东南大学电力电子技术考点总结

08014102第二章变流器运行（6%）一、换流重叠角1、换流重叠角：由于电源电感引起的换流时间所对应的电角度，用表示。是换流开始到结束所占的电角度。2、产生原因：进线电抗、电流不能突变、换流需要时间。3、换流期间，整流输出电压是换流两相电压之平均值。4、对整流的影响：换流角存在时，输出电压平均值减小（换流压降的存在），换流压降与延迟角无关，只取决于负载电流及电源交流侧阻抗。二、有源逆变1、产生条件：负载侧负载侧存在一个直流电源E，由它提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，对晶闸管为正向偏置电压；变流器在其直流侧输出应有一个与原整流电压极性相反的逆变电压，其平均值，以吸收能量，并将其能量馈给交流电源。2、两个电源之间的能量交换必须同极性相连。3、是电路能够进行换流运行的极限，是变流器工作在整流和逆变的分界点。即区间，电路工作在有源逆变工作状态（三相半波可控整流电路）。4、为超前角，为的起点，。5、逆变失败（倾覆）：，不能进行换流，两个电源短路。最小超前角°°6、带有续流二极管的全控电路或半控电路不能工作在有源逆变状态，有源逆变电路必须是全控电路。第三章门极触发脉冲（8%）一、门极触发信号的种类1、直流信号：使晶闸管损耗增加，有可能超过门极功耗，在晶闸管反向电压时，门极直流信号将使反向漏电流增加，也有可能使晶闸管损坏。可用来判断晶闸管是否损坏。2、交流信号：在温度变化和交流电压幅值波动时，其延迟触发角不稳定。变化范围较小，精度低，不能太大。3、脉冲信号：便于控制脉冲出现时刻，降低晶闸管门极功耗，通过变压器的双绕组或多绕组输出，实现信号间的绝缘隔离和同步输出。P86二、晶闸管对门极触发信号电路的要求1、触发脉冲应有一定的幅值和功率2、触发脉冲要有一定的宽度3、触发脉冲前沿要陡4、要与主电路同步并有一定的移相范围08014102三、晶闸管触发电路组成1、同步2、移相：锯齿波形成（电容充放电）、移相（锯齿波由负向正过零时刻就是触发器产生输出脉冲的时刻）3、脉冲形成和输出：脉冲变压器或光耦进行主电路和控制电路之间的电隔离，输出为窄脉冲通过功率放大后得到强触发脉冲。四、触发器的定相1、为什么要有同步电压：同步电压作为触发器输出脉冲相位的基准，在控制电压不变的情况下使得触发器输出脉冲对于交流电压相位稳定。2、触发器的定相：根据触发器特性、主电路情况、主变压器和同步变压器的连接组，将触发器与主电路之间、触发器与同步变压器之间、主变压器与主电路之间以及主变压器和同步变压器与交流电源之间正确的连接起来，以保证变流器的正常工作。P993、补脉冲连接线，为了得到双窄脉冲输出。第四章交流调压和交交变频AC/AC（8%）交流调压：交流电压幅值的变换（频率不变）。例：台灯和舞台的灯光控制，异步电动机的软启动，有功无功功率的连续调节。交交变频：直接把一种频率的交流变成另一种频率或可变频率的交流一、单相交流调压（相位控制）（1）电阻负载1、越大，输入电压越低，输入功率因数也越低，移相范围180°080141022、输出电压不是正弦波，存在谐波干扰，只适用于对波形没有要求的场合。此时无功功率由基波电流相移和谐波电流产生。（2）感性负载1、负载阻抗角，负载电流取决于控制角和2、，电流波形既非正弦又不连续；，负载电流波形为正弦波,晶闸管被短接，交流电源直接加于负载；,如果用窄脉冲触发：导致波形不对称，回路中出现直流分量I。对变压器、电机绕组一类负载就会造成铁心饱和，或因线圈直流电阻很小而产生很大的直流电流，烧断熔断器，损坏晶闸管。应该用宽脉冲触发，此时工作状态与相同。3、时，晶闸管不起调压作用；时输出电压达到最大；最大移相范围二、三相交流调压1、TSC+TCR=静止无功补偿器。2、对触发信号的要求：大于60°的宽脉冲或双脉冲。与交流电源同步，个触发脉冲之间保持一定的相位关系3、三相全控桥式整流电路的触发电路均可用于三相全波交流调压。4、电阻负载时移相范围：，负载电压和电流波形都不是正弦波，越大，电压变小，电流开始出现断续。5、感性负载时，时输出电压达到最大，且为正弦波三、软启动1、定义：利用三相调压电路对电动机供电，起动时使电压平滑上升。电压按一定斜率上升，使传统的有级降压启动变成三相调压的无级调节四、交流调功器（通断控制）1、调节设定周期内的通断比，全周波连续式，全周波间隔式。2、（过零触发）波形为正弦波，客服了相位控制时会产生谐波干扰的缺点，但输出电压时断续波，只适用于有较大时间常数的负载，导通时间以交流电的周期为基本单位，输出电压和功率的调节不太顺滑。（与交流调压对比）08014102五、双向晶闸管1、门极加正、负脉冲都能触发导通2、与普通晶闸管的区别：额定通态电流不用平均值表示，而是以交流电流有效值表示。3、重新施加能力差，关断施加比普通的长，要使用强触发六、交交变频器P115第五章全控型电力半导体器件（10%）第六章直流变换器DC/DC（20%）直流变换：将一种将一种直流电压幅值变换成另一种固定或可调的直流电压幅值称为直流变换。例：矿山运输车蓄电池供电的机动车辆的无级变速，直流开关电源。一、斩波原理和斩波方式1、斩波原理：S是开关，由电力电子器件构成,S合上()，;S切断（），；，工作周期；占空比080141023、控制方式：定频调宽、定宽调频、调频调宽二、直流变换器的基本电路（工作原理、波形、公式）1、降压式（BUCK）变换器08014102电感越大，电流越连续、平直。通过提高斩波器的开关频率，可使电感大大减小仍能维持电流连续且平直。2、升压式（BOOST）变换器P1773、升/降压式变换器三、负载为直流电动机时的斩波器结构1、单象限斩波器：只能使电动机运行于电动状态，调压调速080141022、两象限斩波器：可使电动机实现调压调速，又能实现再生制动。id为负值时，电动机工作于再生制动状态。3、四象限斩波器：可实现电机的正反转和电动制动状态。4、重要概念：非受限式电路：能始终保持电流连续的电路（如两象限斩波器）。受限式电路：不能保持电流连续（即电流断续）的电路（如单象限式斩波器）。不可逆输出的直流变换电路：只能使电动机在一个方向运转（如单、两象限斩波器）。可逆输出的直流变换电路：可以使电动机在两个方向运转（如四象限斩波器）。08014102第七章无源逆变和直交变频DC/AC（11%）一、逆变与变频1、逆变：将直流电变换成交流电。有源逆变：将直流电逆变成与交流电网同频率的交流电输送给电网；无源逆变：逆变输出的交流电与电网无关系，仅供给具体的用电设备。2、变频：将一种频率的电源变换为另一种频率的电源。直交变频：将DC变换为所要求的频率或频率可调的AC。交交变频：将固定频率的AC直接变换为频率可调的AC。二、逆变和变频的两种类型（根据所设置的储能元件和负载无功能量处理方式的不同划分）1、电压源型逆变电路在直流侧并联大电容C来缓冲无功功率，电容具有滤波作用，使直流电压基本无脉动，所以直流回路呈低阻抗，属于电压强制方式。输出交流电压接近矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同，输出动态阻抗小。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。晶闸管换流后（电流还未改变方向，通过VD3、VD4将无功能量反馈回直流电源）2、电流源型逆变电路在直流侧串联大电感L来缓冲无功功率，电感滤波，直流电流基本无脉动，直流电源呈高阻抗，属于电流强制方式。输出交流电流接近矩形波，输出电压波形因负载不同而不同。输出动态阻抗大。不必设置反馈二极管（直流中间回路电流Id不能反向）08014102电压源型逆变电路电流源型逆变电路三、负载换流逆变器1、换流：电流按要求的时刻和次序从一个晶闸管器件转移到另一个晶闸管器件的过程。关键在于应该关断的晶闸管能否可靠关断。2、换流方式：电网换流、负载换流、强迫换流、器件换流3、要求：具有电流过零或提供一定超前电流的负载；通过串、并电容，形成容性阻抗，电流超前电压；电流降为零时，负载电压不为零，该电压对晶闸管形成反压四、强迫换流逆变器1、要求：需要专门的换流环节或电路；使得晶闸管在任何需要的时刻关断；一般用储能元件中的能量或用电感电容组成的谐振回路，对原导通的晶闸管强行施加反压，使之电流迅速下降为零。负载换流强迫换流五、PWM逆变器1、多重化：用几个逆变器，使它们输出相同频率的矩形波，在相位上移开一定的角度进行叠加，以减小谐波，从而获得近似正弦的阶梯波形。2、PWM（脉宽调制技术）：控制逆变器开关器件的通断顺序和时间分配规律。在逆变器输出端获得等幅、宽度可调的矩形波。3、工作原理P207080141024、优点：既可分别调频、调压，也可同时调频调压；直流电压可由二极管整流获得，交流电网的输入功率因数与逆变器输出电压的大小和频率无关；输出频率和电压都在逆变器内部控制和调节，调节速度快；输出接近正弦，可减少谐波分量。4、对开关频率的要求：不宜过高。受功率器件的允许开关频率制约；频率的增加，开关损耗和换流损耗会随之增加；开关瞬间电流、电压的急剧变化会形成很大的du/dt或di/dt，会产生强的电磁干扰；高du/dt或di/dt还会在线路和器件的分布电容和电感上引起冲击电流和尖峰电压。元件缩写：电力晶体管：可关断晶闸管：功率场效应晶体管：绝缘栅双极型晶体管：IGBT是和的复合管1.晶闸管对触发脉冲的要求是：1、2、3、4、2.多个晶闸管相并联时必须考虑的问题，解决的方法是。3.在电流型逆变器中，输出的电压波形为，输出电流波形为。4.当温度降低时，晶闸管的触发电流会、正反向漏电流会；当温度升高时，晶闸管的触发电流会、正反向漏电流会。5.在有环流逆变系统中。。。6.常用的过流保护措施有、、、。（写出4种）7.逆变器按直流侧提供的电源性质来分，可分为和，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的本桥元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在异桥元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是120度8.直流斩波电路按输入电压与输出电压的高低变化来分类有：。9.由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫换流。10.按逆变后能量去向不同来分类，逆变器可分为有源逆变器与无源逆变器11.单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲，主要用于驱动小功率晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲，可以触发大功率晶闸管。080141021.软开关电路种类很多，但归纳起来可分为零电流开关与零电压开关两大类。2.直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制，等宽调频控制，脉宽与频率同时控制三种。3.晶闸管在额定情况下电流有效值等于电流平均值的1.57倍，通常选择晶闸管时还要留出1.5-2倍的裕量。4.通常变流电路实现换流的方式有器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。5.在单相交流调压电路中，负载为电阻时移相范围是0-π，负载是阻感性时移相范围是φ-π6.在电力晶闸管电路中，常用的过压保护有避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收等几种。7.晶闸管的维持电流I_H是指在40度条件下，门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到刚好能保持导通所须的最小阳极电流。8.普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是阳极A、阴极K和门极G，晶闸管导通的条件是阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够的门极电流时晶闸管导通；关断条件时当晶闸管阳极电流小于维持电流I_H时，导通的晶闸管关断。9.单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为√2U_2，三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为√6U_2。（电源相电压为U_2）10.要使三相全控式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用大于60°小于120°的宽脉冲触发，二是用脉冲前沿相差60°的双窄脉冲触发。