电力电子技术期末总结Word文档下载推荐.docx
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航天飞行器、发电装置。
#第一章:
1.*电力电子器件的分类:
半控型:
晶闸管;
全控型:
电力MOSFET、IGBT;
不可控型:
电力二极管;
电流驱动型:
电压驱动型:
2.*应用电力电子器件的系统组成:
由控制电路和驱动电路和电力电子器件为核心的主电路组成。
3.电导控制效应:
电导控制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低,维持在1v左右,所以正向偏置的PN结表现为低阻态。
4.电力二极管的基本特征:
5.电力二极管的主要参数:
正向平均电流IF(AV)、正向压降UF、反向重复峰值电压URRM、最高工作结温TJM、反向恢复时间trr、浪涌电流IFSM
6.电力二极管的类型:
普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管
7.晶闸管的静态特性和动态特性:
1.静态特性
承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通;
伏安特性类似二极管的反向特性;
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,或:
(p42T1参考答案)
晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用;
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
延迟时间td、上升时间tr、开通时间tgt=td+tr
反向阻断恢复时间trr、正向阻断恢复时间tgr、关断时间tq(tq=trr+tgr)
8.晶闸管的主要参数:
电压定额、电流定额、动态参数
9.电力MOSFET的基本特征:
图1图1-21电力MOSFET的开关过程
a)测试电路b)开关过程波形
up—脉冲信号源,Rs—信号源内阻,RG—栅极电阻,
RL—负载电阻,RF—检测漏极电流,
tr:
Ugs从开启电压Ut上升到MOSFET进入非饱和区的栅源电压Ugsp这段时间称为上升时间
10.IGBT基本特征:
(1)
开关速度高,开关损耗小。
在电压1000V以上时,开关损耗只有GTR的1/10,与电力MOSFET相当
(2)
相同电压和电流定额时,安全工作区比GTR大,且具有耐脉冲电流冲击能力
(3)
通态压降比VDMOSFET低,特别是在电流较大的区域
(4)
输入阻抗高,输入特性与MOSFET类似
(5)与MOSFET和GTR相比,耐压和通流能力还可以进一步提高,同时保持开关频率高的特点
优点:
开关速度高,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,
安全工作区:
正偏安全工作区(FBSOA)——最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定
反向偏置安全工作区(RBSOA)——最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率duCE/dt确定
11、电力电子器件的驱动基本任务、作用和隔离方法:
1.将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。
对半控型器件只需提供开通控制信号。
对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号;
2.使电力电子器件工作在较理想的开关状态,缩短开关时间,减小开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。
对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中,或通过驱动电路实现;
3.一般采用光隔离或磁隔离。
12、晶闸管的触发电路要求:
触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通(结合擎住电流的概念)。
触发脉冲应有足够的幅度。
不超过门极电压、电流和功率定额,且在可靠触发区域之内。
应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
图1-26 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
t1~t2--脉冲前沿上升时间(<
1μs);
t1~t3--强脉宽度
IM--强脉冲幅值(3IGT~5IGT);
t1~t4:
脉冲宽度;
I--脉冲平顶幅值(1.5IGT~2IGT)
13、过电压的产生原因:
外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因;
内因过电压主要来自装置内部器件的开关过程。
14、过电流保护的方法和第一保护措施:
电子电路作为第一保护措施。
15、*缓冲电路(吸收电路)及其作用:
抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流、di/dt,减少器件的开关损耗
#第二章
1、整流电路中变压器T的作用:
起变换电压和隔离的作用。
2、触发延迟角与导通角:
触发延迟角:
从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角;
导通角:
晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角,用θ表示。
3、换相重叠角:
换相过程持续的时间用电角度γ表示。
4、变压器漏感对整流电路的影响:
5、电力电子装置消耗无功对公共电网的危害:
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、无功功率增加,会使总电流增加,从而使设备和线路的损耗增加;
3、使线路压降增大,冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。
6、电力电子装置产生的谐波对公共电网的危害:
1、谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线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,使电机发生机械振动、噪音和过热,使变压器局部严重过热,使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏;
3、谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,会使上述1)和2)两项的危害大大增加,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,导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
7、触发电路或触发电路的概念:
8、触发电路的定相与关键:
#第三章
1、脉冲宽度调制:
T不变,变ton
2、升压斩波电路升压的关键原因:
(——升压比,调节其大小即可改变Uo大小)
#第四章
1、单相交流调压电路电阻负载与阻感负载的移相范围:
电阻:
移相范围为0≤a≤π;
阻感:
Ф≤a≤π(Ф=arctan(wL/R))
#第五章
1、换流方式的种类:
全控型器件:
器件换流、晶闸管:
电网换流、负载换流、强迫换流
#第六章
1、同步调制与异步调制:
异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式;
同步调制——N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步
#第七章
1、零电压开关与零电流开关:
零电压开关:
使开关开通前其两端电压为零,则开关开通时就不会产生损耗和噪声,这种开通方式称为零电压开通,简称零电压开关。
零电流开关:
使开关关断前其电流为零,则开关关断时也不会产生损耗和噪声,这种关断方式称为零电流关断,简称零电流开关。
#第一章
1、晶闸管的触发电路要求:
1、升压斩波电路原理:
假设L值很大,C值也很大
V通时,E向L充电,充电电流恒为I1,同时C的电压向负载供电,因C值很大,输出电压uo为恒值,记为Uo。
设V通的时间为ton,此阶段L上积蓄的能量为:
E*I1*ton
V断时,E和L共同向C充电并向负载R供电。
设V断的时间为toff,则此期间电感L释放能量为:
(U0—E)*I1*toff
稳态时,一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等,即:
(T/toff>
1,所以为升压)
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因:
一是L储能之后具有使电压泵升的作用;
二是电容C可将输出电压保持住。
2、复合斩波电路和多相多重斩波电路:
电流可逆斩波电路:
V1和VD1构成降压斩波电路,由电源向直流电动机供电,电动机为电动运行,工作于第1象限
V2和VD2构成升压斩波电路,把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源,使电动机作再生制动运行,工作于第2象限
桥式可逆斩波电路:
使V4保持通时,等效为图3-7a所示的电流可逆斩波电路,向电动机提供正电压,可使电动机工作于第1、2象限,即正转电动和正转再生制动状态
使V2保持通时,V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路,向电动机提供负电压,可使电动机工作于第3、4象限
3相3重斩波电路
1、单相交流调压电路电阻和交流调功电路的原理与应用:
交流调压电路——每半个周波控制晶闸管开通相位,调节输出电压有效值。
(用于开关控制、异步电动机软启动、异步电动机调速)
交流调功电路——以交流电的周期为单位控制晶闸管通断,改变通断周期数的比,调节输出功率的平均值。
(用于电路的温度控制)
2、单相交流调压电路带电阻与阻感性负载的特性分析:
电阻负载
工作原理:
在u1的正半周和负半周,分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压
正负半周α起始时刻(α=0)均为电压过零时刻,稳态时,正负半周的α相等
负载电压波形是电源电压波形的一部分,负载电流(也即电源电流)和负载电压的波形相同
2.阻感负载
阻感负载时α的移相范围
负载阻抗角:
Ф=arctan(wL/R)
晶闸管短接,稳态时负载电流为正弦波,相位滞后于u1的角度为Ф
在用晶闸管控制时,只能进行滞后控制,使负载电流更为滞后,而无法使其超前
a=0时刻仍定为u1过零的时刻,α的移相范围应为Ф≤α≤π
3、斩控式交流调压电路:
ª
两个反并联的晶闸管起着把C并入电网或从电网断开的作用
(图4-15a)
串联电感很小,用来抑制电容器投入电网时的冲击电流
实际工程中,为避免电容器组投切造成较大冲击,一般把电容器分成几组(图4-15b),可根据电网对无功的需求而改变投入电容器的容量
TSC实际上为断续可调的动态无功功率补偿器
4、交流电力电子开关:
TSC理想投切时刻原理说明
1、电压型逆变电路的特点:
直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动
输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同
阻感负载时需提供无功。
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
半桥逆变电路:
简单,使用器件少
缺点:
交流电压幅值Ud/2,直流侧需两电容器串联,要控制两者电压均衡
用于几kW以下的小功率逆变电源
2、单相全桥逆变电路移相调压方式原理:
1、PWM控制技术中的面积等效原理:
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;
冲量指窄脉冲的面积;
效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同;
波形基本相同含义:
低频段非常接近,仅在高频段略有差异
2、单相桥式PWM逆变电路的控制方式:
uo正半周,V1通,V2断,V3和V4交替通断,
uo总可得到Ud和零两种电平
uo负半周,让V2保持通,V1保持断,V3和V4交替通断
uo可得-Ud和零两种电平
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