电力电子技术期中复习.docx

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电力电子技术期中复习

电力电子技术期中复习

电力电子器件分类

按照电力电子器件能被控制的程度：

全控器件；半控器件；不可控器件

按照驱动电路的性质（二极管除外）：

电流驱动型；电压驱动型（场效应器件）：

按照有效驱动信号的波形：

电平控制；脉冲触发

按照器件内部载流子参与导电的情况分：

单极型（一种载流子；多子）；双极型（两种载流子都有；少子器件）；复合型（单极型和双极型集成混合而成）

PN结

PN结稳定时内部有自建电场（N-P，也叫耗尽层，势垒区；阻挡层），扩散运动是本区多子到对方成为少子的过程，扩散运动形成了自建电场，自建电场一方面阻止扩撒运动，另一方面又推动漂移运动（后者比前者弱太多）。

最终稳定。

当PN结加正向电压（P-N），推动扩散运动，使空间电荷区变窄。

得到正向导通电流IF;（扩散电流）

当PN结加反向电压（N-P），推动漂移运动，使空间电荷区变宽。

得反向饱和定值电流IR（漂移电流）即为反向高阻态。

电导调制效应

当PN结上流过正向电流少时，扩散作用较少，二极管内电阻主要是第参杂区电阻，阻值高且为常量，所以管压降随电流上升而增加，当PN结上正向电流大时，P极流入第参杂去的少子浓度增大，为维持电中性，其多子浓度也增加，电导增加，使得电阻明显下降；意义：

使电力二极管在正向电流较大的时候依然拥有很小的压降。

电力二极管基本特性

静态：

门槛电压UTO；

动态（正到负）：

tD延迟时间，tf电流下降时间；trr反向恢复时间；软度Sr=tf/tdSr越大，电流下降时间越小，越软，过充电压越小。

动态（零到正）：

tfr正向恢复时间。

UFP正向过充电压。

二极管主要参数

正向平均电流：

IF（AV）热效应相等原理:

实际波形电流产生的热量与正弦半波电流（有效值等于1.57倍的平均值）产生的热效应相等。

可知实际电流有效值/1.57=要选取电流的平均值。

正向压降：

UF反向重复峰值电压URRM最高温度结温TJM反向恢复时间浪涌电流IFSM

二极管类型

普通二极管快恢复二极管（恢复时间非常短但压降也很低）肖特基二极管（反向恢复时间短，但正向恢复过程中不会有明显的电压过冲，反向耐压和正向耐压可以低于快恢复二极管，所以损耗低，用于低压场合）

晶闸管

AKG平板型和螺栓型封装。

Pnpn四层半导体结构P1---A极N2——K极P2——G极。

当汇入Ｇ极电流的时候，正反馈至饱和，使晶闸管导通，停止向Ｇ极汇入电流，依旧导通状态

Ｉg=（a2Ig+ICBO1+ICBO2）/（1-a1-a2）

其他触发方式：

阳极电压升高造成雪崩效应阳极电压上升率过高结温过高光照射

静态特性：

拥有随门极电流IG增大而减小的正向转折电压Ubo。

导通后等于二极管。

拥有维持电流IH不加IG时当正向电流降至IH以下晶闸管会关闭。

动态：

晶闸管有的，当反向恢复过程结束后，晶闸管要恢复正向的阻断能力还有一段时间（此时若给正向电压会直接导通）tgr（名为正向阻断恢复时间）关断时间tq=trr（反向阻断恢复时间）+tgr

派生器件：

快速晶闸管双向晶闸管逆导晶闸管光控晶闸管

全控器件

1GTO门极可关断晶闸管

晶闸管+可断：

原理——片极pnpn’结构（GTO元）叠成。

在关断时直接从G极抽出电流即可。

2电力晶体管GTR-BJT

3电力场效应晶体管MOSFET（驱动电路简单，开关速度快，工作频率高，热稳定性犹豫GTR，但是容量小，耐压低）

4IGBT（综合了GTR和MOSFET的优点）

第三章整流电路

分类

按组成器件分：

不可控，全控，半控

按电路结构分：

桥式电路、零式电路、

交流输入相数：

三相式和单相式

变压器二次电流的方向是单向还是双向：

单拍电路、双拍电路

控制方式：

相位控制电路、斩波控制电路

单相可控整流

单相半波可控整流电路。

ud+uvt=u2；也叫做单脉波整流电路，触发延迟角a，电阻负载时直流输出电压平均值Ud=0.45U2（1+cosa）/2；组感负载平均值低于电阻负载，续流二极管有续流的作用。

单相半波整流电路特点：

简单、但输出脉动大，变压器二次电流中含有直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。

为了使变压器铁芯不饱和，需要增大铁芯横截面积，则就造成了原料的浪费。

单相桥式全控整流电路（应用最多）。

用四个晶闸管组成。

方向相同。

当不导通时每个承受二分之一的U2弥补了单相半波整流电路的缺点。

电阻态电压平均值为Ud=0.9U2（1+cosa）/2阻感态电压为0.9U2cosa存在换流/换相一说。

当接反电动势的时候，存在电流续断的情况，这导致电机特性变软，不好

单相全波可控整流电路（单相双半波可控整流电路）效果等同于单相全控桥。

结构复杂、只用两个晶闸管但是每支晶闸管要求承压为2根2被U2是单相全控桥的两倍，同时一条支路上的管压降也降低一半

单相桥式半控整流电路。

电阻时效果相同，阻感时不同，

三相可控整流

三相半波不可控整流电路：

120°轮流abc旋转。

存在自然换相点，若变成三相半波可控整流电路，则自然换相点是晶闸管能够触发的最早的时刻，可触发的范围是30°--180°

若以自然换相点为起点则a在（0°---150°）范围；

三相半波可控整流电路，电阻负载下：

当a小于30°时Ud=1.17U2COSa；a大于30°时，Ud=0，675（1+cos（a+30°））晶闸管承受的最大反压为2.45u2最大正压为1.41U2

阻感负载下，a大于30°存在连续，a=90°时，Ud平均值为0。

阻感移相范围时0-90°

Ud=1.17U2cosa晶闸管电流有效值为Ivt=Id/根号3晶闸管额定电流为Ivt/1.57

三相桥式全控整流电路

135\\462阳极组和阴极阻导通的顺序都是分开分析各自最高电压与最低电压的。

。

也叫六脉波整流电路概念：

宽脉冲触发和双脉冲出发（常用）注意推移法（推出来a小于60°才能连续）a移向范围是0—120°

带阻感负载或者电阻负载a小于60°时，Ud=2.34U2cosa带电阻负载切a大于60°时，Ud=2.34U2（1+cos（a+60°））I2有效值为根号三分之二Id=0.816Id

换相重叠角y

逆变电路

换流方式：

器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流

电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，换流也被称为换相。

负载换流成功的前提：

触发换流的时刻必须在电压过零前并且留有足够的裕量。

强迫换流分为：

直接耦合式强迫换流，电感耦合式强迫换流。

前者是电压换流，后者是电流换流。

器件换流和强迫换流是自换流，电网换流和负载换流是外部换流。

电压型逆变电路

直流侧是电压源的是电压型逆变电路；直流侧是电流源的是直流型逆变电路

半桥/全桥逆变电路

反馈二极管；电压波形为矩形波，基波幅值1.27Ud有效值0.9Ud通过调整Ud和脉冲宽度（移相）来调整输出电压。

三相电压型逆变电路

U（UN`）是彼此移相120°的±二分之Ud的矩形波；U（NN`）是三倍频六分之一幅度的±矩形波；U（UN）是和U（UN`）同相的±三分之一三分之二山形矩波。

Id为三倍频波（60°脉动一次）；线电压有效值0.816Ud基波幅值1.1倍Ud有效值0.78倍；相电压有效值0.471Ud基波幅值0.637Ud有效值0.45Ud；

单相电流型逆变电路

采用负载换相，也称为并联谐振式逆变电路。

输出电流有效值Io=0.9Id输出电压Uo=1.11Ud/cosφφ是负载功率因数角。

三相电流逆变电路

Iu波形和三相电压形逆变电路中Uu波形有相似，只是并非连续的±二分之一波形，而是正-0-负的1倍幅波形。

此波形和三相桥式全控整流电路的交流输入波形相同。

谐波分析表达式也相同，基波电流有效值Iu1=0.78Id

串联二极管式逆变电路为强迫换流方式。

多重逆变电路和多电平逆变电路

多重逆变电路：

组合可以使矩形波成为接近正弦的波形。

谐波中只含有6K±1次谐波

电压型逆变电路多用串联多重方式，电流型逆变电路多用并联多重方式。

三相二重逆变电路，U1基波有效值0.78ud谐波有效值0.78ud/n合成相电压基波有效值1.56Ud谐波有效值1.56Ud/n

多电平逆变电路；能够输出较多的电平，从而使输出电压向正弦波靠近，并且能让逆变器承受更高的电压。

中点钳位两电平逆变电路线电压有±1，0三种电平，三电平逆变电路有±1，±0.5，0五种电平三单元串联相电压有±3，±2，±1，0七种电平。

斩波电路