2014级电子电力电子复习纲要1-3章

2014级电气电子电力电子复习纲要第一章：绪论1、什么是电力电子技术？参考：P1【答案示例】：电力电子技术就应用于电力领域的是电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。它包括：电力电子器件制造技术和变流技术两大分支。2、电力变换的种类？共4类：参考P13、电力电子技术和信息电子技术关系？参考P2及第一章课件【答案示例】（1）区别：①电路功能和应用的目标不同：信息电子技术：传递和处理信息；电力电子技术：控制电能转化应用②元件参数及应用的环境不同信息电子技术：工作电压低，工作电流小电力电子技术：工作电压高，工作电流大。③信息电子技术中，晶体管可工作在开关状态，也可在放大状态。电力电子技术中，元件只能工作在开关状态，（2）联系：①：二者同根同源，器件制造技术的理论基础是一样的,大多数工艺也相同。②：电路工作原理和分析方法基本相同。③：两者无严格界限：电力电子电路中包含信息电子电路，某些信息电子设备中也包含电力电子电路，在许多设备中两者同时应用。注：按课本答亦可。第二章：电力电子器件1、电力电子器件特征。P10－112、电力电子器件系统组成。P11图要点提示:①由控制电路、驱动电路和以器件为核心的主电路构成一个系统。②广义上人们往往将检测电路和驱动电路这些主电路以外的都归为控制电路，从而粗粗略地说，电力电电子系统是由主电路和控制电路组成的。3、按器件被信号控制程度，电力电子器件分哪几类？P12要求①按器件被信号控制程度分（3类），②按照驱动信号的性质分（2类）4、电力二极管与普通信息电路中二极管的异同。P15。要点提示:①垂直导电结构，提高通流能力；②P－i－N结构，增加Nˉ低掺杂区提高耐反压能力。6、电力二极管主要参数（共6个）及含义。P17－187、电力二极管主要类型。提示:①封装不同分:塑封、螺旋、平面陶瓷3类。②按性能不同分3类，参考P199、晶闸管正常工作特性P2111、晶闸管静态电压、电流；动态开关时间参数及含义。P23－24【答案示例】(一)、电压定额：1、断态重复峰值电压UDRM：允许重复加在器件上的正向峰值电压2、反向重复峰值电压URRM：允许重复加在器件上的反向峰值电压。3、通态正向平均电压UT（VA）：导通状态下阳、阴极间的电压降平均值。(二)、电流定额：1、通态平均电流IT(AV）：允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。2、最小维持电流IH：维持导通所必需的最小电流。3、擎住电流IL：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。4、浪涌电流ITSM：电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。(三)、开通时间tgt：开通过程所用时间；关断时间tqt：关断过程所用时间；注:若不要求含义，仅列出参数即可。12、晶闸管派生器件（4个）基本特性P24－2513、使晶闸管导通的条件是什么？参考习题答案。14、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？参考习题答案。15.试列举你知道的电力电子器件，并从不同角度对这些器件分类。目前常用的全控型电力电子器件有哪些？【答案示例】①已学过的电力电子器件：电力二极管，晶闸管，IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET②按能被控制信号拴制的程度分为三类：不可控器件、半控器件、全控器件。按加在控制端控制信号的性质分两类：电压控制型器件、电流控制型器件。按加在控制端控制信号的波形分两类：脉冲触发型、电平控制型。按器件内部电子和空穴两种载流子参于导电的情况分三类：单极型器件、双极型器件、复合型器件。③目前常用的全控型电力电子器件有：IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET16、什么叫功率模块？什么功率集成电路？两者有何区别？【答案示例】①将多个相同的电力电子器件或多个相互配合使用的不同电力电子器件封装在一个模块中，这种模块叫功率模块；②如果将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路集成在一个芯片上，称为功率集成电路。③两者区别在于：后者有控制、保护、传感、检测、自诊断等功能，已构成电力电子工作系统，前者仅是工作系统中主电路部分功率器件的集成。17、画出下列电力电子器件电气符号，标出各引出电极。①电力二极管②晶闸管③IGBT④GTO⑤GTR⑥电力场效应晶体管。18、IGBT结构和性能有何特点？要点提示:①结构特点：也是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E三个引线端，其结构可简化等效为双极型晶体管和MOSFET组成的达林顿结构。②性能有何特点：优点:开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。缺点:开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO参考习题答案(王兆安主编第五版)第三章：整流电路一、补充思考题:1、整流电路分类【答案示例】按组成器件不同整流电路分为：不可控、半控和全控三种；按电路结构分为：桥式和零式电路；按交流输入相数分为：单相和多相电路；按变压器二次电流方向是单向或双向又分：为单拍和双拍电路。2、画出单相半波可控整流电路电阻负载时，①电路图②输出电压、电流波形③晶闸管端电压波形。参考图3－13、单相半波可控整流电路电阻负载时，①控制角移项范围多大？②晶闸管承受的最高正反向电压多少？③写出输出电压平均值计算式。④晶闸管是如何关断的？参考P444、单相半波可控整流电路阻感负载时，①无续流管时，和电阻负载时比，输出电压ud、负载电流id、导通角θ有何不同？②加续流二极管前后输出电压ud、负载电流id、导通角θ有何变化？参考P46③晶闸管是如何关断的？【答案示例】①无续流管时，和电阻负载时比:输出电压ud出现负值，平均值减少。负载电流id:从0开始，波形与电压波形不同且相位落后于电压。导通角θ:θ＞180°﹣α，和电阻负载时比有所增大，当α=90°时，θ=180°②加续流二极管前后输出电压ud波形和导通角θ与电阻负载时相同，电感足够大时，负载电流id变连续。参考P46③有续流管电源电压过零时，无续流管id降到零时，晶闸管端电压变零自然关断。5、单相桥式全控整流电路电阻负载时：①画电路图，②画出输出电压、电流、变压器二次绕组电流及晶闸管端电压波形，③晶闸管承受的最高正反向电压、α电移相范围、输出电压平均值各是多少？④晶闸管是如何关断的？(电源电压过零时，自然关断)参考P476、单相桥式全控整流电路阻感负载时：晶闸管输出电压、电流波形及α移相范围，和电阻负载比有何变化？参考P48、49【答案示例】①电压波形：出现负面积。②输出电流波形：变为接近直线。③α移向范围：小于0～180°;L足够大时，变为0～90°7、单相全波整流电路：和单相桥式全控整流电路相比，电路有何特点？要点提示:①联系，从直流输出端和交流输入端看基本一致。②区别，共3处。参考P518、画出三相半波可控整流电路电阻负载电路图和α=0°时udiVT1uVT1波形图，并回答：①α起始点怎样规定的？自然换向点在何处？②电阻负载时α最大移项范围；各晶闸管触发信号触发顺序；各触发信号间隔相位角；在α=0°、α=30°、α=60°、α=90°时，各晶闸管导通角分别是多少？③ud在什么条件下波形连续？④α＜30°和α＞30°时，晶闸管关断方式有何不同？参考P53、549、写出三相半波可控整流电路电阻负载时，输出电压Ud、负载平均电流Id、晶闸管承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM表达式。参考P5510、三相半波可控整流电路阻感负载时：若L很大，当α＞30°时，和电阻负载时比较，输出电压ud波形有何变化？α移相范围有何变化？参考P55提示:ud波形出现负值，α移相范围变为0--90°。11、写出三相半波可控整流电路阻感负载时：变压器二次电流即晶闸管电流的有效值、晶闸管的额定平均电流、晶闸管最大正反向电压峰值表达式。参考P5612、三相半波可控整流电路最大的缺点是什么？参考P56中13、画出三相桥式全控整流电路电阻负载的电路图，分析如下问题：①α=0°时，输出电压ud、晶闸管VT1中电流iVT1、晶闸管VT1端电压uVT1波形。参考:图3-19。②α=0°时，触发信号对晶闸管触发顺序；各触发脉冲间隔电角度多少？共阴极组VT1、VT3、VT5中和共阳极组VT4、VT6、VT2中各管的触发脉冲差多少度？同一相上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差多少度？每只晶闸管导通角度多少？参考:57页下段。③α移相范围多大？(参考:59页下段。0°---120°)④分析变压器二次绕组每相电流波形。参考:图3-20中ia14、三相桥式全控整流电路阻感负载时：①α移相范围多大？(提示:0°---90°)②L足够大时整流输出电流id和变压器二次绕组电流ia波形有何变化？(提示:id变接近直线，ia变正负各宽120°，前沿相差180°矩形波)③写出α≤60°时，整流输出电压平均值表达式。(提示:式3-26)④写出输出电流平均值为Id和当整流变压器星形接法、带阻感负载时，变压器二次侧电流有效值表达式。(提示:式3-28)参考P59、60、6115、电力电子设备中的无功功率和谐波对公用电网会产生哪些负面影响？参考P6916、α＝0°时，整流电压、电流中的谐波有何规律？参考P7517、列出下列整流电路电路的α起点位置、α移相范围及α和导通角θ关系。①单相半波电阻负载②单相桥式阻感负载③三相半波电阻负载【答案示例】①单相半波电阻负载：α起点位置：交流电压过0变正点；α移相范围：0-180°；α和导通角θ关系：α+θ=180°②单相桥式阻感负载：α起点位置：交流电压过0点；α移相范围：0-90°；α和导通角θ关系：θ与α无关，均为180°③三相半波电阻负载：α起点位置：三个相电压正半周交点，即，自然换相点处；α移相范围：0-150°。α和导通角θ关系：α+θ=150°二、课本P95P96思考题:181924262930题答案见习题答案(王兆安主编第五版)三、电路及波形:画出下列电路图、输出电压和晶闸管电压波形图，标出输出电压、电流方向。1、单相半整流电路电阻负载的电路图2、单相桥式全控整流电路电阻负载的电路图3、三相半波可控整流电路电阻负载电路图，α＝30°时Ud波形图。标出控制角α和导通角θ。【答案示例】电路图和Ud波形图如下:4、三相桥式全控整流电路电阻负载时的电路图，标出负载电压和电流方向。（注：本处与思考题有重复，目的是重点强调部分电路及波形）三、计算题:答案：参考课本和(王兆安主编第五版)习题答案1、课本P50页，例3-12、课本P95页习题，第3题。3、课本P95页习题，第11题。4、课本P95页习题，第13题。5、课本P95页习题，第17题。