电子技术通过开关电源的方式，将电能以高频率的交流形式进行变换。
这种交流形式可以经过滤波器进行滤波，从而得到平稳的直流电压或交流电压。
其次，电力电子技术通过控制开关器件的导通和关断时间，实现对电能的调节和控制。
通过改变开关器件的导通和关断时间，可以改变电能输出的电压和电流波形，实现对电力系统负载的需要。
最后，电力电子技术可以实现电能的双向流动。
通过逆变器等器件，可以将直流电能转换为交流电能，实现电能的回馈和能量回收。
1.2 电力电子技术的关键技术在电力电子技术的应用中，存在一些关键技术需要解决。
其中包括功率器件的选型和设计、开关电源的控制算法、电力电子系统的故障保护等。
功率器件的选型和设计是电力电子技术的核心。
不同的应用需要选择不同类型的功率器件，以满足功率和效率的要求。
同时，功率器件的设计需要考虑散热、温度和损耗等因素。
开关电源的控制算法决定了电能的变换效率和控制精度。
通过合理的控制算法，可以实现对电能的精确控制，从而满足不同负载的需求。
电力电子系统的故障保护是电力电子技术中必须考虑的问题。
电力电子系统中存在高电压和大电流，一旦发生故障可能会对系统造成严重损害。
因此，需要设计安全可靠的故障保护装置，保证系统正常运行。
二、电力电子技术的应用电力电子技术在现代电力系统中有广泛的应用。
其主要应用领域包括电力变换、电力质量改善和能量回收等。
2.1 电力变换电力变换是电力电子技术最主要的应用之一。
电力电子技术知识总结电力电子技术是一个研究电力系统中能量的电子转换和控制的学科，它在电力系统的输配电过程中发挥着关键作用。
下面将对电力电子技术的基本原理、常用器件和应用领域进行总结。
电力电子技术的基本原理主要涉及能量的转换、控制和变换等方面。
其中，能量转换指的是将电力系统中的电能转换为其他形式的能量，例如机械能或热能；能量控制则是对电力系统中能量的流动进行控制，以保证系统的稳定和可靠运行；能量变换则是将电力系统中的电流和电压进行变换，以满足不同设备的工作需求。
在电力电子技术中，常用的器件有晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。
其中，晶闸管是一种具有可控导通能力的开关元件，广泛应用于直流电力传输和交流电功率控制系统中；可控硅是一种三层结构的半导体器件，具有可控导通和导通角的特点，常用于电力系统的调压和调速控制；IGBT是一种由双极性晶体管和MOSFET组成的器件，结合了二者的优点，适用于高压和高频应用；MOSFET则是一种最常用的功率开关管，具有速度快、损耗小和驱动电压低等特点。
电力电子技术在诸多领域有着广泛的应用，其中最常见的是电力变换和传输系统。
例如，直流输电系统中，电力电子技术可以实现高压直流输电，提高输电效率；交流输电系统中，电力电子技术可以实现交流电压和频率的调整，以适应不同工况。
此外，电力电子技术还应用于电力工具、家用电器、工业自动化、电动汽车等领域，提高了系统的效能和可靠性。
此外，电力电子技术还与能源转换和储能技术密切相关。
例如，太阳能光伏系统中，电力电子技术可以对光伏阵列产生的直流电进行变换和控制，以满足不同负载的需求；同时，电力电子技术还可以应用于储能系统，例如电动汽车的电池组和储能电站中，对电能的储存和释放进行控制。
总结来说，电力电子技术在电力系统中的应用十分重要。
它通过能量的转换、控制和变换，实现了电力系统的高效运行和灵活控制。
而晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等器件则为电力电子技术的实现提供了基础。
电力电子技术概述电力电子技术是指在电力系统中应用电子元器件和电子技术，从而实现对电能的调节、变换和控制的一门技术。
它在现代电力系统中扮演着重要的角色，对于提高电力传输、转换和利用效率起到至关重要的作用。
本文将概述电力电子技术的基本原理、应用领域和未来发展趋势。
一、基本原理电力电子技术的基本原理是通过应用晶体管、二极管、开关等电子元件，实现对电能的调节和控制。
通过改变电压、电流的形状、频率和幅值来实现对电能的变换。
电力电子技术的核心是开关技术和变换技术。
1. 开关技术：开关技术是指通过控制开关的通断状态，来控制电流和电压的变化。
常见的开关元件有晶体管、功率开关管等。
通过合理的开关控制，可以实现电流的调节、电压的变换等功能。
2. 变换技术：变换技术是指通过变换电流和电压的形状、频率和幅值，将电能从一种形式转换为另一种形式。
常见的变换技术有直流-直流变换、直流-交流变换等。
通过变换技术，可以将电能从电网中提取出来，或者将直流电能转换为交流电能。
二、应用领域电力电子技术在多个领域广泛应用，其中包括能源转换、电力传输和利用、电动汽车等。
1. 能源转换：电力电子技术在可再生能源领域发挥着重要作用。
通过电力电子技术，可以将太阳能、风能等可再生能源转换为电能，从而实现清洁能源的利用。
2. 电力传输和利用：电力电子技术在电力系统中的传输和利用环节起着关键作用。
通过电力电子技术，可以实现高压交流输电与变频无级调速控制，提高电力传输效率和系统稳定性。
3. 电动汽车：电力电子技术在电动汽车领域的应用不断增加。
通过电力电子技术，可以实现电动汽车的充电与放电控制、能量回馈、效率提升等功能，推动电动汽车的发展与普及。
三、未来发展趋势随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，电力电子技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
1. 高效能源转换：未来电力电子技术将更加注重能源转换的高效率。
通过研究和改进电力电子器件的性能，提高能源转换效率，减少能源损失，从而推动清洁能源的大规模利用。
电子电力技术考纲序言：提玄勾要，弃小留大，以飨读者第1考点晶闸管1 . 1 内容归纳与总结1 . 1 . 1 晶闸管的结构与工作原理(1 ) 晶闸管可用图1-1 的符号表示, 阳极———A, 阴极———K,门极(控制极) ———G。
图1-1 晶闸管符号其结构为三个PN 结、四层结构、三端的半控型半导体开关管。
(2) 它的工作原理可理解为一个PNP三极管与一个NPN 三极管的连接, 这种连接是以电流正反馈的原理按特殊工艺制造而成的。
一旦晶闸管导通, 其控制极就失去作用。
普通晶闸管有平板型与螺旋型两种1 . 1 .2 关断与导通条件(1 ) 导通的充分必要条件。
1) 阳极与阴极间承受正向电压。
2) 门极施加相对阴极来说为正的脉冲信号。
(2 ) 关断条件为下列之一。
1) 阳极与阴极间承受反向电压。
2) 阳极电流减小到小于维持电流1 . 1 . 3 晶闸管的主要参数(1 ) 晶闸管的通态平均电流I F 。
在规定的条件下, 为晶闸管通以工频、正弦半波电流, 且负载 为纯电阻负载, 导通角不小于170°。
此时这个电流的平均值就是 半波电流的平均值。
若正弦半波电流的峰值为I m , 则I F =1/2π⎰0πI m sin ωt d ωt = I m /π.通过的电流有效值为I =1/2π 0π⎰( I m sin ωt ) 2d ωt =I m /2.波形系数: 通过晶闸管的电流的(一般为非正弦) 有效值与平 均值之比K f , 在此I / I F = 1 . 57 , 即I = 1 . 57 I F = K f I FK f 称波形系数。
还有其他参数: 额定电压、维持电流、擎住电流以及一些动态 参数和门极特性等。
(2 ) 实际应用中晶闸管的选择。
主要按实际承受的电压、电流选择晶闸管。
电压的选择:按晶闸管实际在线路中承受的电压的峰值, 还要乘以一个安全裕量。
电流的选择:按晶闸管中实际通过电流的有效值与所选晶闸管( 通态平均电流为I F ) 允许通过的电流有效值相等的原则, 再乘以安全裕量, 这被称做有效值相等的原则。
这里要注意: 无论是电流还是电压波形, 都有一个峰值、有效值、平均值, 要弄清它们的定义及算法。
1 .2 例题解析例题1 . 1 在不用晶闸管测试仪的情况下, 如何用万用表简易地测出晶闸管的阳极、阴极与控制极?解: (1) 用万用表的欧姆档测试晶闸管的三个电极间的电阻。
晶闸管的阳极与阴极间的正向电阻与反向电阻都接近无限大(一般为几百千欧以上)。
门极对阴极间的正向电阻一般为几欧到几百欧, 不能为零或大于几千欧; 反向电阻比正向电阻稍大。
(2 )要真正判断其好坏, 可用以下简单电路测试。
图1-2 例题1 . 1 图例题1 . 2 图1-3为流过晶闸管中的电流波形, 其峰值为I m 。
(1 )计算其平均值与有效值。
(2 )KP-100 型晶闸管不计安全裕量, 当这些波形电流流经晶闸管时, 晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。
解: ( 1) 平均值与有效值。
平均值1) I d1 =1/2π/2ππ⎰I m sin ωt d ωt =I m /2π2) 221323d m m I I I ππ==图1-3 例题1 . 2 图有效值1）2121(sin )222m m I I I t d t ππωωπ==⎰ 2）22320123m m I I I d t πωπ==⎰ (2 ) 100A 的晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。
1) 晶闸管能承受的电流最大值与平均值100A 的晶闸管允许通过的有效值电流为1.57100157T I A =⨯=实际通过的电流有效值为221(sin )222m m I I I t d t ππωωπ==⎰按有效值相等的原则, 最大值为15722m I A =，1442.7m I A = 平均值为I d1 =1/2π/2ππ⎰I m sin ωt d ωt =I m /2π=70.7A2）电流的平均值与最大值100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为I T = 1 . 57×100 = 157 A实际通过的电流有效值为22320123m m I I I d t πωπ==⎰ 按有效值相等的原则1573m I A =，272m I A = 允许的平均值：221323d m m I I I ππ===90.5A例题1 . 3 电 路如图1-4 , VT 导通, 画出负载R 上的电压波形。
图 1-4 例题1 . 3 图解: ( 1) R 上的波形如下:(2 ) R 上的波形如下:例题1 . 4 电路与波形示于图1-5( a) , ( b)。
若在t1 时刻合上K, 在t2 时刻断开K, 求负载电阻上的电压波形。
若在t1 时刻合上K, t3 时刻断开K, 输出电压的波形又如何( u g 宽度大于360°) ?图1-5 例题1 . 4 图例题1 . 5 在图1-7 中, 晶闸管阳极总加正向电压, 只要在VT1 与VT2 的控制极分别加上脉冲, 可实现两只晶闸管轮流导通, 试分析工作情况。
图1-7 例题1 . 5 图解: 当触发VT1 时, 正电源经R2 , C, VT1 为电容器充电, 其极性为左负右正, 这样, 如果VT2 正在导通, 电容器两端的电压将会使VT2 承受反压而关断。
另外一支晶闸管也如此。
习题1-1晶闸管由关断状态变为导通状态的条件, 由导通状态变为关断状态的条件是什么?答案：晶闸管由关断状态变为导通状态必须同时满足两个条件: (1 )晶闸管阳极、阴极间承受正向电压。
(2 )控制极对阴极有正的足够大的触发脉冲。
由导通变为关断状态, 满足下列两个条件之一即可:(1 )晶闸管的阳极、阴极间承受反向电压。
(2 )减小阳极电流, 使其小于维持电流。
习题1-2晶闸管的转折电压、额定电压、额定电流、维持电流、擎住电流是如何定义的?答案：转折电压: 当断开门极, 阳极电压U a 增大到晶闸管正向击穿导通的电压。
额定电压: 晶闸管断态正向不重复峰值电压的90% , 即断态正向重复峰值电压。
额定电流: 通态平均电流, 条件为环境温度为40℃ 和规定的冷却条件, 电阻负载且导通角不小于170°, 所加电流为工频正弦半波时的电流平均值。
维持电流: 晶闸管维持导通状态所必需的最小电流。
擎住电流: 晶闸管由断态进入导通过程中, 如果撤掉触发脉冲, 能继续维持晶闸管导通的最小电流。
习题1-3 额定电流为100A 的晶闸管, 当导通角为90°, 180°时, 允许的晶闸管峰值电流为多少? 若考虑到晶闸管的安全裕量呢? 提示：假设通过晶闸管的电流为工频正弦半波的90°, 180°, 见图1-8。
图1-8 习题1-3 图100A 的晶闸管, 允许通过的电流有效值为157A 。
(1 ) 当导通角为90°时, 实际通过的电流有效值为()221sin 222m T m I I I wt dwt πππ==⎰根据有效值相等的原则求出I m 。
答案：I m = 442 . 7A 。
考虑到安全裕量, I m 应乘以安全裕量系数。
(2 ) 根据同样的方法可求出电流为180°时的I m 。
答案：I m = 314A 。
考虑到安全裕量, I m 应乘以安全裕量系数。
习题1-4 额定电流为100A 的晶闸管流过单相全波电流时,允许其最大平均电流是多少?提示 100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为1 . 57×100= 157A 。
当流过单相全波电流时, 求出这个电流的有效值, 这里注意: 两个相同波形的有效值为其中一个波形有效值的2倍, 而不是2 倍。
()2012sin 2m I I wt dwt ππ=⎰按有效值相等的原则求出I m 。
平均电流 I d =1/π0π⎰I m sin ωt d ωt根据有效值相等的原则先求出I m , 代入平均电流公式, 或先 求出波形系数再求I d 。
答案 最大平均电流 I d = 141 . 4 A 。
习题1-5 图 1-9 中波形的阴影部分为晶闸管中的电流波形, 其最大值为I m , 计算各波形电流平均值、有效值与波形系数。
在 不考虑安全裕量时, 各应选择多大的晶闸管( 电流) ?提示从题中可以看出一个波形的电流都有其峰值、有效值、平均值, 要将它们的定义弄清楚。
在选择晶闸管的额定电流时, 一 定要按有效值相等的原则, 即晶闸管允许的电流有效值与实际通 过晶闸管的电流有效值相等的原则。
解： 1）1012sin d m m I I wtdwt I πππ==⎰ 22101(sin )2m T m I I I wt dwt ππ==⎰ 11122T F d I K I π== 2）2313sin 2d m m I I wtdwt I ππππ==⎰ 223113(sin )0.6338T m m m I I wt dwt I I ππππ==+=⎰ 222 1.31T F d I K I == 3）2301I 24m d m I I dwt ππ==⎰ 22301I 22m T m I I dwt ππ==⎰ 3332T F d I K I == 第2考点 单相可控整流电路从本章起, 主要分析的内容是可控电路的输出电压波形及有 关的计算。
从某种意义上来讲, 波形分析法是理解各种可控电路 的一种基本方法, 掌握了波形分析法, 其他一切问题都可迎刃而解。
从电路角度来看, 有各种整流电路, 如单相、三相零式、三相桥 式等, 这些整流电路又可接各种负载, 如电阻负载、电感性负载、反电动势负载等。
这样看起来, 内容就显得很多。
但是, 它们都有一个共同的规律。
只要掌握这些规律, 分析问题就能得心应手, 书就会越念越薄。
2 . 1 内容归纳与总结2 . 1 . 1 单相半控桥式整流电路分析了单相半控桥式整流电路在电阻性负载、电感性负载时,输出电压波形及输出电压平均值与控制角α的关系。
所有的半控电路对电感性负载来讲, 都有一个失控的问题, 必须加续流二极管才能得以解决。
电阻性负载与带续流二极管的电感性负载输出电压波形在形式上是相同的。
电阻性负载时: 负载电流的波形与电阻上的电压波形是相同的, 只是幅值不同。
电感性负载时: 在电感足够大时, 认为电流是连续且是平行于横轴的纯直流量。
这样, 给计算与分析问题带来很大方便, 计算中所引起的误差, 在工程上是允许的。
2 . 1 . 2 单相全控桥式整流电路电阻性负载: 输出电压波形同半控桥式整流电路。
电感性负载: 没有失控的问题。
它不但在电压的正半周能使晶闸管导通, 在电感足够大时, 此电感还能维持晶闸管在交流电压的负半周继续导通, 并且在α= 90°时, 正负电压相等, 使其输出电压的平均值为零。
