电力电子技术复习纲要

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  1. 第一部分 电力电子器件
    1. 第一章 电力二极管和晶闸管
    2. 第七章 全控型电力电子器件及驱动与保护
  2. 第二部分 电力电子电路
    1. 第二章 单相可控整流电路(重点章节)
    2. 第三章 三相可控整流电路(重点章节)
    3. 第四章 有源逆变电路
    4. 第五章 整流电路的谐波和功率因数问题
    5. 第六章 交流电力控制电路
    6. 第八章 无源逆变电路及PWM控制技术
    7. 第九章 直流变换电路
  3. 附录
    1. 题型简介
      1. 一、选择(10*2’)
      2. 二、简答分析(35’,五道题)
      3. 三、计算分析(45’,四道题)
    2. 成绩分配

电力电子技术是指利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。本课程内容包括电力电子器件、整流电路、直流斩波电路、交流斩波电路、逆变电路、PWM控制技术、软开关技术、组合变流电路等。

写在前面:复习纲要整理自复习课。发现有误或者纯吐槽均可在文末评论。转载须注明来源。

第一部分 电力电子器件

第一章 电力二极管和晶闸管

第七章 全控型电力电子器件及驱动与保护

  1. 电力电子器件是功率半导体器件。
  2. 电力电子器件的特征:
    1) 电力电子器件处理的电压电流较大;
    2) 电力电子器件一般都工作在开关状态;
    3) 注重器件的功率损耗和散热问题;
    4) 注重对器件的保护;
    5) 需要驱动与隔离。
  3. 器件排序:
    按照容量和开关频率排序:
  4. 分类(了解)
    • 半控型器件:晶闸管SCR及其派生器件
    • 全控型器件:绝缘栅极晶体管IGBT、电力晶体管GTR(电流驱动型)、电力场效应晶体管(电力MOSFET)、门极可关断晶闸管GTO(处理兆瓦级大功率)
    • 不控型器件:电力二极管
  5. 晶闸管几个电流参数:通态平均电流$I_{T(AV)
    }$、维持电流$I_H$、擎住电流$I_L$、浪涌电流$I^{TSM}$
    (下标,$\LaTeX$显示有点问题)
  6. 晶闸管的驱动电路(主电路与控制电路之间的接口。分为电流驱动型、电压驱动型)
    • 原理:
    • 常见的结构:
    • 晶闸管触发驱动电路:
      • 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通
      • 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
  7. 晶闸管导通的条件、关断的条件、维持导通的条件
  8. 四种全控型器件的驱动电路不要求。

第二部分 电力电子电路

第二章 单相可控整流电路(重点章节)

第三章 三相可控整流电路(重点章节)

计算题中有三道题与整流电路有关。包括单相、三相、求换向等。题目融合不同知识点。例:根据工作原理画波形。
注意:画图时,关键的角度、幅值要标注清楚。

第四章 有源逆变电路

要求掌握:有源逆变的条件,什么是无源逆变。
:判断是否构成有源逆变电路;判断$E_M$的方向。

  1. 有源逆变的条件:
    • 外部条件:$E_M$反接或$n$反转;
    • 内部条件:$\alpha>90^{\circ}$,使$U_d$反极性,并且$|U_d|$小于但近于$|E_M|$(不允许$|U_d|<<|E_M|$)。
  2. 什么是无源逆变:
    • 逆变电路是指直流电逆变成交流电的电路。
    • 交流侧和电网连结的逆变电路为有源逆变电路。变流电路的交流侧不与电网联接,而直接接到负载的为无源逆 变电路。

第五章 整流电路的谐波和功率因数问题

$$\lambda=\dfrac{P}{S}=\dfrac{UI_1 \cos\phi_1}{UI}=\dfrac{I_1}{I} \cos\phi_1=\nu \cos\phi_1$$
功率因数是由基波电流相移电流波形畸变这两个因素共同决定的。

第六章 交流电力控制电路

交流电力控制电路的三种控制方式:

  1. 相位控制
  2. 通断控制
  3. 斩波控制

重点掌握:单相交流调压电路

本章有一道计算题。

第八章 无源逆变电路及PWM控制技术

  1. 无源逆变四种换流方式:

    • 器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流。
    • 电网换流。由电网提供换流电压。适用于:可控整流电路,单相、三相交流调压电路,采用相控方式的交交变频电路等。只要把负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断,不需要器件具有门极可关断能力,也不需要为换流附加任何元件。不适用于没有交流电网的无源逆变电路。
    • 负载换流。由负载提供换流电压。适用于负载电流相位超前于负载电压的场合、负载为电容性负载时、负载为同步电动机时。
    • 强迫换流(电容换流)。设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫实价反向电压或反向电流的换流方式。
  2. 电压型逆变电路特点(包括两种控制方式——$180^{\circ}$通断控制和移相控制
    1)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,内阻抗近似为零。
    2)输出电压为矩形波,与负载阻抗角无关,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。
    3)当交流侧为阻抗负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联反馈二极管。

  3. 电流型逆变电路特点
    1)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,直流电源呈现高阻抗。
    2)电路中开关器件的作用只是改变直流电流的流通路径,与负载阻抗角无关,交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
    3)当交流侧为阻抗负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量作用。不必给开关器件反并联二极管。

  4. 搞清楚PWM变换的调制法、PWM三种调制方式

    • 计算法:根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔,据此控制逆变电路开关器件的通断,就可得到所需PWM波形。
    • 调制法:把希望输出的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过信号波的调制,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
    • 三种调制方式:同步调制、异步调制、分段同步调制。

第九章 直流变换电路

直流斩波电路的三种控制方式:脉冲宽度调制型、频率调制型、混合型。

附录

题型简介

一、选择(10*2’)

着重考察对基本概念、原理的掌握。

二、简答分析(35’,五道题)

着重考察对基本概念、电路原理的掌握。
形式:简答、画波形等。
:根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,直流斩波电路的三种控制方式分别是?

  1. 脉冲宽度调制(PWM)型,即保持开关周期$T$不变,调节开关导通时间$t_{on}$;
  2. 频率调制或调频型,即保持开关导通时间$t_{on}$不变,改变开关周期$T$;
  3. 混合型,即$t_{on}$和$T$都可调,使占空比改变。

三、计算分析(45’,四道题)

形式:原理分析、计算、画图等。
包括三道整流计算、一道交流电力变换题目。

成绩分配

平时成绩15% + 实验成绩15% + 期末成绩70%。