电力电子技术王兆安复习重点
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第一章 电力电子器件1.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)。
即:U AK > 0且U GK > 0。
2.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阳极电流大于能保持晶闸管导通的最小电流,即:维持电流。
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阳极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头断。
3.图1-43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I m ,试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3 。
解:a ) m m m d I .I )t (d t sin I I 2717012222141≈⎰)+(==πωωπππm m m I .I )t (d )t sin (I I 476702143221241≈⎰πωωπππ+==b ) m m m d I .I )t (d t sin I I 54340122142≈⎰)+(==πωωπππm m m I .I )t (d )t sin (I I 674102143221242≈⎰πωωπππ+==c ) m md I )t (d I I 4121203==ωππ⎰m mI )t (d I I 21212023==ωππ⎰4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时,相应的电流最大值I m1,I m2,I m3 各为多少?解:额定电流I T (A V )=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I =157A ,由上题结果,根据电流有效值相等的原则可得: a ) I 1=157A =0.4767I m ∴ I m1=157/ 0.4767=329.35(A )I d1 =0.2712 I m1=89.48(A )b ) I 2=157A =0.6742I m ∴ I m2=157/ 0.6742=232.88(A )I d2 =0.5434 I m1=126.56(A )c ) I 3=157A =0.5I m ∴ I m3=157/ 0.5 =314(A )I d3 =0.25 I m1=78.5(A )5.GTO 和普通晶闸管同为PNP 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 解:1)GTO 器件α2较大,模型中的V 2控制灵敏。
第一章电力电子器件1、电力电子技术是用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术交流(AC—AC)。
常用电力电子器件、电路图形文字符号和分类:二、晶闸管的导通条件:阳极正向电压、门极正向触发电流.三、晶闸管关断条件是:晶闸管阳极电流小于维持电流。
导通后晶闸管电流由外电路决定实现方法:加反向阳极电压。
3、晶闸管额定电流是指:晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下,稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
4、IT(AV)与其有效值IVT的关系是IT(AV)=IVT/1.575、晶闸管对触发电路脉冲的要求是:1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2)触发脉冲应有足够的幅度3)所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压,电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4)应有良好的抗干扰性能,温度稳定性与主电路的电气隔离。
第二章:整流电路1、单相桥式全控整流电路结构组成:A.纯电阻负载:α的移相范围0~180º,Ud 和Id的计算公式,要求能画出在α角下的Ud ,Id及变压器二次测电流的波形(参图3-5);B.阻感负载:R+大电感L下,α的移相范围0~90º,Ud 和Id计算公式要求能画出在α角下的Ud ,Id,Uvt1及I2的波形(参图3-6);2、三相半波可控整流电路:α=0 º的位置是三相电源自然换相点A)纯电阻负载α的移相范围0~150 ºB)阻感负载(R+极大电感L)①α的移相范围0~90 º②Ud IdIvt计算公式③参图3-17 能画出在α角下能Ud IdIvt的波形(Id电流波形可认为近似恒定)3、三相桥式全控整流电路的工作特点:A)能画出三相全控电阻负载整流电路,并标出电源相序及VT器件的编号。
B)纯电阻负载α的移相范围0~120 ºC)阻感负载R+L(极大)的移相范围0~90 ºUd IdIdvtIvt的计算及晶闸管额定电流It(AV)及额定电压Utn的确定D)三相桥式全控整流电路的工作特点:1)每个时刻均需要两个晶闸管同时导通,形成向负载供电的回路,其中一个晶闸管是共阴极组的,一个共阳极组的,且不能为同一相的晶闸管。
《电力电子技术(王兆安》电力电子技术复习题2一、简答题1、晶闸管导通的条件是什么。
(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施加适当的正向脉冲电压和电流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、电压源逆变电路与电流源逆变电路的区别。
(1)电压型无源逆变电路直流侧接大电容滤波,输出电压为方波交流,输出电流的波形与负载性质有关;电流型无源逆变电路直流侧接大电感滤波,输出电流为方波交流,输出电压的波形与负载性质有关(2)电压型无源逆变电路各逆变开关管都必须反并联二极管,以提供之后的感性负载电流回路;电流型无源逆变电路各逆变开关管不需反并联二极管,但是应在负载两端并联电容,以吸收换流时负载电感中的储能4、单极性调制与双极性调制的区别。
(1)单极性调制是指逆变器输出的半个周期中,被调制成的脉冲输出电压只有一种极性,正半周为+ud和零,负半周为-ud和零(2)双极性调制是指逆变器输出的每半个周期中都被调制成+/-ud之间变化的等幅不等宽的脉冲列在近似相同的条件下,单极性调制比双极性调制具有更好的谐波抑制效果。
5、电力变换的基本类型包括哪些。
包括四种变换类型:(1)整流AC-DC(2)逆变DC-AC(3)斩波DC-DC(4)交交电力变换AC-AC6、半控桥能否用于有源逆变。
为什么。
半控桥不能用于有源逆变,因为半控桥整流输出电压在移相范围内始终大于零。
7、直流斩波器的控制方式。
时间比控制方式:定频调宽定宽调频调频调宽瞬时值控制和平均值控制8、电压型无源逆变的特点是什么。
电压型无源逆变电路输入为恒定的直流电压,输出电压为方波交流电压,输出电流波形与负载的性质有关,阻感需要在功率电子器件旁边反并联二极管,以提供滞后电流的续流回路。
9、简述正弦脉宽调制技术的基本原理。
电力电子技术期末考试简答题王兆安1、什么是异步调制?什么是同步调制?两者各有何特点?载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
载波比N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。
异步调制的主要特点是:在信号波的半个周期内PWM 波的脉冲个数不固定相位也不固定正负半周期的脉冲不对称半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
同步调制的主要特点是:在同步调制方式中,信号波频率变化时载波比N不变,信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的。
2、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、电力电子器件器件与普通电子器件有何不同?(1)电力电子器件所能处理的电功率的大小一般都远大于处理信息的电子器件。
(2)电力电子器件一般都工作在开关状态(3)电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制(4)电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电力电子器件,一般还需要安装散热器。
4、什么是逆变失败?逆变失败原因?防止逆变失败的方法?逆变运行时,一旦发生换流失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联,由于逆变电路内阻很小,形成很大的短路电流,称为逆变失败或逆变颠覆。
逆变失败的原因:(1)触发电路工作不可靠,不能适时准确地给各晶闸管分配脉冲。
(2)晶闸管发生故障,在应该阻断期间,器件失去阻断能力,或在应该导通时,器件不能导通。
(3)在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失(4)换相的裕量角不足,引起换相失败。
防止逆变失败的方法有:采用精确可靠的触发电路,使用性能良好的晶闸管,保证交流电源的质量,留出充足的换向裕量角β等。
5、什么是有源逆变?当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源时,称为有源逆变。
6、实现有源逆变的条件:①直流侧要有电动势,其极性须和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流电路直流侧的平均电压。
王兆安《电力电子技术》复习要点第一章绪论1、电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
2、电力变换的种类3、晶闸管半控型器件主要采用相位控制方式,称为相控方式;全控型器件主要采用脉宽调制方式,称为斩控方式。
4、1957年第一个晶闸管的问世标志着电力电子技术的诞生。
第二章电力电子器件1、电力电子器件与信息电子器件相比具有的的特征:(1)电力电子器件可处理的电功率大;(2)电力电子器件工作在开关状态;(3)电力电子器件需信息电子电路来控制;(4)电力电子器件需安装散热器。
2、在实际中,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。
3、按照能够被控制电路信号所控制的程度分为:半控型器件;全控型器件;不可控器件。
4、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质,电力电子器件分为:电流驱动型;电压驱动型。
GTO、GTR为电流驱动型,IGBT、MOSFET为电压驱动型。
5、驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的波形,电力电子器件分为:脉冲触发型;电平控制型。
6、晶闸管导通的条件:晶闸管阳极承受正向电压,且门极有触发电流。
7、晶闸管由导通变为关断的条件:去掉阳极正向电压或者施加反压,或者使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
8、晶闸管只可以控制开通不能控制关断,因此被称为半控型器件。
电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断,因而属于全控型器件。
8、维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流9、擎住电流是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。
10、晶闸管的四怕:高压、过流、电压冲击du/dt、电流冲击di/dt。
第三章整流电路1、整流电路的分类:(1)按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。
(2)按电路结构可分为桥式电路和零式电路。
(3)按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
(4)按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,分为单拍电路和双拍电路。
第一章2、四种电力变换①交流变直流(AC —DC )、②直流变交流(DC —AC )、③直流变直流(DC —DC )、④交流变交流(AC —AC )。
第二章1、常用电力电子器件、电路图形文字符号和分类:2、晶闸管的导通条件:晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。
晶闸管关断条件是:(1)晶闸管承受反向电压时,无论门极是否触发电流,晶闸管都不会导通;(2)当晶闸管承受正向电压时,反在门极有 触发电流,晶闸管都不会导通;(3)晶闸管一旦导通,门极就是去控制作用;(4)若要使已导通的晶闸管关断,只能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一下。
3、晶闸管额定电流是指:晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下,稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
4、I T(AV)与其有效值I VT 的关系是I T(AV)=I VT /1.575、晶闸管对触发电路脉冲的要求是:1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2)触发脉冲应有足够的幅度3)所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压,电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4)应有良好的抗干扰性能,温度稳定性与主电路的电气隔离。
第三章:整流电路1、单相桥式全控整流电路结构组成:A .纯电阻负载:α的移相范围0~180o ,U d 和I d 的计算公式, 要求能画出在α角下的U d ,I d 及变压器二次测电流的波形(参图3-5);B .阻感负载:R+大电感L 下,α的移相范围0~90o ,U d 和I d 计算公式 要求能画出在α角下的U d ,I d ,U vt1及I 2的波形(参图3-6);2、三相半波可控整流电路:α=0 o 的位置是三相电源自然换相点 A )纯电阻负载α的移相范围0~150 oB )阻感负载(R +极大电感L )①α的移相范围0~90 o ②U d I d I vt 计算公式③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt 的波形(Id 电流波形可认为近似恒定)3、A)能画出三相全控电阻负载整流电路,并括出电源相序及VT器件的编号。
B)纯电阻负载α的移相范围0~120 oC)阻感负载R+L(极大)的移相范围0~90 oUd IdIdvtIvt的计算及晶闸管额定电流It(AV)及额定电压Utn的确定D)三相桥式全控整流电路的工作特点:1)每个时刻均需要两个晶闸管同时导通,形成向负载供电的回路,其中一个晶闸管是共阴极组的,一个共阳极组的,且不能为同一相得晶闸管。
2)对触发脉冲的要求:六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位一次差60 o;共阴极组VT1,VT3,VT5的脉冲依次差120 o,共阴极组VT4,VT6,VT2也依次差120 o;同一相得上下两个桥臂,即VT1与VT4,VT3与VT6,VT5与VT2,脉冲相差180o3)整流输出电压Ud一周期脉动六次,每次脉动的波形都一样,故该电路为六脉波整流电路。
4)在整流电路合闸启动过程种或电流断续时,为确保电路的正常工作,需保证导通的两个晶闸管均有脉冲。
为此可采用两种方法:一种是使脉冲宽度大于60o(一般取80~100o),称为宽脉冲触发;另一种方法是,在触发某个晶闸管的同时,给前一个晶闸管补发脉冲,即用两个窄脉冲代替宽脉冲,连个窄脉冲的前沿相差60o,脉宽一般为20~30 o,称为双脉冲触发。
5)α=0 o时晶闸管承受最大正、反向电压的关系是根号6Uα4、有源逆变:当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源是,称为有源逆变。
逆变条件:1)要有直流电动势,其极性和晶闸管的到导通方向一致,其值应大于变流器直流侧的平均电压。
2)要求晶闸管的控制角α大于π/2,使Ud为负值。
有源逆变失败:逆变运行时,一旦发生换相失败,外接的直流电源就会通过晶体管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联,由于逆变电路的内阻很小,形成很大的短路电流,这种情况称为逆变失败。
有源逆变失败原因:1)触发电路工作不可靠,不能适时,准确的给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失,脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相,使交流电源电压和直流电动势顺向串联,形成短路。
2)晶闸管发生故障,在应该阻断期间,器件失去阻断能力,或在应该导通时,器件不能导通,造成逆变失败。
3)在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失,由于直流电动势Em的存在,晶闸管仍可导通,此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的电压,因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。
4)换相的裕量角不足,引起换相失败,应考虑变压器漏抗引起重叠角,对逆变电路换相的影响。
有源逆变失败防止:选用可靠的触发器,正确的选择晶闸管的参数,不仅防止逆变角Β不能等于零,而且不能太小,必须限制在某一允许的最小角度内5、同步信号为锯齿波的触发电路有哪几个基本环节组成?1)脉冲形成环节2)锯齿波的形成和脉冲移相环节3)同步环节4)双窄脉冲形成环节6、什么是触发电路定相:触发电路除了应当保证工作平率与主电路交流电源的频率一致外,还应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定,正确的相位关系。
触发电路定相的关键是:确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。
8、晶闸管整流电路其输出直流电压Ud的大小都与那些因素有关?与整流电路的结构(即整流参数)U2和α角的大小及负载性质有关。
第四章1.与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源时,称为有源逆变;当交流侧直接和负载连接时,称为无源逆变。
2.逆变电路基本工作原理。
答:如图,当开关S1﹑S4闭合,s2﹑s3断开时,负载电压u为正;当开关s1﹑s4断开,s2﹑s3闭合时,u为负。
这样,就把直流电变成了交流电,改变两组开关的切换频率,即可改变输出交流电的频率。
这就是逆变电路最基本的工作原理。
3.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流(换相),换流方式有哪四种?答:器件换流电网换流负载换流强迫换流4.什么是电压型逆变电路?什么是电流型逆变电路?二者各有什么特点?答:逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路有以下主要特点: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。
电流型逆变电路有以下主要特点:1)直流侧串联大电感,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)当交流侧为阻抗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5.三相电压型逆变电路的基本工作方式是180°导电方式,即每个桥臂的导电角度为180°,同单一相上下两个臂(器件)交替导电,因此称为纵向换流。
第五章直流—直流变流电路1、直接直流变流的电流的电路称为斩波电路直流斩波电路有哪三种控制方式?1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间Ton,称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型2)保持开关导通时间Ton不变,改变开关周期T,称为频率调制或调频型3)Ton和T都可调,使占空比改变,称为混合型。
2、降压斩波电路(120页),升压斩波电路(123~124页),升降压斩波电路(126~127页)负载上的Uo,Io的计算方法第六章1.单项调压电路纯电路结构组成:电阻负载,阻感负载2.单项调压电路纯电路负载α的移相范围为0≦α≦π,阻感负载α的移相范围ψ≦α≦π3.-见图书 146(A)第七章 PWM控制技术1、何为PWM脉宽调制技术?PWM控制就是对对脉冲宽度进行调制技术。
即通过这一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需波形(含形状和幅值)2、PWM控制的重要理论基础是什么?面积等效原理3、通过脉宽调制控制输出的PWM波若等效正弦波,则成为SPWM控制其PWM波形成为SPWM波形,若SPWM 波为双极性则这种调制方法也称为双极性SPWM调制。
4、电压型逆变电路进行SPWM控制调制方法通常是怎样实现的?通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波(其中三角波最多)因为等腰三角波能够注意一点水平宽度和高度或线性关系且左右对称,当他和任意一个平缓变化的调制信号波相交时,如果在焦点时刻对电路开关器件通断进行控制就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲,这样正好符合PWM控制要求。
5、何为单极性和双极性PWM控制?单极性PWM控制:在Ur的半个周期三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化。
采用双极性方式时,在U的半个周期内,三角波载波既在正极性又在负极性两种范围内变化得到的PWM 波形有正有负。
6、何为载波比?何为异步调制?各有什么缺点?载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
在PWM控制电路中,载波频率fc与调制信号频率fr之比称为载波比。
第九章1、驱动电路的基本任务是什么?驱动电路的基本任务是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加工在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。
2 、电力电子器件的过电压保护和过电流保护图9-12 9-13 9-143、晶闸管的串联或并联要进行均压或均流保护。