山东大学电力电子技术基础c

第二章 电力电子器件一、电力电子器件概述1.电力电子器件的概念：可直接用于处理电能主电路中，实现电能的变换与控制2.主电路：直接承担电能变换或控制任务的电路3.分类（广义上）：电真空器件、半导体器件4.同处理信息的电子器件比较：（1）处理电功率的能力远大于处理信息的电子器件（2）因为处理的电功率较大，为了减小本身的损耗，提高效率，电力电子器件一般工作在开关状态（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远大于信息电子器件，一般都要安装散热器5.损耗：通态损耗（功率损耗的主要成因）、断态损耗、开关损耗（开通、关断）6.电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路、以电力电子器件为核心的主电路构成7.电力电子器件分类：按照器件能够被控制的程度：半控：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。

全控型：通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件不可控：不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。

按照驱动电路信号的性质：电流驱动型（通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制） 电压驱动型、场控器件、场效应器件（仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制）根据驱动波形：脉冲触发型、电平控制型（维持）按照内部载流子（电子、空穴）参与导电的情况：单极型、双极型、复合型二、不可控器件—电力二极管基本结构与工作原理与二极管相似，以半导体PN 结为基础，单向导电性封装形式：螺栓型，平板型 PN 结反向击穿：雪崩、齐纳、均可能导致热击穿PN 结的电容效应：PN 结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ..微分电容，分为：势垒电容CB 和扩散电容CD 。

电容影响PN 结的工作频率，尤其是高速的开关状态 1.电力二极管的基本特性：静态：门槛电压UTO 正向电压降UF 承受反向电压时只有微小而数值恒定的反向漏电流动态特性：关断——刚开始管压降由于电导调制效应基本不变反向过冲电压：URP 电流迅速下降，电感 UR ：外加反向电压 延迟时间：td= t1- t0, 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf 反向恢复特性软度：tf /td=Sr开通：正向压降先出现一个过冲UFP ，经过一段时间才趋于接近稳态压降的（2V ） 正向恢复时间tfr产生电压过冲的原因：（1）电导调制效应起作用所需的大量少子需要一定的时间来储存，在达到稳态导通之前管压降较大 （2）正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大的压降IO I F U T O U F Ua) F U F t F t 0 t r r t d t f t 1 t 2 t U R U R P I R P d i F d t d i R d tU F P u i i F u F t fr t 0 2V2.电力二极管的主要参数：正向平均电流IF(A V)：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。

第三章 三相可控整流电路内容提要与目的要求1．了解三相半波（零式）、三相全控桥（三相半控桥）式整流电路的工作原理。

2．掌握不同整流电路的波形分析，区别不同性质负载的特点。

3．掌握U d =f(α)的关系及有关参数计算。

4．掌握三相半波、三相全控桥电感负载整流变压器容量的计算。

5．掌握三相半波整流电路的换相分析。

6．了解大功率可控整流电路的结构形式和基本原理。

直流负载容量超过4kw,要求的直流电压脉动较小时,应采用三相可控整流电路,这样可以避免因单相电路造成的三相电网不平衡,提高整流电路的供电质量。

三相可控整流电路的形式很多,有三相半波（三相零式）、三相全波（三相全控桥式和三相半控桥式）、双反星形和多相整流电路等。

三相半波是三相可控整流电路中最基本的电路结构,其它形式的电路都是三相半波电路的串联或并联组合。

第一节 三相半波可控整流电路三相半波（三相零式）可控整流电路有两种基本的结构形式：三相半波共阴极组和三相半波共阳极组。

为了得到零线,整流变压器二次绕组必须接成星形。

为了给三次谐波电流提供通路,减少高次谐波的影响,变压器一次绕组应当接成三角形。

一、三相半波共阴极组可控整流电路三相半波共阴极组可控整流电路是三个单相半波可控整流电路的并联组合,把三只晶闸管VT 1、VT 3、VT 5的阴极接在一起成为共阴极,其阳极分别接在三相电源的 a 、b 、c 相。

共阴极作为输出电压u d 的正极,三相电源的零点作为输出电压u d 的负极。

（一）电阻性负载三相半波共阴极组可控整流电路电阻性负载电路结构如图3-1所示。

图中的R a 是变阻器,用来测量晶闸管通过的电流i T 和变压器二次侧电流i 2的波形。

i i Ti ddR图3-1 三相半波共阴极组可控整流电路电阻性负载1.工作原理自然换相点 在各相相电压的π/6处,即ωt 1、ωt 2、ωt 3、ωt 4点,α=0o 称为自然换相点。

三相半波共阴极组自然换相点是三相相电压正半周波形的交叉点,自然换相点之间互差2π/3,三相脉冲u g1、u g3、u g5也互差2π/3。

山东大学电子技术根底1.半导体器件根底1)一般了解半导体材料的根本特点。

2)掌握半导体二极管的工作原理;熟练掌握半导体二极管的应用及电路分析。

3)掌握半导体稳压二极管的工作原理及使用方法。

4)掌握半导体三极管的工作原理及特性曲线;深刻理解半导体三极管的主要参数;掌握半导体三极管的正确使用方法。

2.根本放大电路1)正确理解放大电路的一般表示方法及其性能指标。

2)掌握三极管放大电路的根本组成及放大原理。

3)掌握放大电路的图解分析法。

4)熟练掌握放大器的微变等效电路分析法。

5)正确理解三极管组成的恒流源电路的工作原理及特点。

6)熟练掌握三极管放大器的三种根本组态的电路组成及特点。

7)掌握多级放大器的电路结构、特点及分析方法。

8)掌握三极管放大电路频率响应的根本概念;正确理解根本放大器的频率响应计算方法。

3.场效应管放大器1)掌握场效应管器件的根本特点及工作原理。

2)掌握场效应管的特性曲线及主要参数。

3)掌握场效应管放大电路的组成及分析方法。

4.功率电子电路1)正确理解功率放大器的特点和分类。

2)掌握乙类、甲乙类互补对称功率放大器的工作原理。

3)熟练掌握互补对称功率放大器性能指标的分析计算。

5.集成运算放大器1)掌握差动放大器的特点及工作原理。

2)掌握差动放大器的分析计算。

3)掌握集成运算放大器的组成和特点。

4)正确理解集成运算放大器的主要性能指标及参数。

5)了解特殊型集成运算放大器的特点。

6.负反应放大器1)掌握反应的根本概念。

2)掌握负反应放大器的四种类型。

3)掌握负反应对放大器性能的影响。

4)熟练掌握深度负反应放大器的分析计算方法。

5)一般了解负反应放大器的自激振荡及消除方法。

7.信号运算与处理电路1)熟练掌握集成运算放大器组成的各种运算电路的分析方法。

2)掌握模拟集成乘法器的应用。

3)掌握集成运算放大器组成的有源滤波器的特点及应用。

8.波形的产生与变换电路1)掌握正弦波振荡器的根本组成及工作原理。

电力电子技术（A ）问答题1什么是维持电流？什么是擎住电流？答：维持电流是使晶闸管维持通态，所必需的最小主电流。

擎住电流是晶闸管刚从断态 转入通态，并移除了触发信号后，能维持通态所必需的最小主电流。

2晶闸管元件导通后，怎样才能由导通变为关断？答：在晶闸管导通后，减小正向电压，正向电流就逐渐减小。

当电流小到某一数值时， 晶闸管又从导通状态转为阻断状态。

3画出晶闸管的阳级伏安特性，标出确定晶闸管额定电压的电压名称。

4半控桥式整流电路，L 负载，脉冲突然切除会出现什么现象？ 如何解决?答：失控现象。

加续流二极管。

5有源逆变的条件是什么？答：1、有通流方向极性的直流电源和储能元件（足够大的电感）2、控制角阿尔法大于90度1三相半波整流电路，R 负载，触发脉冲出现在自然换向点之前，晶闸管（不 ）换向，输出波形顺序是（U2, UG, Ud ）。

2三相半波整流电路，电动机负载，合闸后电动机处于静止状态，此时a 相脉冲距a5串流电感式电压型逆变器晶闸管导通角度是（180填空题相电压起始点（a ），控制角 是（0°）3考虑安全裕量，晶闸管通态平均电流的表达式是（ 4逆变器的换流方式，主要有以下几种：（ 有源逆变 ， 1 dVT2I dcos 2无源逆变）），串流二极管式电流型逆变器晶闸管导通角度是（120°）3333单向半控桥式整流电路，L=x,有续流二极管，U 2 =220V , =90°, R=9.9 ，求晶 闸管，续流二极管的电流有效值，平均值，变压器容量和cos 。

l dzR == —I d =5A四 三相全控桥式整流电路，电阻性负载。

1当0时，求U df()3 22 当一 ——时，求U d f()33解：1.—时32/~U d— 3. 6U 2sin td t = 3 6U 2cos 2.34U 2 cos—332 - —时解:1 cosU d 0.9U 2 -2 虫=10AR=90° U d =0.9*220* -=99V2I dKP :Idk =Ql d =2.5AI zRl d =7.07AI 2 2I kS B U 2I 2 =220*5*、2 =1.5554KVAcos=U A !A =0.64 S B U 212I d =5AI K五 三相全控桥整流电路，L=x, u 2 /2100sin t , E D 217V , R D 11画出逆变状态下的主回路，并标明有关参数极性 2当=60°时，选择晶闸管元件，计算变压器容量解：2. U d =2.34U 2 cos =-2.34*100/2=-117VI d =Ed Ud=100A RI k =0.5781 d =0.578*100=57.8A 12= 2I K =0.816I d =0.816*100=81.6AI 57 8 I T =（ 1.5~2）亠=（1.5~2）—=55.2~73.6A1.571.57U ked =（2~3）U m =（2~3） . 6 *100=490~735V取 700V 选 Kp100—7S B 3U 2I 2 =3*100*81.6=24480=24.48KVA六 三相全控桥式整流电路，L 负载，锯齿波同步的触发电路，主变压器的组别为 试确定出同步变压器的组别。