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1、第一章一、电力电子技术的定义：应用于电力领域的电子技术二、四大类电力变换：交流变直流（AC-DC），直流边交流，直流变直流，交流变交流三、电力电子技术的研究对象：电子器件制造技术和电力电子器件的应用技术四、电力电子技术的发展史：以电力电子器件的发展史为纲，诞生的标志是制造出第一个晶闸管，对晶闸管的电路控制方式主要为相控方式，相对应的是斩控方式第二章一、电力电子器件的定义：是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件二、与信息电子器件相比，电力电子器件的特征：1)能处理电功率的大小，即承受电压和电流 的能力是最重要的参数，其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级, 大多都远大
2、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，导通时【通态】阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定。阻断时【断态】阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定。电力电子器件的动态特性【也就是开关特性】和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替3)电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制，在主电路和控制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路4)尽管工作在开关状态，但是电路电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电子器件，为保证不
3、致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。导通时器件上有一定的通态压降，形成通态损耗，阻断时器件上有微小的断态漏电流流过，形成断态损耗 ，在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗和关断损耗，总称开关损耗，对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因，器件开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素 三、电力电子器件的主要工作状态：开关状态四、电力电子器件的主要损耗：开关损耗五、电力电子器件的冷却方式：不仅在器件封装上比较讲
4、究散热设计，而且在其工作时一般都要安装散热器六、应用电力电子器件的系统组成：主电路和控制电路（检测电路和驱动电路）七、电力电子器件的分类：半控型器件（晶闸管），自关断器件（绝缘栅双极晶体管、电力场效应晶体管），不可控器件（电力二极管）八、1.电力二极管（1）封装类型：螺栓型、平板型等 （2）电气符号：（3）工作原理：PN结的单向导电性，以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能；电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。 （4）主要类型：普通二极管（整流二极管），快恢复二极管（快速二极管），肖特基二极管（5）主要参数：正向平均电流，正向压降，反向重
5、复峰值电压，最高工作结温，反向恢复时间，浪涌电流 （6）应用场合：可以在交流直流变换电路中作为整流元件，也可以在电感元件的电能需要适当释放的电路中作为续流元件，还可以在各种变流电路中作为电压隔离、钳位或保护元件2.晶闸管（1）封装类型：螺栓型和平板型 （2）电气符号：（竖直）（3）工作原理：晶闸管T在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。 （4）主要参数：电压定额（断态重复峰值电压，反向重复峰值电压，通态电压），电流额定（通态平均电流，维持电流，擎住电流，浪涌电流）,动态参数（开通时间，关
6、断时间，断态电压临界上升率du/dt,断态电流临界上升率di/dt)(5)工作时的特性：当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通 当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通 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零的某一数值以下（6）派生器件，英文缩写，应用场合：快速晶闸管（TST,应用于斩波或逆变电路中），双向晶闸管（TRIAC,应用在交流调压电路、固态继电器和交流电动机调速等领域），逆导晶闸管（RCT,用于不需要阻断反向电
7、压的电路中），光控晶闸管（又称光触发晶闸管LTT,应用于高压大功率场合，如高压直流输电和高压核聚变装置中）3.门极可关断晶闸管（1）主要参数：和晶闸管差不多，后面是比较不同的，最大可关断阳极电流，电流关断增益，开通时间，关断时间 （2）英文缩写和电气符号：GTO （竖直） (3)应用场合：主要用于兆瓦级以上的大功率场合4.电力晶体管（1）主要参数：最高工作电压，集电极最大允许电流，集电极最大耗散功率，电流放大倍数，直流电流增益，集电极与发射极间漏电流，集电极和发射极间饱和压降，开通时间，关断时间 （2）英文缩写和电气符号：CTR, （竖直） （3）场合：在中小功率范围内取代晶闸管5.电力场效应
8、晶体管（1）类型：电力MOSFET（属绝缘栅型）和静电感应晶体管 （2）工作原理：电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS，当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电. (3)应用场合：只适合小功率场合 （4）主要参数：跨导G(fs)，开启电压U（T），开关过程中各时间常数，漏极电压U(DS)，漏极直流
9、电流I(D)，漏极脉冲电流幅值I(DM)，栅源电压U(GS),极间电容（C(GS)、C(GD)、C(DS)）（5）缩写和电气符号：FET (这个为N沟道，P沟道箭头相反，竖直)6. 绝缘栅双极晶体管：（1）电气符号：(竖直)，（2）工作原理：IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使IGBT 关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET 基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET ，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET 的沟道形成后，从P+ 基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一层进行
10、电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT 在高电压时，也具有低的通态电压。(3)主要参数：最大集射极间电压UCES，最大集电极电流（包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP，最大集电极功耗PCM （4）主要类型：NIGBT和PIGBT（5）应用场合：适用于大电流、高压和高频7.其他：mos控制晶闸管MCT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、集成门换流流晶闸管IGCT 8电力电子发展趋势：进入 9 0年代电力电子器件的研究和开发，已进入高频化，标准模块化，集成化和智能时代。高频化是今后电力电子技术创新的主导方向，而硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势九、课后习题1 .与信息电
11、子电路的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压和大电流的能力？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耐受大电流的能力。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，提高了耐受高电压能力。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：uAK0 且 uGK0。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
12、：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。4. 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Im，试计算各波形的电流平均值 Id1、Id2、Id3 与电流有效值 I1、I2、I3。5. 上题中如果不考虑安全裕量,问 100A 的晶闸管能送出的平均电流 Id1、Id2、Id3 各为多少？这时，相应的电流最大值 Im1、Im2、Im3 各为多少? 第三章一、整流的定义：将交流电能变成直流电能供给直
13、流用电设备二、整流电路的分类1.按组成的器件：不可控、半控、全控2.按电路结构：桥式电路、零式电路3.按交流输入相数：单相电路、多相电路4.按变压器二次电流的方向是单向或双向：单拍电路、双拍电路三、变压器漏感对整流电路的影响1.出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低2.整流电路的工作状态增多，例如三相桥的工作状态由6种增至12种3.晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管di/dt4.换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路5.换相使电网电压出现缺口，成为干扰源四、换相重叠角的概念：换相过程不能瞬时完成，
14、而是持续一段时间，换相过程持续的时间用电角度表示，称为换相重叠角五、整流电路的谐波和无功的影响1.无功功率影响（1）无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加（2）无功功率的增加，会使总电流增大，从而使设备及线路的损耗增加（3）无功功率使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压产生剧烈波动。2.谐波的影响（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。 （2）谐波影响各种电气设备的正常工作。 谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆
15、等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故（4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。 六、1.什么是逆变？（即把直流电转变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，称为逆变）2.为什么逆变？（日常生产实践中，存在着与整流过程相反的要求。）3.逆变的种类？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无源逆变：如果变流器的交流侧不与
16、电网联接,而直接接到负载,即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载,则叫无源逆变4.发生有源逆变的条件？(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；(2)要求晶闸管的控制角/2，使U为负值；5.逆变失败的原因？1.触发电路工作不可靠，造成脉冲丢失，脉冲延迟等2.晶闸管发生故障，失去正常通断能力3.交流电源发生异常现象，如断电、缺相或者电压过低等4.换相的裕量角不足，晶闸管不能可靠关断6.最小逆变角?逆变时允许采用的最小逆变角b应为bdgq式中d - 晶闸管的关断时间tq折合的电角度，称恢复阻断角，dtq；g - 换相重叠角；q - 安全
17、裕量角7. 如何保证逆变电路的正常工作为了保证逆变电路的正常工作，必须选用可靠的触发器，正确选择晶闸管的参数，并且采取必要的措施，减少电路中du/dt和di/dt的影响，以免发生误导通。为了防止意外事故，与整流电路一样，电路中一般应装有快速熔断器或快速开关，以资保护。另外，为了防止发生逆变颠覆，逆变角b不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。8.课后习题3.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，当=30时（1）画出Ud、id和i2的波形（2）输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97（V）
18、IdUd /R77.97/238.99（A）I2Id 38.99（A）（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流晶闸管承受的最大反向电压为：U2100 141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN（23）141.4283424（V）流过晶闸管的电流有效值为：IVTId/27.57（A）晶闸管的额定电流为：IN（1.52）27.571.572635（A）4.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的电压波形二极管的特点：承受电压为正即导通。所以二极管承受的电压不会出现正的部分，在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。二极管在内承受的电压的波形
19、如下：5. 单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2，L值极大，反电动势E=100V，当=45时（1）画出Ud、id和i2的波形（2）输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为Ud0.9 U2 cos0.9200cos45127.26(A)Id (UdE)/R(127.26100)/213.63(A)I2Id 13.63(A)（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流晶闸管承受的最大反向电压为：U2100 141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVTId 9.64（A）故晶闸管的额定电压为：UN(23)141.4283424（V）晶闸管的额定
20、电流为：IN(1.52)9.641.579.212.3（A）6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管）电路如图所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2，L值很大，当=60时求流过器件电流的有效值，并画出Ud，Id，IVT，IVD的波形7.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试画出在电阻性负载和电感性负载下整流电压Ud的波形 假设=0，当负载为电阻时，ud的波形如下当负载为阻感负载时，ud的波形如下9. 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a,b两相之间换相的自然换相点是同一点？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a,b
21、两相之间换相的自然换相点不是同一点，他们在相位上相差180度。10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度答：相差180度。11.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当=60时（1）画出Ud，Id和IVT1的波形（2）计算Ud、Id、IdVT和IVT12.在三相桥式全控整流电路中，电阻性负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压Ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？假设VT1不导通，整流电压ud波
22、形如下：假设VT1被击穿而短路，则当VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。13.三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当=60时（1）画出Ud，Id和IVT1的波形（2）计算Ud、Id、IdVT和IVT26使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二：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；要求晶闸管的控制角/2，使 Ud 为负值。29什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：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
23、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。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等。第四章1无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。2换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有 4 种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为
24、电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。3什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：（1）按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路（2）直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路（3）电压型逆变电路的主要特点是：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。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情况的不同而不同。当交流侧为阻感负
25、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。（4）电流型逆变电路的主要特点是：直流侧串联有大电感，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。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。当交流侧为阻感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。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么
26、电流型逆变电路中没有反馈二极管？答：（1）在电压型逆变电路中，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。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。（2）在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。6并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相，为保证换相应满足什么条件？答：假设在 t 时刻
27、触发 VT2、VT3 使其导通，负载电压 U0 就通过 VT2、VT3 施加在 VT1、VT4 上，使其承受反向电压关断，电流从 VT1、VT4 向 VT2、VT3 转移，触发 VT2、VT3 ，时刻 t 必须在 U0 过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。第五章1. 简述降压斩波电路的工作原理及控制方式答：工作原理：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让 V 导通一段时间 ton，由电源 E 向 L、R、M 供电，在此期间，U0E。然后使 V 关断一段时间 toff，此时电感 L 通过二极管 VD 向R和 M 供电，U00。一个周期内的平均电压U0=tonE/T输出电压小于电源电压，
28、起到降压的作用。控制方式：（1）脉冲宽度调制或脉冲调宽型（保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton）（2）频率调制或调频型（保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T）（3）混合型（ton和T都可调，是占空比改变）2.在降压斩波电路中，E=200V，R=10，L值极大，Em=50V，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=20s时，计算输出电压平均值U0和输出电流平均值I0由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为4. 简述升压斩波电路的基本工作原理及控制方式工作原理：假设电路中电感 L 值很大，电容 C 值也很大。当 V 处于通态时，电源 E 向电感 L 充电，
29、充电电流基本恒定为 I1，同时电容 C 上的电压向负载 R 供电，因 C 值很大，基本保持输出电压为恒值 Uo。设 V 处于通态的时间为 ton，此阶段电感 L 上积蓄的能量为 EI1ton 。当 V 处于断态时 E 和 L 共同向电容 C 充电并向负载 R 提供能量。设 V 处于断态的时间为toff，则在此期间电感 L 释放的能量为 (U0-E）I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期 T中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等，即： EI1ton= (U0-E）I1toff,简化为：U0=(ton+toff)E/ toff=TE/ toff控制方式：（1）脉冲宽度调制或脉冲调宽型（保持开关
30、周期T不变，调节开关导通时间ton）（2）频率调制或调频型（保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T）（3）混合型（ton和T都可调，是占空比改变）5. 在升压斩波电路中，E=50V，L值和C值极大，R=25，采用脉宽调制控制方式，当T=50s，ton=20s时，计算输出电压平均值U0和输出电流平均值I0由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为6. 带隔离的直流-直流变流电路有哪些，分类，哪些什么是单端电路、双端电路答：单端电路：正激电路和反激电路双端电路：单桥电路、全桥电路和推挽电路7. 双端电路，优缺点，功率范围，应用领域？第六章1. 交流交流变流电路的定义，分
31、类（交流电力控制电路，变频电路），交流电力控制电路包含哪些？变频电路的种类？（1）定义：即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路称为交流交流变流电路（2）分类：交流电力控制电路，变频电路（3）交流电力控制电路包含：交流调压电路（单相和三相）、其他交流电力控制电路（交流调功电路）（4）变频电路的种类:交-交变频电路（单相和三相）、矩阵式变频电路2.三相调压电路的主要联结方式：星形连接电路、支路控制三角联结电路（典型应用为晶闸管控制电抗器）3交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：（1）区别：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式
32、不同。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。（2）交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。交流调功电路常用于电炉温度
33、这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。4交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？答：（1）一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的 6 脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/31/2。当电网频率为 50Hz 时，交交变频电路输出的上限频率为 20Hz 左右。（2）当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。5交交变频电路的
34、主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？答：（1）交交变频电路的主要特点是：只用一次变流，效率较高；可方便实现四象限工作；低频输出时的特性接近正弦波。（2）交交变频电路的主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用 36 只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。（3）主要用途：500 千瓦或 1000 千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。6.交流调功电路特点：在交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染7.交流电力电子开关的特点
35、及主要应用（1）特点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断（2）应用：晶闸管投切电容器第七章1试说明 PWM 控制的概念和基本原理答：PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）（概念）。在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理（基本原理）以正弦 PWM 控制为例。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于/
36、N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到 PWM 波形。各 PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到 PWM 波形。可见，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。2.什么是SPWM波（脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形称为SPWM）3. 单极性和双极性 PWM 调制有什么区别？三相桥式 P
37、WM 型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压 SPWM 波形各有几种电平？答：（1）三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的 PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性 PWM 控制方式。三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的 PWM 波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性 PWM 控制方式。（2）三相桥式 PWM 型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud 和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平 Ud、0、- Ud。5什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？答：（1）异步调制及特点载波
38、信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率 fc 固定不变，因而当信号波频率 fr 变化时，载波比 N 是变化的。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。这样，当信号波频率较低时，载波比 N 较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后 1/4 周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM 波形接近正弦波。（2）同步调制及特点而当信号波频率增高时，载波比 N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大，有时信号波
39、的微小变化还会产生 PWM 脉冲的跳动。这就使得输出 PWM波和正弦波的差异变大。对于三相 PWM 型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。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。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。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率 fc 也很低。fc 过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率 fc 会过高，使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步调
40、制方式复杂一些。（3）分段同步调制的优点分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。6. PWM整流电路的控制方法主要有哪些（1）间接电流控制：没有引入交流电流反馈的（2）直接电流控制：引入交流电流反馈的7. PWM跟踪控制技术主要哪些方式（滞环比较方式和三角波比较方式）第九章1. 过电压产生的原因（外因过电压和内因过电压）（1）外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括
41、：操作过电压和雷击过电压（2）内因过电压主要是来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：换相过电压和关断过电压2. 过电压保护的主要方法采用RC3和RCD抑制内因过电压，其功能属于缓冲电路的范畴。采用RC抑制外因过电压3. 过电流主要分类和保护措施方法分类：过载和短路两种措施：通常电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速熔断器整定在电子电路动作后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作（采用快速熔断器是电力电子装置中最有效应用最广的一种过电流保护措施）4.缓冲电路的概念、分类概念：缓冲电路又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流
42、和di/dt，减小器件的开关损耗分类：关断缓冲电路（又称du/dt抑制电路）和开通缓冲电路（又称di/dt抑制电路）5. 电力电子器件串并联使用的目的和要求目的：对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流额定不能满足要求时，往往需要将电力电子器件（装置）串联或者并联起来工作要求：当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联；大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流注意：如需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方式连接 莃蕿袆肈莂蚁肂羄蒁螃袄芃蒀蒃肀腿蒀薅袃膅葿螈膈肁蒈袀羁莀蒇薀螄芆蒆蚂罿膂蒅螄螂肈薅蒄羇羄薄薆螀节薃虿羆芈薂袁蝿膄薁薁肄肀薀蚃袇
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