一、填空题（每空 1 分，共 15 分）
1、晶闸管导通的条件是正向阳极电压、正向门极触发电流。
2、电子器件据其能被控制信号所控制的程度，可分为三大类:不控型、半控型、
全控型。
3、擎住电流是指晶闸管刚从断态转入通态,移除触发信号使元件保持导通所需最
小阳极电流。
4、绝缘栅晶体管 (IGBT) 是 GTR(或电力晶体管 )和MOSFET(或功率场效应管或电力场
效应管 ) 的复合型器件。
5、根据无源逆变器直流输入端接入滤波器的不同，可分为电压 ( 或电压源 ) 型逆变器和电流 ( 或电流源 ) 型逆变器 , 按电子开关的工作规律分，无源逆变器的基本类型为1800导
电型和 120 0导电型。
6、将一个不可控直流电压变换为适合于负载要求的可控直流电压的技术称为直流
斩波技术。
二、简答题（每题 5 分，共 30 分）
1、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么试分析RCD缓冲电路各元件的作用
(1)抑制电力电子器件内因过电压， du/dt 或过电流和 di/dt ，减少器件的开关损耗。
(2)C 限制关断时电压的上升， R限制电流的大小。 D利用单向导电性 , 关断时起作用。
2、简述电压型逆变器和电流型逆变器主电路中每一桥臂的结构, 并分析二极管的作用。
(1) 电压型逆变器每个桥臂由电子开关和一个反并联的二极管组成，二极管起续流作
用。
(2)电流型逆变器每个桥臂由电子开关串联一个二极管组成，二极管确保每一个桥
臂的电流单方向流动。
3、什么是逆变失败如何防止逆变失败
(1)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。
(2)防止逆变失败的方法 : 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
电流的质量 , 留出充足的换向裕量角等。
4、什么是IGBT掣住效应它有什么危害
(1)在额定集电极电流范围内，在 NPN管的基极与发射极之间的体内短路电阻 Rs 上的
偏压很小，对 NPN管无影响。
(2) 如果集电极电流大到一定程度，Rs 上压降上升，相当于加一正偏电压，使 NPN 管导
通，进而使NPN、PNP两晶体管同时处于饱和状态，造成寄生晶闸管开通IGBT 栅极失去控制作用，这就是所谓的掣住效应。
(3)IGBT 一旦发生掣住效应，器件将失控，集电极电流将增大，早成过高的功耗，将
导致器件损坏。另外，它还关系着 IGBT 的安全工作区的大小，在实际应用中是需
要引以重视的问题。
5、简要说明锯齿波垂直移相触发电路中，控制电压、偏移电压各有什么作用
(1)改变控制电压就可以改变触发脉冲产生的时刻，达到移相的目的。
(2)设置偏移电压的目的是确定控制电压的初始相位。
6、简述电力晶体管产生二次击穿的原因。
(1) 当GTR的C、E极间施加的电压高于晶体管的电压的额定值时，GTR的电流雪崩
式增加，呈现负阻特性，即出现一次击穿现象。
(2)若 GTR出现一次击穿后继续增大外加反向电压 u ce，反向电流将继续增大，元件
将会吸收足够的能量，其工作状态将以极快的速度移向负阻区，形成二次击穿，结果是在纳秒或微秒时间内器件永久性损坏。
三、计算题（每题15 分，共 30 分）
1、单相桥式全控整流电路为阻感负载，变压器次级电压有效值为200V， L R ，R 20 ，60 。
(1)求输出整流电压与电流平均值，晶闸管电流平均值与有效值。
(2)绘制电路波形 u d， i d， u VT 1。
解：
(1) 输出电压的平均值为：U d0.9U 2 cos= × 200×cos600 =90 V
输出电流的平均值为 :I d U
d= A R
流过晶闸管的电流的平均值为：I dVT I
d= A 2
有效值为 :I VT 1 I d= A
2
(2)电路波形如图
u d
234t
i d
I d
02t
u
VT 1
2t
2、三相半波可控整流电路为阻感负载， L
，
100V，R 若变压器次级相电压有效值为
R20 ，60 。
(1 ) 计算输出整流电压与电流平均值。
(2)选择晶闸管电压与电流定额。
(3)绘制电路波形 u d， i d。
解：
(1) 输出整流电压为：U d 1.17U 2 cos=
电流平均值 I d U d=。
R
(2)在电路工作过程中，晶闸管承受的正、反向电压的最大值为6U 2 =245V
考虑安全裕量， U e(2 ~ 3) 6U 2 = (490 ~ 735) V
流过晶闸管的电流的有效值为 I VT 1
I d=
3
则晶闸管的电流定额为I Ta(1.5 ~ 2)
I VT
1.57
= (6.5 ~ 8.6) A
可以选用 KP10-8 型晶闸管。
(3)波形如图。
i d u d
I d
2t 0
2t
四、论述题（ 10 分）
试述实现有源逆变的条件，并说明有源逆变与无源逆变的异同。
实现有源逆变的条件可归纳如下：
(1)负载侧要有一个提供直流电能的直流电动势，电动势极性对晶闸管而言为正向电压，在整流回路交流电源电压为负期间，提供使晶闸管维持导通的条件。
(2) 交流装置必须工作在区间，使变流器输出电压极性为负，才能将直流功率逆
2
变为交流功率反送电网。
(3)为了保证交流装置回路中的电流连续，逆变电路中一定要串联大电抗。
有源逆变是把工作在逆变状态的变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去。
而无源逆变是把变流器的交流侧不与电网连接，而直接接到负载，把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载。
五、分析题（ 15 分）
画出升压式直流斩波器的电路拓扑，若电子开关采用全控型器件，
(1)推导电路的输出电压和输入电压的关系。
(2)说明电子开关的控制方式。
(3)说明电路的优缺点。
电路拓扑如图所示：
VD
L
S C R
Vin
(1)当电子开关 S 导通时，假设其导通时间为 DT，电感充电，二极管关断，可以得到等效电路为 :
_
+
V L
S C R
Vin
有下面关系， V in V L。
当电子开关 S 关断时，其时间为（ 1-D） T，电感放电，二极管导通，可以得到等效电路为 :
_
+
V L
C R V out
Vin
有下面关系， V in V L V out。
由于在一个电子开关周期内，电感两端的电压的平均值为0，因此可以得到，V
in。
V
out
1D
(2) 电子开关采用脉冲宽度调制控制（即PWM）方式，可以采用定频调宽方式，也可以
采用定宽调频，还可以采用调宽调频方式。
(3)本电路的优点是输入电流波动较小；缺点是输出电流波动较大，只能实现电压的升
高。
一、填空题（每空 1分，共 15分）
1、维持电流是指室温和门极断开时, 元件维持通态所必需的最小阳极电流。
2、全控型开关器件： GTR，IGBT，MOSFET中属于电流型驱动的开关管有 GTR 属于电
压型驱动的开关管有 MOSFET、 IGBT 。
3、有源逆变是将直流电 ( 直流电能 ) 转化为和电网同频率的交流电 ( 交流电能 ) 的过程。
4、无源逆变是将直流电(直流电能)转化为负载所需要的不同频率和电压值的交流
电( 任意频率和电压值的交流电能) 。
5、斩波电路电力电子开关的控制方式主要有定频调宽、定宽调频和调频调宽。
6、对三相桥式整流电路 , 要保证晶闸管同时导通可采用以下两种触发方式 : 宽脉冲或双窄脉冲
触发脉冲。
7、将一个不可控直流电压变换为适合于负载要求的可控直流电压的技术称为直流
斩波技术。
二、简答题（每题 5分，共 35分）
1、为什么必须限制晶闸管的通态电流临界上升率(di/dt)（6分）
(1)晶闸管在开通过程中，刚开始导通时是从门极附近的微小区域开始的，尔后才
逐渐扩展到整个结面。（分）
(2)如果电流上升得太快，热量来不及散发，容易在门极附近形成热点集中，烧坏
晶闸管，因此应当限制晶闸管的通态电流临界上升率。（分）
2、什么是IGBT掣住效应它有什么危害（6分）
(1)在额定集电极电流范围内，在 NPN管的基极与发射极之间的体内短路电阻 Rs 上的偏
压很小，对 NPN管无影响。（1分）
(2)如果集电极电流大到一定程度， Rs 上压降上升，相当于加一正偏电压，使 NPN管
导通，进而使 NPN、PNP两晶体管同时处于饱和状态，造成寄生晶闸管开通 IGBT 栅极失去控制作用，这就是所谓的掣住效应。（ 2 分）
(3)IGBT 一旦发生掣住效应，器件将失控，集电极电流将增大，早成过高的功耗，将导
致器件损坏。另外，它还关系着 IGBT的安全工作区的大小，在实际应用中是需
要引以重视的问题。（ 2 分）
3、简述电力晶体管产生二次击穿的原因。（ 5分）
(1)当 GTR的 C、E 极间施加的电压高于晶体管的电压的额定值时，
GTR的电流雪崩式增加，呈现负阻特性，即出现一次击穿现象。（2分）
(2)若 GTR出现一次击穿后继续增大外加反向电压 u ce，反向电流将继续增大，元件将会
吸收足够的能量，其工作状态将以极快的速度移向负阻区，形成二次击穿，结
果是在纳秒或微秒时间内器件永久性损坏。（ 3 分）
4、什么是逆变失败如何防止逆变失败（6分）
(1)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。（2分）
(2)防止逆变失败的方法 : 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
电流的质量 , 留出充足的换向裕量角等。（3分）
5 、根据逆变器直流输入端接入滤波器的不同, 无源逆变器的基本类型是什么各有何特
点（ 5 分）
(1)根据逆变器直流输入端接入滤波器的不同 , 无源逆变器的基本类型可以分为电压型
逆变器和电流型逆变器。（ 1 分）
(2)电压型逆变器中间直流环节为一大电容，逆变器输入侧近似为电压源；（2分）
(3)电流型逆变器中间直流环节为一大电感，逆变器输入侧近似为电流源。（2分）
6、解释单相半控桥式电路的自然续流现象和失控现象，怎样避免（ 5 分）
(1)在单相半控桥式电路带阻感性负载时，由于晶闸管是可控导通，而二极管是自然换
相的，会出现在电源电压改变方向时，晶闸管由于电感储能继续导通，同一相
的二极管自然导通，形成负载自然续流的现象。分)
（2）失控现象是指在运行中，采用切除触发脉冲的方式使主电路阻断时，桥式半控整流电路可以发生原导通的 1 只晶闸管维持导通， 2 只二极管正负半周交替导通的异常现象。可以通过在负载两端反并联一个续流二极管来消除自然续流现象，避
免失控现象的发生。分)
7、电力电子电路的基本类型有哪几种各自实现什么电能变换（ 5 分）
(1)整流器 ( 或交流 (AC)/ 直流 (DC)整流电路 ) ：是用于将交流电能变换为直流电能
的变换器。 (1 分 )
(2)逆变器 ( 或直流 (DC) / 交流 (AC) 逆变电路 ) ：是用于将直流电能变换为交流电能
的变换器。 (1 分 )
(3)斩波器 ( 或直流 (DC)/ 直流 (DC)电压变换电路 ) ：是用于将直流电压变换为可调的
或稳定的直流电压的变换器。 (1 分 )
(4)交流调压器 (( 或交流 (AC)/ 交流 (AC) 电压变换电路 ) ：是用于将交流电源电压变换
为可调的或稳定的交流电压的变换器。周波变换器(( 或交流 (AC)/ 交流 (AC) 电压和 / 或频率变换电路 ) ：是用于将一定频率和电压的交流电能变换为频率、电压(2分)
三、计算题（每题 15分，共 30分）
1、一阻感负载，L R ，电源电压有效值为 220V，采用单相桥式全控整流电路，最小控制角为min30 ，要求调压范围为20V～50V，电压最高时，电流I d10 A 。（1）选择整流变压器和晶闸管元件定额。
（2）绘制控制角60 时的电路波形u d，i d，u VT 1。
解：
最小控制角对应于输出电压的最大值，所以有，
U d max 0.9U 2 cos min
U d max50
=, （3分）U 2
0.9* 3 / 2
0.9cos min
I 2=I d（1分）
在电路工作过程中，晶闸管承受的正、反向电压的最大值为2U 2 =，考虑安全裕量， U e(2 ~ 3) 2U 2 =(181.4 ~ 272.2) V。（2分）
流过晶闸管的电流的有效值为 I VT1I d=，则晶闸管的电流定额为
2
I
Ta(1.5 ~ 2)I
VT = (6.8 ~ 9.0) A。（3分）
1.57
u d
234t
（ 2 分）
i d
I d
02t
（2 分）
u
VT 1
2t
（ 2 分）
2、三相桥式全控整流电路为阻感负载，L R ，若变压器次级相电压有效值为250V，R 20 ，60 。
（1）计算输出整流电压与电流平均值。
（2）求晶闸管电流的平均值与有效值。
（3）绘制电路波形u d，i d。
解：
三相桥式全控整流电路为阻感负载，L R ，若变压器次级相电压有效值为250V，R 20 ，60 。
（1）计算输出整流电压与电流平均值。
（2）求晶闸管电流的平均值与有效值。
（3）绘制电路波形u d，i d，u VT 1。
（1）输出整流电压为：U d 2.34U 2 cos=，
电流平均值 I d U d=。（5分）
R
（2）流过晶闸管的电流的平均值为：I dVT I
d=,有效值为I VT 1 I d=。（4分）33
（3）波形如图。（4分）
u d
02t
i d
I d
02t
四、分析题（每题10 分，共 20 分）
1、画出降压式直流斩波器的电路拓扑，若电子开关采用全控型器件，
（1）推导电路的输出电压和输入电压的关系。
（2）说明电路的优缺点。
答：电路拓扑如图所示。
降压式直流斩波器的电路拓扑为，
S
L
VD
Vin
C R
（3 分）
（1）工作原理：当电子开关 S 导通时，二极管 VD截止，电感储存能量，电源向负载供电；设电子开关 S 导通的时间为 Ton，其占空比为 D=Ton/T. 等效电路为：
+V L_
L
C R V out
Vin
有下面关系， V in V L+V out（ 2 分）
当电子开关 S 截止时，二极管VD导通，电感释放能量，向负载供电。等效电路为：
V L
+_
L
C R V out
Vin
有下面关系， V L = V out（ 2 分）
根据电感两端的电压在一个周期内的平均值为0，列写电路方程可以得到输入/ 输出之间的关系为： Vout=DVin.（1分）
（3）本电路的优点是：结构简单，输出侧的电流是连续的。
本电路的缺点是：输入侧的电流是断续的，只能实现降压式变换。（ 2 分）
2、画出三相桥式电压型逆变器的主电路拓扑，若电子开关均采用全控型器件, 采用 180O 导电型，
（1）说明逆变电路的换流顺序。
（2）说明逆变电路开关管的导通顺序（每60o区间的导通管号）。
答：电压逆变器结构如下图。
直流电源直流环节三相逆变桥
DC
C
到交流
负载或
电动机
=
电路拓扑如上图。（4 分）
（1）180 导电型逆变电路，每个开关管在每个周期中导通180 。换相在同一桥臂的上、下两个开关管之间进行。在任意时刻，有三个不同相的开关导通。换流顺序为每
一次在同一桥臂的VT1和 VT4，VT3 和 VT6， VT5和 VT2，每对管各自间隔 180 换相一
次（3 分）
。
（2）每 60o区间的导通管号为VT5、VT6、VT1→VT6、VT1、VT2→ VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、VT4→ VT3、VT4、VT5→VT4、 VT5、VT6→VT5、 VT6、VT1。（3 分）
一、问答题（每题 5 分，共 40 分）
1、根据开关特性，电力电子器件可以划分为哪几类说明其特点，并举例说明。
根据开关特性，电力电子器件可以划分为不控型器件，如功率二极管，导通和关断均不
可控（ 1 分）；半控型器件，如普通晶闸管及其派生器件，导通可以控制，而关断不
可以控制（ 2 分）；全控型器件，如 GTR,MOSFET,IGBT等，导通和关断均可以控制。（2分）
2、非正弦周期电量的平均值和有效值的定义是什么分别用数学语言来说明。
非正弦周期电量的平均值指其在一个周期内的积分除以其周期，即其直流分量。用数
学语言描述为： U d 1T
udt ， I d
1T
T T
idt 等。（2分）00
非正弦周期电量的有效值指其方均根值，即瞬时值的平方在一个周期内的积分除以其
周期，然后再开平方。用数学语言描述为：
1T 2
dt ， I
1T 2
dt 等。（3分）U u
T
i
T00
3、分别说明晶闸管的维持电流I H和掣住电流 I L的定义。
晶闸管的维持电流I H指维持晶闸管导通状态所需要的最小的阳极电流；（3分）掣住电
流 I L指晶闸管刚由断态转为通态，使晶闸管稳定导通所需要的最小阳极电流。（2分）
4、为什么必须限制晶闸管的通态电流临界上升率(di/dt)
晶闸管在开通过程中，刚开始导通时是从门极附近的微小区域开始的，尔后才逐渐扩
展到整个结面。（2 分）如果电流上升得太快，热量来不及散发，容易在门极附近形
成热点集中，烧坏晶闸管，因此应当限制晶闸管的通态电流临界上升率。（ 3 分）
5、MOSFET具有什么特点
具有开关速度快，温度稳定好，输入阻抗高、驱动功率小，通态压降大等特点。（ 3 分）特别是其通态电阻具有正的温度系数，有利于采用多元集成结构和器件的并联。（2分）
6、半控整流电路、带续流二极管的整流回路为什么不能实现有源逆变
这些电路不可能输出负的电压，（3 分）也不允许在输出端接入与整流状态相反极性
的电动势，不可能实现有源逆变工作状态。（ 2 分）
7、变频器的工作原理是什么
通过控制不同电力电子开关周期性的交替开关动作，负载可以得到交变的电压、电流，（3 分）而输出电压、电流的频率由电子开关的切换周期确定。（2 分）
8、按电子开关的工作规律分，变频器中逆变器的基本类型是什么各有何特点
按电子开关的工作规律分，变频器中逆变器可以分成180 导电型和 120 导电型两种类型。（2 分）前者在任一时刻，逆变桥有三个电子开关导通，每一相一个，每个周期中每
个开关导通 180 ；（ 2 分）后者在任一时刻，逆变桥有两个电子开关导通，上面的三
个开关中有一个导通，下面的三个开关中有一个导通，每个周期中每个开关导通 120 。（1 分）
二、计算题（ 15 分）
一阻感负载，ω L》R，电源电压有效值为220V，采用单相桥式全控整流电路，最小控
制角为min30 ，要求调压范围为50V～ 80V，电压最高时，电流I d10A 。选择整流变压器和晶闸管元件定额。
解：
一阻感负载，ω L》R，电源电压有效值为220V，采用单相桥式全控整流电路，最小控
制角为min30，要求调压范围为50V～ 80V，电压最高时，电流I d10A。选择整流变压器和晶闸管元件定额。
最小控制角对应于输出电压的最大值，所以有， U d max0.9U2 cos min ，
U
d max8011：5。U 2=, 取为 103V，因此整流变压器的原副边匝比约为
0.9cos min0.9* 3 / 2
（ 4 分）
在电路工作过程中，晶闸管承受的正、反向电压的最大值为2U 2 =，考虑安全裕量，U e(2 ~ 3) 2U 2 =(290.3 ~ 435.5) V。（4分）
流过晶闸管的电流的有效值为I VT
1 I d=，则晶闸管的电流定额为
2
I
Ta(1.5~ 2) I
VT = (6.8 ~ 9.0) A。（4分）1.57
可以选用 KP10-4 型晶闸管。
分）
（ 3
三、计算题（ 15 分）
三相半波可控整流电路为阻感负载，ωL》 R，若变压器次级相电压有效值为100V，R 20，60 。
（1）计算输出整流电压与电流平均值。
（2）选择晶闸管电压与电流定额。
（3）绘制电路波形u d，i d，u VT 1。
解：
三相半波可控整流电路为阻感负载，ωL》 R，若变压器次级相电压有效值为100V，
R5，60 。
（1）计算输出整流电压与电流平均值。
（2）选择晶闸管电压与电流定额。
（3）绘制电路波形u d，i d，u VT 1。
（1）输出整流电压为：U d 1.17U 2 cos=，
电流平均值I d U d
R
=。（5分）
（2）在电路工作过程中，晶闸管承受的正、反向电压的最大值为6U 2 =245V，考虑安全裕量， U e(2 ~ 3) 6U 2 =(490 ~ 735) V。
流过晶闸管的电流的有效值为 I VT 1
I d=，则晶闸管的电流定额为
3
I
Ta(1.5 ~ 2) I
VT= (6.5 ~ 8.6) A。
1.57
可以选用 KP10-8 型晶闸管。（5分）
（3）波形如图。（5分）
u d
2t
电力电子技术与新能源发电随着人类能源危机意识的增强，21世纪无疑是新能源发展的时代，特别是以电为主的清洁能源得到极大的发展，作为一名将来投身于电力行业的大学生，对于能源的利用与发展就应该尤为关注。特别是作为强电专业的自己，当自己接触专业核心课程时，这种感觉，意识尤为强烈，就此，想通过自己的一门专业核心课程----电力电子技术，来了解，关注其与新能源发电领域的联系，以及这门课程在新能源发电领域的应用。 1新能源概述 社会的发展离不开能源,经济的进步也与能源的使用息息相关。能源支撑着社会经济的发展。我国能源生产总量和消费总量均排在全球前三位。新能源因其具有清洁、少污染或无污染、蕴藏量大的特点越来越受到人们的重视。由于我国现阶段以煤炭为主要使用资源,煤炭资源占到所有能源的67%,石油约占22,%,而美国能源消耗中,煤炭只占约12%,我国煤炭的能源消耗率大大超出了美国及欧洲发达国家,所以我国废气污染的排放也一直排在全球首位。当前,我国启动了发展新能源的战略规划与部署。太阳能、水能、风能、生物质能、热泵、绿色建筑等成为了新能源发展的关键领域l2]。 2电子电力技术在新能源领域中的应用 2.1在风能发电中的应用 近几年来,全球风电机组容量每年的增长率都在35%左右。我国对全国装机容量也提出了明确的要求,截止2013年底,我国风电并网容量已达到7700万千瓦l3]。对风电系统的研发中,尤其是在以下系统中均使用了电力电子技术:MW级直驱式 风电机组变流器及双馈式风电机组变流器;风力发电机组控制系统;利用电力电子变换装置实现的变速恒频风力发电系统;利用电子电力变换装置实现的风力发电机无功控制系统;风电交流并网控制;风电直流输电;风电电能储存。 2.2在光能发电中的应用 光能发电是新能源的重要组成部分,光能发电技术可以用于所有场合,从家用电器到航空航天器,从玩具电源到兆瓦级电站,光能电源可以用在任何有需要的场所。到21世纪末,太阳能发电将占到能源结构的50%以上。光能发电具有良好的发展前景,且逐渐会在能源领域中占据重要地位。光能发电系统主要是由太阳能电池、蓄电池、充放电控制器、并网控制、电控柜及太阳跟踪系统等组成。除了太阳能电池方阵不需要电力电子技术的支持,其他设备和系统均需要电力电子技术提供相应的支撑。 2.3在新能源汽车领域中的应用 新能源汽车指的是纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等高效储能汽车。在这些新能源汽车中,都将采用一定的电力电子技术如电动机制动控制、电能转换及电能管理系统。新能源汽车的发展和普及将会极大地改善大气环境污染状况,是未来汽车的发展趋势4l]。 2.4在地热发电中的应用 地热系统利用浅层地能来提供能量,是一种新能源利用技术。由于不可再生能源的不断枯竭以及为了达到减排的目的,地热系统的开发和利用被提上日程。地热系统中需要对压缩机进行控制,还需要对提水泵进行控制,这些都需要电力电子技术的支持,另外,对于热源、冷源的循环控制也需要电力电子技术的支撑。 2.5在生物能中的应用 植物能是对地球上的植物如秸秆、木材和海水里的海藻等生物质材料的利用,通过将这些生物质材料进行干燥、压缩、成形等一系列处理,再将处理后的材料送入锅炉进行加热,可将产
电力电子技术试题 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高 时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.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__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.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_。 7.肖特基 二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 | 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系， 其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以 上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属 于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双 极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动 的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 . 第2章整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续 流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为___，续流二极管承受的最大反向电压为___（设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管 所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 和_；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _， 单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为___和___；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-α-_; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-2_。
现代电力电子技术的发展 浙江大学电气工程学院电气工程及其自动化992班马玥 (浙江杭州310027 E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/e05293752.html,学号:3991001053 摘要:本文简要回顾电力电子技术的发展,阐述了现代电力电子技术发展的趋势,论述了走向信息时代的电力电子技术和器件的创新、应用,将对我国工业尤其是信息产业领域形成巨大的生产力,从而推动国民经济高速、高效可持续发展。 关键词:现代电力电子技术;应用;发展趋势 The Development of Modern Power Electronics Technique Ma Yue Electrical Engineering College. Zhejiang University. Hangzhou 310027, China E-mail: yeair@https://www.doczj.com/doc/e05293752.html, Abstract: This paper reviews the development of power electronics technique, as well as its current situation and anticipated trend of development. Keywords: modern power electronics technique, application, development trend. 1、概述 自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来,电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台,以此为基础开发的可控硅整流装臵,是电气传动领域的一次革命,使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子的诞生。
电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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。 2-3. 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。 2-4 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I1、I2、I3。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t
《电力电子技术》教学大纲 课程编号：131504269 课程类型：专业必修课 课程名称：电力电子技术学分：4 适用专业：电气自动化技术 第一部分大纲说明 一、课程的性质、目的和任务 本课程是电气自动化技术专业的专业必修课，主要目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。 二、课程的基本要求 1.熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等典型电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法； 2.熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法； 3.掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理； 4.了解电力电子技术的应用范围和发展动向； 5.掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 三、本课程与相关课程的联系 通过该课程的学习为《供配电技术》、《电力拖动》等课程准备必要的基础知识。 四、学时分配 本课程学分为4学分，建议开设56学时。
五、教材与参考书 教材：《电力电子技术》（第5版），王兆安、刘进军主编，机械工业出版社，2009 主要参考书： 1.《电力电子技术习题集》，李先允，陈刚，中国电力出版社，2007 2.《电力电子技术》，黄家善，机械工业出版社，2011 3.《电力电子技术》，高文华，机械工业出版社，2012 六、教学方法与手段建议 本课程是电气自动化技术专业的专业必修课程，主要教学目标是构建学生电力电子技术的基本理论、基本技能和培养学生应用与创新能力。因此，通过改革教学模式、教学内容、教学方法与手段，激发学生学习兴趣和求知欲，增进学习效果，提高学习质量。为此，在教学过程中，要注重理论联系实际，重视工程观点，着重于基本概念的熟悉、基本原理的理解以及系统应用案例的分析设计能力；采用灵活多样的教学方法，因材施教，具体包括：启发式教学法、讨论研究式教学法、多媒体教学法、现场教学法、实物教学法、案例教学法等；积极探索理论和实践相结合的教学模式，使理论学习和技能训练与生产生活中的实际应用相结合，通过典型知识的实践应用，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握相应知识和技能。 七、课程考核方式与成绩评定办法 闭卷考试。平时成绩：30%；期末考试成绩：70%（笔试，闭卷）。 第二部分课程内容大纲 第一章绪论（2学时） 一、教学目的和要求 掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容；了解电力电子技术的发展史；了解电力电子技术的应用、电力电子技术的发展前景；了解本教材的内容。 二、教学内容 1.电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史； 2.电力电子技术的应用范围；
电力电子技术在新能源的应用 摘要：随着科技的不断发展和人们要求的不断提高，电力电子技术的应用越来越广泛。电力电子技术作为信息产业和传统产业之间的桥梁，它将在国民经济中占有很重要的作用。 关键词：电力电子技术；新能源；应用 引言 电力电子技术自上个世纪中期诞生以来得到了迅速的发展，在国民经济中已经具有十分重要的地位，目前约75%以上的电能须经电力电子处理以后才能投入使用，面临的环境和能源问题也需要高效的发电、电力变换和控制技术来解决，因此电力电子技术作为一项基础技术越来越重要。 1.电力电子器件的发展 一代器件造就一代电力电子装置与应用，新的装置与应用又促进着电力电子器件的发展，让我们来简要回顾一下常用的几类电力电子器件： 1.1功率二极管 大功率的工业用电由工频(50 Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解、牵引和直流传动等领域。功率二极管是上世纪六十年代开始发展起来的；今天，在现代电力电子装置中仍然扮演着重要的角色，除了大功率工频整流的基本功能之外，功率二极管还日益肩负着高频整流、续流、隔离、箝位、吸收等越来越多的功能。 1.2晶闸管 在大功率和特大功率的工业应用中，晶闸管以其耐压高、电流大、通态压降小、通态功耗低等优势被广泛应用，是这一领域的主力器件，英杰电气在高压大功率晶闸管的应用方面有十几年的应用案例与经验积累。 1.3绝缘栅双极晶体管(IGBT)与功率场效应管(MOSFET) 上世纪八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础，将集成电路的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率MOSFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘栅双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。 电气紧随时代潮流，一直致力于IGBT和MOSFET的工业应用，依靠该类
现代电力电子技术发展及其应用 摘要：电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域——电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。 一、引言 自上世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气控制技术舞台，标志着电力电子技术的诞生。究竟什么是电力电子技术呢？电力电子技术就是采用功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用的技术，它广泛应用于电力、电气自动化及各种电源系统等工业生产和民用部门。它是介于电力、电子和控制三大领域之间的交叉学科。目前，电力电子技术的应用已遍及电力、汽车、现代通信、机械、石化、纺织、家用电器、灯光照明、冶金、铁路、医疗设备、航空、航海等领域。进入21世纪，随着新的理论、器件、技术的不断出现，特别是与微控制器技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展，随之而来的必将是智能电力电子时代。 二、电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压
和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 1、整流器时代 大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。 2、逆变器时代 七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。 3、变频器时代 进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能
现代电力电子技术的发展、现状与未来展 望综述
课程报告 现代电力电子技术的发展、现状与 未来展望综述 学院：电气工程学院 姓名： ********* 学号: 14********* 专业： ***************** 指导教师： *******老师 0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。 1 电力电子技术的发展［1］ 电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 1.1半控型器件（第一代电力电子器件） 上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。 1.2全控型器件（第二代电力电气器件） 随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优点使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。 1.3电力电子器件的新发展 为了解决MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题，RCA公司和GE公司于1982年开发出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）,并于1986年开始正式生产并逐渐系列化。IGBT是MOS?FET和BJT得复合，它把MOSFET驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，使之很快成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT 相对应，MOS 控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们都综合
第2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5μs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5μs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U DRM和U RRM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I L约为I H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、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。 高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。 17.双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 18.逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。 19. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触 发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。
教学大纲 课程代码：10120480 课程名称：电力电子技术 学分：3 周学时 2.5-1.0 面向对象：电气工程及其自动化、自动化等电气类专业学生 预修课程要求：电路原理，模拟电子技术基础，数字电子技术基础 一、课程介绍（100-150字） （一）中文简介 《电力电子技术》内容包括功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等。教学上除考虑课程本身的系统性外，还特别注意在电力电子技术在电力工程中的应用。通过本课程的学习，可掌握各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算，为今后从事相关科研工作打下坚实基础。 （二）英文简介 The course introduces power electronic devices, drive and snubber circuits, AC-DC Converters (Rectifiers), DC-DC Converters (Choppers), DC-AC Converters (Inverters ), AC-AC Converters (AC Controllers and Frequency Converters ), soft-switching techniques. Both theoretics and applications of power electronic technology are discussed in this course. The circuit configurations, fundamental theory, control and design methods of power electronic apparatus can be mastered , and a solid foundation for future research can be acquired through studying this course. 二、教学目标 (一)学习目标 电力电子技术横跨“电力”、“电子”与“控制”三个领域，是现代电子技术的基础之一，已被广泛地应用在工农业生产、国防、交通等各个领域，有着极其广阔的应用前景。《电力电子技术Ⅰ》是电类专业重要的专业基础课程。 （二）可测量结果 本课程通过对功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等内容的学习，使学生能掌握各类电能变换的基本原理，各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算；使学生具有初步设计、调试、分析电力电子变流装置的能力。 三、课程要求 （一）授课方式与要求
电力电子技术期末考试 试题及答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
电力电子技术试题 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.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__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、_双极型器件_、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.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_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_GTO 、GTR 、电力
现代电力电子技术
现代电力电子技术二、主观题(共12道小题) (主观题请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。) 11. 电力电子技术的研究内容？ 12. 电力电子技术的分支？ 13. 电力变换的基本类型？ 14. 电力电子系统的基本结构及特点？ 15. 电力电子的发展历史及其特点？ 16. 电力电子技术的典型应用领域？ 17. 电力电子器件的分类方式？ 18. 晶闸管的基本结构及通断条件是什么？ 19. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 20. 对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流IL在数值大小上有I L______I H。 21. 整流电路的主要分类方式？ 22. 单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角θ=________。
现代电力电子技术二、主观题(共12道小题) 11. 电力电子技术的研究内容？ 参考答案：主要包括电力电子器件、功率变换主电路和控制电路。 12. 电力电子技术的分支？ 参考答案：电力学、电子学、材料学和控制理论等。 13. 电力变换的基本类型？ 参考答案： 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－ＡＣ 14. 电力电子系统的基本结构及特点？ 参考答案： 电力电子系统包括功率变换主电路和控制电路，功率变换主电路是属于电路变换的强电电路，控制电路是弱电电路，两者在控制理论的支持下实现接口，从而获得期望性能指标的输出电能。'
15. 电力电子的发展历史及其特点？ 参考答案：主要包括史前期、晶闸管时代、全控型器件时代和复合型时代进行介绍，并说明电力电子技术的未来发展趋势 16. 电力电子技术的典型应用领域？ 参考答案：介绍一般工业、交通运输、电力系统、家用电器和新能源开发几个方面进行介绍，要说明电力电子技术应用的主要特征。 17. 电力电子器件的分类方式？ 参考答案： 电力电子器件的分类 （１）从门极驱动特性可以分为：电压型和电流型 （２）从载流特性可以分为：单极型、双极型和复合型 （３）从门极控制特性可以分为：不可控、半控及全控型 18. 晶闸管的基本结构及通断条件是什么？ 参考答案：晶闸管由四层半导体结构组成，是个半控型电力电子器件，导通条件：承受正向阳极电压及门极施加正的触发信号。关断条件：流过晶闸管的电流降低到维持电流以下。 19. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 参考答案：流过晶闸管的电流大于维持电流。 20. 对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流IL在数值大小上有I L______I H。 参考答案：I L__〉____I H 21. 整流电路的主要分类方式？ 参考答案： 按组成的器件可分为不可控（二极管）、半控（SCR)、全控(全控器件）三种； 按电路结构可分为桥式电路和半波电路； 按交流输入相数分为单相电路和三相电路。
2.1 试说明功率二极管的主要类型及其主要工作特点。 2.2 人们希望的可控开关的理想特性有哪些？ 2.3 阅读参考文献一，说明常用功率半导体器件的性能特点及其一般应用场合。 2.4 说明MOSFET和IGBT驱动电路的作用、基本任务和工作特点。 3.1 什么是半波整流、全波整流、不控整流、半控整流、全控整流、相控整流？ 3.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流移位因数（基波功率因素）和整流输入功率因数？ 3.3 简述谐波与低功率因数（电力公害）的危害，并说明当前抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。 4.1 画出降压换流器（Buck电路）的基本电路结构，简要叙述其工作原理，并根据临界负载电流表达式说明当负载电压VO和电流IO一定时，如何避免负载电流断续。 4.2 画出升压换流器（Boost电路）的基本电路结构，推证其输入/输出电压的变压比M表达式，说明Boost电路输出电压的外特性。 4.3 画出升降压换流器（Buck-Boost电路）的基本电路结构，说明电路工作原理，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 4.4 画出丘克换流器（Cuk电路）的基本电路结构，说明电路工作原理及主要优点，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 5.1 正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？幅值调制率ma和频率调制率mf的定义是什么？ 5.2 逆变器载波频率fs的选取原则是什么？ 5.3 简要说明逆变器方波控制方式与PWM控制方式的优缺点。 5.4 画出三相电压型逆变器双极性驱动信号生成的电路原理图，指出图中各变量的含义，简要叙述其工作原理。 6.1 柔性交流输电系统（FACTS）的定义是什么？FACTS控制器具有哪些基本功能类型？ 6.2 什么是高压直流输电（HVDC）系统？轻型高压直流输电系统在哪些方面具有良好的应用前景？ 6.3 晶闸管控制电抗器（TCR）的基本原理是什么？晶闸管触发控制角α<90°与α=90°两种情况下等效电抗是否相等，为什么？ 6.4 作图说明静止无功发生器（SVG）的工作原理与控制方式，分析其与5.4节所述三相逆变器的异同点？ 6.5 简要说明有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）的基本功能和系统组成？ 6.6 阅读参考文献三，简要说明当前在风力发电技术领域中运用的储能技术、输电技术以及滤波与补偿技术？
《电力电子技术》教学大纲 学时：51 学分：3 适用专业：电子信息工程 一、课程的性质、目的和任务 电力电子技术是电子信息工程专业的一门专业选修课。其教学目的和任务：掌握各种主要的电力半导体器件的基本原理、特性及参数；熟悉AC/DC变换技术及DC/AC变换技术的基本原理及主要变换方法；对AC/AC变换技术、电力电子装置作一般了解；能阅读常见的电力电子电路及设计简单电力电子电路。 二、课程教学的基本要求 （1）了解新型电力电子器件； （2）理解可关断晶闸管；升降压变换电路；直流变换的PWM控制技术；电流型逆变电路；有源逆变电路；AC/AC变换电路；电力电子装置； （3）掌握电力二极管；晶闸管；电力晶体管；电力场效应管；绝缘栅双极型晶体管；电力电子器件的驱动与保护；DC/DC变换技术；DC/AC变换技术；整流电路；软开关技术。 三、课程教学内容 （一）概述 1．电力电子技术的发展 2．电力电子技术的应用领域 说明： 本章为电力电子技术课程的一般介绍。 （二）电力电子器件 1．电力电子器件概述 电力电子器件基本模型与特性电力电子器件的种类 2．电力二极管 电力二极管及其工作原理电力二极管的特性参数 3．晶闸管 晶闸管及其工作原理晶闸管的特性参数晶闸管的派生器件 4．可关断晶闸管 可关断晶闸管及其工作原理可关断晶闸管的特性参数 5．电力晶体管
电力晶体管及其工作原理电力晶体管的特性参数 6．电力场效应管 电力场效应管及其工作原理电力场效应管的特性参数 7．绝缘栅双极型晶体管 绝缘栅双极型晶体管及其工作原理绝缘栅双极型晶体管的特性参数 8．其它新型电力电子器件 静电感应晶体管静电感应晶闸管MOS控制晶闸管集成门换流晶闸管功率模块与功率集成电路 9．电力电子器件的驱动与保护 驱动电路保护电路缓冲电路散热系统 说明： 本章的重点是电力二极管、晶闸管、电力晶体管、电力场效应管的工作原理、特性、主要参数和使用方法。难点是电力电子器件的驱动与保护。 （三）DC/DC变换技术 1．直流变换电路工作原理 2．降压变换电路 3．升压变换电路 4．升降压变换电路 5．Cuk电路 6．带隔离变压器的直流变换器 反激式变换器正激式变换器半桥变换器全桥变换器 7．直流变换的PWM控制技术 直流PWM控制的基本原理直流变换的PWM控制技术 说明： 本章的重点是直流变换电路工作原理，降压变换电路，升压变换电路，带隔离变压器的直流变换器。难点是流变换的PWM控制技术。 （四）DC/AC变换技术 1．逆变器的性能指标与分类 逆变器的性能指标逆变器的分类 2．电力器件的换流方式与逆变电路的工作原理
电力电子技术试题
第 1 章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.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_。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力 MOSFET）、绝缘 栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力 MOSFET 、 IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力 MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、
GTO 、GTR _。2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是
绝缘栅双极晶体管的图形符号是
；电力晶体管的图形符号是
；
第 2 章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是__0-180O
_ ，其承受的最大正反向电压均为_ 2U2 __，续流二极管承受的最大反向电压为__ 2U2 _（设 U2 为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α 角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 2 和_ 2U2 ；
带阻感负载时，α 角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 _和__ 2U2 _；带反电动势负载时，欲使电阻上的电
流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。
5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于__ 2U2 _，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连
续的条件为__ 30o __(U2 为相电压有效值)。
6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时， 的移相范围为__0-90o _。 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_
的相电压；这种电路
角的移相范围是_0-120o _，ud 波形连续的条件是_ 60o _。
8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。
11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当
从 0°～90°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而 _增大_，
当
从 90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而_减小_。
12. 逆 变 电 路 中 ， 当 交 流 侧 和 电 网 连 结 时 ， 这 种 电 路 称 为 _ 有 源 逆 变 _ ， 欲 实 现 有 源 逆 变 ， 只 能 采 用 __ 全 控 _ 电 路 ； 对 于 单 相 全 波 电 路 ， 当 控制 角
0<
<
时，电路工作在__整流_状态；
时，电路工作在__逆变_状态。
13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势，
其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角 a > 90O，使输出平均电压 Ud 为负值_。 第 3 章 直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。
3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM）_、_频率调制_和_（ton 和 T 都可调，改变占空比）混合型。
6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。
7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输
出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能
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