电力电子技术总复习资料13级自动化剖析.docx

电力电子技术总复习资料13级自动化剖析.docx

《电力电子技术总复习资料13级自动化剖析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术总复习资料13级自动化剖析.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电力电子技术总复习资料13级自动化剖析

1、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型和电流型两类。

2、电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。

2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态。

当器件的工作频率较高时，开关损耗会成为主要的损耗。

3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，当它为常数时的调制方式称为同步调制。

在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为分段同步调制。

4、面积等效原理指的是，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。

5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是MOSFET，单管输出功率最大的是GTO，应用最为广泛的是GBT。

6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即

，其承受的最大正向电压为  

  。

7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为有源逆变，如果接到负载，则称为无源逆变。

8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路（用V1,VD1,V2,VD2表示）。

（1） 0~t1时间段内，电流的通路为VD1；

（2） t1~t2时间段内，电流的通路为V1；

（3） t2~t3时间段内，电流的通路为VD2；（4） t3~t4时间段内，电流的通路为V2；（5） t4~t5时间段内，电流的通路为VD1；

GTR存在二次击穿现象，IGBT存在擎住现象。

1、功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。

2、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是均压措施。

3、同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流IL在数值大小上有IL2~4IH。

4、电力变换通常可分为：

交流变直流；直流变交流；直流变直流；交流变交流

5、在下图中，V1和VD1构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作于第1象限；V2；VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于二象限。

6、请在正确的空格内标出下面元件的简称：

电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是 MOSFET和GTR的复合管

7、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率；触发脉冲前沿要陡幅值要高；触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步

8、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。

9、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。

10、三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关管间进行，称为180°导电型

11、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；

12、常用的过电流保护措施有快速熔断器；串进线电抗器接入直流快速开关

13由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于1.57倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为 157安培。

通常在选择晶闸管时还要留出1.5—2倍的裕量。

13、三相桥式全控整流电路是由一组共阴极三只晶闸管和一组共阳极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。

每隔 60度换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通120度。

要使电路工作正常，必须任何时刻要有2只晶闸管同时导通，一个是共阳极的，另一个是共 阴极的元件，且要求不是不在同一桥臂上的两个元件。

14、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为零电压电路；零电流电路两大类。

15、提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角；增加整流相数；采用多组变流装置串联供电；设置补偿电容。

16、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围  0º--150º，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0º--120º，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0º--180º 。

17、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有螺栓型；平板型

18、晶闸管的导通条件是阳极和门极同时承受正向电压。

。

19、晶闸管的断态不重复峰值电压UDSM与转折电压UBO在数值大小上应为UDSM小于UB

20、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有单向可控导电性的特性。

21、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为控制角。

7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是

双窄脉冲触发方法。

8三相半波可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。

9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角大于300时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为900。

11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值降低。

12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回电网的逆变电路。

13、有源逆变产生的条件之一是：

变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须保证与直流电源电势Ed的极性成反极性相连，且满足|Ud|<|Ed|。

14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取300～350，以保证逆变时能正常换相。

15、载波比（又称频率比）K是PWM主要参数。

设正弦调制波的频率为fr，三角波的频率为fc，则载波比表达式为K=fc/fr。

16、抑制过电压的方法之一是用阻容电路吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。

17.变流电路的换流方式有  脉冲宽度调制；频率调制；混合调制 等四种（写出任意3个均可）。

1、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于1.57倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为 157安培。

通常在选择晶闸管时还要留出1.5—2倍的裕量。

2、三相桥式全控整流电路是由一组共阴极三只晶闸管和一组共阳极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。

每隔 60度换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通120度。

要使电路工作正常，必须任何时刻要有2只晶闸管同时导通，一个是共阳极的，另一个是共 阴极的元件，且要求不是不在同一桥臂上的两个元件。

3、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为零电压电路；零电流电路两大类。

4、提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角；增加整流相数；采用多组变流装置串联供电；设置补偿电容。

5、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围  0º--150º，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0º--120º，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0º--180º 。

1、晶闸管的内部结构具有三端、四层、三个PN结。

2、在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是阳极。

3、晶闸管的关断条件是阳极电流下降到维持电流以下。

4、额定电流为100A的晶闸管，流过单向正弦全波时的最大可能平均电流是141.4A。

5、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极为何种极性触发电压，管子都将工作在阻断状态。

6、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角。

7、在三相全控桥中，接在同一相的两个晶闸管触发脉冲的相位应相差1800。

8、在三相半波可控整流电路中，电阻性负载，当控制角小于300时，电流连续。

9、三相桥式可控整流电路适宜在高电压而电流不太大的场合使用。

10、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是由两组三相半波可控整流电路

并组成。

11、三相半波可控整流电路，供电变压器每相漏感折合到次级的ＬB为100μH，直流负载电流Id＝150A，则换相压降△Ｕγ=14.5V。

12、将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电直接输出到1负载的过程称为无源逆变。

13、在单相全控桥式变流器控制直流电动机卷扬机拖动系统中，当a>π/2时，电流主要是依靠电动势Ed来维持的，所以总的能量是电动机回馈给电网。

14、有环流可逆电路常见的主电路联结方式有反并联；交叉连接。

15、在无源逆变与直接斩波电路中，都必须设置换流辅助电路，强迫导通的晶闸管可靠关断。

16、晶闸管元件并联时，要保证每一路元件所分担的电流平均。

17、根据对触发电路的要求知道，触发电路应包括同步信号发生器、移相控制、脉冲整形与功放电路。

简述晶闸管导通的条件与关断条件。

晶闸管导通的条件是：

阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是：

使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：

（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；

（2）增加负载回路中的电阻。

1、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因

（1）外部条件：

要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；

（2）内部条件：

变流电路必须工作于β<90°区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。

这两个条件缺一不可。

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。

当逆变角太小时，也会发生逆变失败。

3软开关电路可以分为哪几类各有什么特点？

储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定

什么是逆变失败？

逆变失败后有什么后果？

形成的原因是什么？

逆变失败指的是：

逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。

从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4分）。

产生逆变失败的原因：

一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等

2、下面BOOST升压电路中，电感L与电容C的作用是什么？

储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定

维持晶闸管导通的条件是什么？

怎样才能由导通变为关断？

（1）维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流IH。

（2）要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。

要实现有源逆变，必须满足什么条件？

哪些电路类型不能进行有源逆变？

有与通流方向一致的直流电源，电路工作在逆变状态。

（2）不能实现有源逆变的电路有：

半控桥电路，带续流二极管的电路。

什么是直流斩波电路？

分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压U0与电源电压Ud的关系式。

直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直流电压的装置。

对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？

什么是载波信号？

何谓调制比？

在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作调制信号；（2分）

而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；（2分）

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=fc/fr称为载波比

什么是可控整流?

它是利用晶闸管的哪些特性来实现的?

（将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。

可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。

什么是逆变失败？

导致逆变失败原因是什么？

在逆变电路中，使电源瞬时电压与直流电源E顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，称为逆变失败或逆变颠覆。

逆变失败的原因主要有：

晶闸管损坏；触发电路不可靠或快速熔断器烧断；电源缺相以及逆变角过小。

电压源型变频器和电流源型变频器的区别是什么？

电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。

试说明SPWM控制的基本原理。

PWM控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。

用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM）。

1、三相全控桥式整流电路如图所示，Ld=0..2H，Rd=4Ω，要求Ud从0～220V之间变化，试求：

1）、不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压U2；2）、如电压、电流裕量取2倍，选择晶闸管型号；3）、整流变压器二次侧容量S2；4）、电路的功率因数cosΦ；

5）、当触发脉冲距对应二次相电压波形原点多少电度角时，Ud已为0。

解：

∵

＞＞4Ω∴负载为大电感，流过负载的电流可看为直线

1）当α=0时，输出电压平均值为220V由式

知

2）由题知，

故取额定电压500V

∵

∴

故取额定电流50A

因此，选取晶闸管的型号为KP50-5

3）

4）∵

5）当触发脉冲距对应二次相电压波形原点1200电度角时，Ud已为0。

1、三相全控桥式整流电路，L=0.2H，R=4Ω，要求Ud从0~220V之间变化。

试求：

（1）不考虑控制角裕量时的，整流变压器二次线电压。

（2）如电压，电流裕量取2倍，计算晶闸管额定电压，电流值。

（3）变压器二次电流有效值I2。

（4）计算整流变压器二次侧容量S2。

：

（1）

（Ω），而Rd=4（Ω），所以，ωL>>Rd，按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角αmin=0°

计算.整流变压器次级相电压U2Ud=2.34U2,，则U2=220／2.34≈94（V）

（2）.计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择晶闸管

晶闸管承受的最大峰电压为

V

按裕量系数2计算，则U=230.25×2=460.5（V），选额定电压500V晶闸管。

（A）

按裕量系数2计算，则20.2×2=40.4（A）,选额定通态平均电流为50A的晶闸管。

（3）.计算变压器次级电流有效值I2

1、三相全控桥整流电路如图所示。

已知电感性负载L=0.2H、R=1Ω、α=75°，变压器二次相电压U2=100V。

1）计算负载的平均整流电压Ud和负载电流平均值Id；2）选择晶闸管的型号；

3）计算变压器二次电流的有效值I2。

1）

2）由题知，

故取额定电压1200V

∵

∴

故取额定电流100A

因此，选取晶闸管的型号为KP100-123）

1、已知单相全控桥式整流电路，电感性负载不接续流二极管。

试绘出当α=450时输出电压波形ud和晶闸管T1的端电压波形。