电力电子技术第二章201909

2016

电力电子技术

作业：第二章总结

班级：XXXXXX学号：XXXXXXX姓名：XXXXXX 第二章电力电子器件 总结

1.概述

不可控器件——电力二极管(Power Diode) GPD FRD SBD

半控型器件——晶闸管(Thyristor) FST TRIAC LTT

典型全控型器件 GTO GTR MOSFET IGBT

其他新型电力电子器件 MCT SIT SITH IGCT

功率集成电路与集成电力电子模块 HVIC SPIC IPM

1.1相关概念

主电路(Main Power Circuit):在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路｡

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｡

1.2特点

电功率大,一般都远大于处理信息的电子器件｡

一般都工作在开关状态｡

由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路(主要对控制信号进行放大)｡

功率损耗大,工作时一般都需要安装散热器｡

通态损耗,断态损耗,开关损耗(开通损耗 关断损耗) 开关频率较高时,可能成为器件功率损耗的主要因素｡

电力电子器件在实际应用中的系统组成

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｡

关键词 电力电子系统 电气隔离 检测电路 保护电路 三个端子

1.3电力电子器件的分类

按能够被控制电路信号控制的程度不同可分为 半控型器件(开通可控,关断不可控) 全控型器件(开通,关断都可控) 不可控器件(开通,关断都不可控)

按照驱动信号的性质不同可分为 电流驱动型 电压驱动型

按照驱动信号的波形(电力二极管除外 )不同可分为 脉冲触发型 电平控制型

按照载流子参与导电的情况不同可分为 单极型器件(由一种载流子参与导电) 双极型器件 (由电子和空穴两种载流子参与导电)复合型器件 (由单极型器件和双极型器件集成混合而成,也称混合型器件)

第六章 谐振开关电路与电力公害抑制

1.开关器件有几种功率损耗?

答: 开通损耗、关断损耗、通态损耗、断态损耗；还有驱动损耗。

2.谐振开关工作的特点是什么?

答: 谐振开关电路在开关过程引入谐振过程，使器件在开通前电压先下降到0，或在关断前电流先降到0，这样就可以消除开关过程中的电压电流重叠，使器件的开关损耗降到很小，因而也可以提高电力电子器件的开关频率，提高装置的效率，减小装置的体积。

3.试分析谐振开关电路的优缺点。

答: 谐振开关技术可以使器件的开关损耗降到很小，因而也可以提高电力电子器件的开关频率，提高装置的效率，减小装置的体积。但也带来一些负面影响：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路道通损耗加大；谐振周期随输入电压，负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。

4.何谓软开关模式和硬开关模式?

答:采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路，这种技术被称为软开关技术。谐振开关技术是以谐振辅助换流方式来解决开关损耗问题的，提高了器件的开关频率，减小了装置的体积，提高了效率。谐振开关模式也称为软开关模式。非谐振开关模式也称为硬开关模式。

5.简述零电流开关谐振电路的工作原理。 答: 零电流开关谐振电路中，谐振电容rC与二极管VD并联，而谐振电感rL与开关管串联。在0T时刻以前，开关管VT处于关断状态，输出滤波电感fL与二极管VD构成续流通道，流过负载电流0I。谐振电感rL中的电感为0，谐振电容rC电压也为0。零电流开关谐振电路工作原理见书中214页

6. 简述零电压开关谐振电路的工作原理。

答：零电压开关谐振电路工作原理见书中215页。

7.软开关PWM的含义是什么？

答：在逆变器和直流输入电源之间加入谐振电路，当谐振电路工作时，逆变器的端电压在零和直流输入电源电压之间振荡，从而实现逆变器上开关管的零电压关断。

电力电子技术第五版课后习题答案

第二章 电力电子器件

2. 使晶闸管导通的条件是什么?

答:使晶闸管导通的条件是:晶闸管承受正向阳极电压,并在门极施加触发电流（脉冲）。或:uＡK>0且ｕGK>0。

3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断?

答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下,即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

４． 图2-２７中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形,各波形的电流最大值均为Im,试计算各波形的电流平均值Ｉd1、Ｉd2、Ｉd3与电流有效值I１、I2、I３。

0022244254a)b)c)图1-430

图2-27 晶闸管导电波形

解：a) Id1＝π214)(sinttdIm＝π2mI(122)0.2717 Im

I1=42)()sin(21tdtIm=2mI21430.47６7 Im

ｂ) Iｄ２ =π14)(sinttdIm=πmI(122)0.5434 Ｉm

I2 ＝42)()sin(1tdtIm=22mI21430.6741Im

c） Id3＝π2120)(tdIm=41 Iｍ

Ｉ3 =202)(21tdIm=21 Ｉm

5. 上题中如果不考虑安全裕量,问10０A的晶闸管能送出的平均电流Iｄ1、Id２、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Ｉｍ1、Iｍ2、Iｍ3各为多少?

解：额定电流Ｉ Ｔ(ＡＶ） =100A的晶闸管，允许的电流有效值Ｉ =15７A，由上题计算结果知 a) Im14767.0I３29.35，ﻩﻩId１０.2717 Im189.48

班级 姓名 学号

第2/9章 电力电子器件 课后复习题

第1部分：填空题

1. 电力电子器件是直接用于 主 电路中，实现电能的变换或控制

的电子器件。2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担 电能变换或控制任务

的电路。

3. 电力电子器件一般工作在 开关 状态。

4. 电力电子器件组成的系统，一般由 控制电路 、驱动电路 、 主电

路 三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加 保

护电路 。

5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类： 不可

控器件 、半控型器件和 全控型器件 。6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类： 电

流驱动型 和 电压驱动型 。

7. 电力二极管的工作特性可概括为 单向导电性 。

8. 电力二极管的主要类型有普通二极管 、快恢复二极管 、 肖特基二

极管。

9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为 1K Hz以

下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在 5s 以上。

10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在 5s

以下。

11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在 10～40ns 之间。12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论 是否触发

，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在 门极正确触发 情况

下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通， 门极 就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流 降至

维持电流以下 。

13.通常取晶闸管的UDRM和URRM中 较小 的标值作为该器件的额定电

压。选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 2~3

倍。14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 维持电流 。晶闸管刚从断

态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流称为

擎住电流 。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的称为 2~4 倍。

15.晶闸管的派生器件有： 快速晶闸管 、 双向晶闸管 、 逆导晶闸管