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电力电子基础知识大作业

《电力电子技术》课程大作业电力电子技术器件、电路和技术综述

院（系）名称信息工程学院

专业名称电子信息工程技术

学生姓名XXX

学号xxx

指导教师王照平

2015年6月12日

基于电力电子技术器件、电路和技术综述的

1、概述

从广义来讲，电子技术应包含信息电子技术和电力电子技术两大分支，而通常所说的电子技术一般指信息电子技术。

电力电子技术也称为电力电子学，它真正成为一门独立的学科始于1957年第一只晶闸管的问世。在1970年国际电气和电子工程协会（IEEE）电力电子学会上对电力电子技术作了以下定义：“电力电子技术就是有效地使用电力电子器件，应用电路和设计理论及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。它包括对电压、电流频率和波形的变换。”简言之，电力电子技术就是利用电力电子器件对电能形态进行变换和控制的一门技术。

电力电子技术是电力、电子控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科，它们之间的关系可用倒三角图形描述，如图1-1所示。

图1-1 描述电力电子学的倒三角形

第一，电力电子技术是在电子技术的基础上发展起来的，它们都可可分为器件、电路和应用三个部分，且器件的材料和制造工艺基本相同，只有两者的应用目的有所不同，电子技术应用于信息的处理（如放大等），电力电子技术应用于电力变换和控制，它所变

换的功率可大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或毫瓦数量级。第二，电力电子技术广泛应用于电器工程，如高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电器工程中，它对电器工程的现代化起着重要推动作用。第三，电力电子技术可以看成是弱电控制强电的技术，是弱点和强电之间的接口。而控制理论是实现这种接口的一种强有力的纽带,是电力电子技术重要理论依据。所以，也可以认为：电力电子技术是运用控制理论将电子技术应用到电力领域的综合性技术。

2、电力电子常用器件

2.1、电力电子器件概念

可以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。

2.2、电力电子器件分类

按照电力电子器件能够被控制所实现控制的程度分为下列三类：

不可控器件(Power Diode)：不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。

半控型器件（Thyristor）：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断

全控型器件（IGBT,MOSFET)：通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。

按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的信号的性质，我们又可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类：

电流驱动型：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。

电压驱动型：仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。

2.3、不可控器件—电力二极管

2.3.1 电力二极管的工作原理

基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的。由一个面积较大的PN 结和两端引线以及封装外壳组成。从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。如图

2-1所示

图2-1 电力二极管的外形、结构和电气符号

（a) 外形（b) 结构（c) 电气图形符号

二极管的基本原理就在于PN 结的单向导电性这一主要特征

PN 结的反向击穿（两种形式）：雪崩击穿、齐纳击穿。均可能导致热击穿(永久性击穿）

2.3.2 电力二极管与信息电子电路中的普通二极管的区别

由于电力二极管正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高，而且其引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响；再加上其承受的状态

参数

正向导通反向截止反向击穿电流正向大几乎为零反向大

电压维持1V 反向大反向大

阻态

低阻态高阻态 - -

电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自身的电感效应也会有较大的影响。此外，为了提高器件的反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降较大。

2.4 半控型器件-晶闸管

晶闸管这个名称往往专指普通晶闸管（SCR），但随着电力电子技术的发展。晶闸管还应包括许多类型的派生器件。包括快速晶闸管（FST）、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸管（LTT）等。这里所说的晶闸管都是指普通晶闸管。2.4.1 晶闸管的结构及工作原理

按照外形封装形式可分为：小电流塑封式（图a)、小电流螺拴式(图b)、大电流螺拴式额定电流在200A以上(图c)、大电流平板式额定电流在200A以上(图d)、图形符号（图e)

图2-2 晶闸管的外形及图形符号

由于通过门极我们可以控制晶闸管的开通；而通过门极我们不能控制晶闸管的关断，因此，晶闸管才被我们称为半控型器件。

图2-3 晶闸管的管芯结构和等效电路

按照等效电路和晶体管的工作原理，我们可列出如下方程：

IC1＝α1IA ＋ICO1 (2－1)

IC2＝α2IK ＋ICO2 (2－2)

IK ＝IA ＋IG （2－3)

IA ＝IC1＋IC2 (2－4)

α1＝IC1/IA 、α2＝IC2/IK 分别是晶体管V1和V2的共基极接法的电流放大倍数，ICO1和ICO2则分别是V1和V2的共基极漏电流。推出：

（1-5）

在低发射极电流下

是很小的，而当发射极电流建立起来之后，迅速增大。阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流

之和。饱和导通：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致1+2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA ，将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA 实际由外电路决定。晶闸管导通的必要条件是：必须在晶闸管的阳极、阴极加上正向电压。必须在门极和阴极之间加上正向门极电压，也称为触发电压。

流过晶闸管的阳极电压IA 必须大于晶闸管的维持电流IH 。

2.5 晶闸管的应用

已被广泛应用于可控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域。

2.6 全控型电力电子器件

晶闸管通过控制信号可以控制其导通，而无法控制其关断，因此，我们称其为半控型器件。通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称为全控型器件。是当前电力电子器件中发展最快的一类器件，这类器件品种很多，目前常见的有门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应晶体管（Power MOSFET ）、结缘栅双极型晶体管（IGBT ）等。

)(1212

12ααα+-++=

CO CO G A I I I I

根据器件内部载流子参与导电的种类不同，全控型器件又可分为单极型、双极型和复合型三类。器件内部只有一种载流子参与导电的称为单极型，如电力场控晶体管（Power MOSFET）、静电感应晶体管（SIT）等；器件内部有电子和空穴两种载流子导电的称为双极型器件，如GTR、GTO、SITH等；由双极型器件与单极型器件复合而成的新型器件称为复合型器件，如IGBT等。

2.6.1 门极可关断晶闸管（GTO）

门极可关断晶闸管GTO是普通晶闸管的一种派生器件，与晶闸管一样都是PNPN 四层三端结构。其电压、电流容量较大，与普通晶闸管相近，因而在大功率场合仍有较多的应用。

GTO主要用于直流变换和逆变等需要器件强迫关断的地方。

和普通晶闸管的管芯结构基本一样，外部仍然是引出阳极、阴极和门极（控制极）。不同的是，GTO是一种多元的功率集成器件，虽然外部同样引出三个电极，但内部则包含了数拾个甚至数百个共阳极的小GTO单元，这些小GTO单元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。

如图2-3是GTO的内部结构和电气图形符号

图2-3 GTO的内部结构和电气图形符号

a. 各单元的阴极、门极间隔排列

b. 并联单元结构断面示意图

c. 电气图形符号

2.6.2 GTO工作原理

GTO的工作原理仍然可以用图2－4所示的互补双晶体管模型来分析

图2-4 晶闸管的管芯结构和等效电路

P1N1P2和N1P2N2构成的两个互补晶体管V1、V2分别具有共基极电流增益（共基极放大倍数）α1和α2。由普通晶闸管的分析可以看出，α1＋α2＝1是器件临界导通的条件。

当α1＋α2>1时，两个互补晶体管V1、V2进入过饱和而使器件导通；当α1＋α2<1时，不能维持饱和导通而关断

2.7 电力晶体管（GTR）

电力晶体管（Giant Transistor）简称GTR，又称为巨型晶体管。是一种双极型大功率高耐压晶体管。因此，也称为BJT，在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称是等效的。

它具有自关断能力、控制方便、开关时间短、高频特性好、价格低廉等优点。目前GTR的容量已达400A/1200V、1000A/400V，工作频率可达5kHz，因此被广泛应用于不停电电源、中频电源和交/直流电机调速等电力变流装置中。

2.7.1 GTR的结构和工作原理

NPN三层扩散台面型结构是单管GTR的典型结构。如图（a）所示：图中掺杂浓度高的N＋区称为GTR的发射区，E为发射极。基区是一个厚度在几微米至几十微米之间的P型半导体层薄层，B为基极。集电区是N型半导体，C为集电极。图（c）是GTR的电气符号。为了提高GTR的耐压能力，在集电区中设置了轻掺杂的N —区。在两种不同类型的半导

体交界处N+ -P构成发射结J1, P-N构成集电结J2,如图（b）所示。

图2-5 GTR的结构及电气符号

在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态，我们希望它在电路中的表现接近于理想开关-----即导通时的管压降趋近于零，截止时的电流趋近于零，而且两种状态间的转换过程要足够快。

如图2-6 GTR的开关电路及输出特性

图2-6 GTR的开关电路及输出特性

2.8 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）

绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）简称为IGBT，因为它的等效结构具有晶体管模式，所以称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT于1982年开始研制，1986年投入生产，是当前发展最快而且最有前途的一种混合型器件。目前IGBT的产品已经系列化，其最大电流容量达1800A，最高电压等级达4500V，工作频率达50KHz。IGBT综合了MOSFET和GTR的优点，其导通电阻是同一耐压规格MOSFET的1/10，开关时间是同容量GTR的1/10。在电机拖动控制、中频电源、各种开关电源以及其他高速低耗的中、小功率领域，IGBT大有取代GTR和MOSFET的趋势。

2.8.1 IGBT的工作原理

在实际应用电路中IGBT的集电极C接电源正极，发射极E接电源负极，它的导通和关断由栅极电压来控制。

如图2-7所示是IGBT的结构、等效电路及电气符号

图2-7 IGBT的结构、等效电路及电气符号

3、电力电子的变换电路

变换电路可分为：整流电路、逆变电路、交流变换电路、直流斩波电路。3.1 整流电路

整流电路：出现最早的电力电子电路的一种，也是应用最基本最广泛的电能变换电路，将交流电变为直流电。

按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。

按电路结构可分为桥式电路和零式电路。

按交流输入相数分为单相电路和多相电路。

按变压器二次侧电流的方向是单向或双向。

3.2 单相可控整流电路

3.2.1 单相半波可控整流电路

3.2.11 带电阻负载的工作情况

电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同

如图3-1(a)所示为单向半波带电阻性负载可控整流电路，它由整流变压器TR 、晶闸管VT 和负载电阻Rd 组成。图中u1、u2分别为变压器一二侧电压瞬时值，ud.id 分别是负载电压和负载电流瞬时值，ut 、it 分别为晶闸管两端电压和通过晶闸管的电流瞬时值；i2为变压器二次绕组电流瞬时值。

a)b)c)d)e) 图3-1 单相半波可控整流电路及波形

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。αud

导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示。

移相范围: 使整流电压平均值 ud 从最大值变到0时对应的α角的变化范围。

直流输出电压平均值为

VT 的α移相范围为180

通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。

3.2.12 带阻感负载的工作情况

阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变。电力电子电路的一种基本分析方法:通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进行分析计算。对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：当VT 处于断态时，相当于电路在VT 处断开，id=0。当VT 处于通态时，相当于VT 短路。

a)u 1T

VT R L

u 2u VT u d

i d u 2

ωt 1π2πωt

ωt

ωt ωt u g 0

u d

0i d 0

u VT 0

θαb)c)d)e)f )++

图3-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形 3.3 单相桥式全控整流电路

?+=+==παααπωωπ2

cos 145.0)cos 1(22)(sin 221222U U t td U U d

3.3.1带电阻负载的工作情况

如图3-3，VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断；

VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2负半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。

u 1a)i d b)

c)d)u

图3-3 3.3.2 带阻感负载的工作情况

假设电路已工作于稳态，如图3-4，id 流id 连续且波形近似为一水平线。u2+a 时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2和VT3 b

) u V T i V T i V T

图3-4 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形

3.4 逆变电路

逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。

3.4.1 有缘逆变

逆变电路采用三相桥式结构。由于采用负载换流方式，故桥中开关元件可采用普通晶闸管。其出端A、B、C经限流电感Lа、Lb和Lc与公共电网联结。此处三相电网作为逆变电路负载接受其馈入电能，桥中各晶闸管T1～T6均工作于开关状态，采用相控方式（见电力电子电路）。各晶闸管的导通时刻由加到各门极脉冲的相位决定。逆变桥可视为按一定时序依次轮番通断的 6只开关。但在任何稳定导通状态中，桥中只有两支元件处于导通状态(其余为阻断状态)。例如在某一时刻有T1和T2导通，则有

id=iA=-iC，即直流电流 id此时作为电网相电流iA和ic流向公共电网；而在另一时刻有T4和T5导通，则id=ic=-iA，由前述id为平滑连续直流电流。由于桥中各开关的轮番通断，iA和ic均为交变方波。同理可知iB也为交变方波。由此可见,若门极脉冲的基本重复频率保持与公共电网同步，则各相电流的重复频率也必然与电网同步，这样电网就得到由直流端提供的、由逆变电路转换的交流功率。

当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电机等负载提供频率可变的交流电，这种工作模式称为无源逆变。

有源逆变本质上是触发角大于90度的整流，有源逆变的拓扑结构与整流一模一样，只是当触发角大于90度时整流电路的功率方向发生了变化，相当于实现了逆变功能。所以有源逆变的交流侧一定需要电源

3.4.2 无源逆变

无源逆变主要应用：各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。

交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。

在整流和有源逆变电路中，工作状态的晶闸管处于交流电压作用下，其关断是靠所承受的电压自动地降到零或靠别的晶闸管导通而引入电网的负电压来完成的。而在无源逆变电路中，晶闸管处于直流电压作用下，若不采取措施是无法关断的。所以说，整流与有源逆变电路的主要矛盾是触发导通，而无源逆变电路的主要矛盾则是实现关断。

3.5交流变换电路

交流变换电路是对交流电路的幅值、频率、相数等参数进行变换的电路。

变频电路用于改变交流电能的频率，一般还可同时改变电压。变频电路分为直接变频电路和间接变频电路。前者不经过任何中间环节，直接将一种频率的交流电转变为另一种频率的交流电，通常还可同时控制输出电压。这类电路的优点是电能变换效率高；缺点是控制复杂，电路较庞大。间接变频电路需经两次以上变换才能将一种频率的交流电变为另一种频率。按变换途径可分为交流-直流-交流变频电路（即先经整流再逆变）和交流-直流-高频-交流变频电路（整流后先经逆变为高频，再经直接降频）两类。

3.6 直流斩波电路。

将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电；也称为直接直流--直流变换器（DC/DC Converter）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流——交流——直流

直流斩波种类：6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路复合斩波电路——不同基本斩波电路组合

多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合

4、电力电子技术关键技术

4.1 软开关技术

现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。

电力电子电路的高频化：可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。

软开关技术降低开关损耗和开关噪声。使开关频率可以大幅度提高。

软开关技术通过在电路中引入谐振改善了开关的开关条件，大大降低了硬开关电路存在的开关损耗和开关噪声问题。

软开关技术总的来说可以分为零电压和零电流两类；按照其出现的先后，可以将其分为准谐振、零开关PWM和零转换PWM三大类；每一类都包含基本拓扑和众多的派生拓扑。

零电压开关准谐振电路、零电压开关PWM电路和零电压转换PWM电路分别是三类软开关电路的代表；谐振直流环电路是软开关技术在逆变电路中的典型应用。

4.2 PWM控制技术

PWM（Pulse Width Modulation）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）。

直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，斩控式交流调压电路。

PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。

4.2.1 PWM控制技术基本原理

面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础。

原理内容：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。

如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

实例将图4-1a、b、c、d所示的脉冲作为输入，加在图4-2a所示的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出，图4-2b给出了不同窄脉冲时i(t)的响应波形。

图4-1 形状不同而冲量相同的各种窄图4-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形5电力电子技术的应用

电力电子技术是新兴的一种电子技术，被广泛的应用到电力电子领域，而且随着变频技术的研究和发展，电力电子的发展有了更有力的保障，目前，电子电力技术的作用主要在发电，输电，配电等各个环节。

发电功能是电力电子技术的最普遍且最重要应用

在电力电子应用作用中最贴切人们日常生活的就应该属于发电功能了。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的，为发电的实现起到了不可替代的作用。

作用之一：实现低压变频技术的节能

低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品。风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 65%，发电厂的厂用电率平均为 8%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。

作用之二：太阳能发电的独立系统

开发利用无穷尽的洁净新能源———太阳能，是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电，无论是独立系统还是并网系统，通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。

日本实施的阳光计划以 3～4kW 的户用并网发电系统为主，我国实施的送电到乡工程则以 10～15kW 的独立系统居多，而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂等。

作用之三：挖掘变频电源的发电潜能

水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组)，机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。

作用之四：控制大型发电机的静止励磁

静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。

通过电子电力技术的四项突出作用让我们更多的人了解了电力电子技术在发电过

程中的应用，也普及了我们对电能产生的科学知识。我们可以看到一种新技术的诞生对改变生活的意义是重大的，不断的革新技术可以更好的去节能减排，将环保理念充分的投入在我们的科技中，进而在生活中感受高科技带来的福利。

总结

这次电力电子作业让我又再一次加深了解了电力电子的发展、四个类型的电路、关键技术、让我更加清楚的了解电力电子技术在实际生活的应用，让我对电力电子技术又进行了深入的了解巩固了自己的知识。让我对电力电子产生了浓厚的兴趣，我相信这一学科有好的发展前景，相信这对以后的工作会有帮助。也感谢王老师的精心细致的指导，让我更加清楚明白了解了相关知识。

参考文献

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[12]吕汀，石红梅.变频技术原理及应用.2版.北京：机械工业出版社，2011.

电力电子装置及系统复习题及答案

概念部分（小题） 1、电力电子装置的主要类型：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、静态开关通信电源交流稳压电源充电电源通用逆变电源 3、直流电源装置电解电镀直流电源交流电源装置不间断UPS电源开关电源 4、缓冲电路的主要作用：抑制开关器件的di/dt 、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工作区内。 5、常用耗能式缓冲电路：无极性、有极性、复合型注：p14电路模型区分。 6、过电流保护方法：（1）利用参数状态识别对单个期间进行自适保护（2）利用常规方法进行最终保护。 7、为防止桥臂中两个开关器件直通，通常对两个开关器件的驱动信号进行互锁并设置死区 8、缓冲电路类型（判断或者填空）无源功率因数校正（在电源输入端加入低频大电感） 9、功率因数校正有源滤波器无功谐波补偿有源功率因数校正功率因数校正电路(单项有源校正装置主要是 boost，可分为不连续电流模式和连续电流模式) 10、UPS典型结构：稳压器整流器逆变器转换开关 UPS主要分类：后备式、双变换在线式、在线互动式、双变换电压补偿在线式（delta 变换式）其中：后备式是以市电供电为主的UPS，一般后备式UPS功率多在2kV A以下。其工作原理图见书P95图4.2 双变换在线式是以逆变器为主的工作方式，原理图书P95图4.3 11此外，在相同开关频率下，单极性的波动频率较双极性波提高一倍。 13、无源的功率因数校正是在输入端加电容电感进行被动补偿这是一种预补偿有源的是主动补偿比如我们讲的Boost功率因数校正器 14、逆变类型：全桥半桥推挽 15、开关电源结构， 16、功率因数校正概念， 17、逆变器结构， 18、感应加热电源（这些有的没有写出答案的大家自己对着书看一下啊，要断电了，来不及找了）

电力电子作业答案

第二章习题答案 2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0 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：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。 4. 图2-27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I d1,I d2,I d3与电流有效值I 1，I 2，I 3 解:a) Id1=Im 2717.0)12 2(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏?∏∏t ω I1= Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏?∏∏wt d t ? b) Id2=Im 5434.0)12 2(2Im )(sin Im 14=+=∏?∏∏wt d t ? I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏ +=∏?∏∏wt d t ? c) Id3=?∏=∏20Im 4 1)(Im 21t d ω I3=Im 2 1)(Im 21202=∏?∏ t d ω 5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐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? 解:额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im135.3294767 .0≈≈ I A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2,90.2326741.0A I ≈≈Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈

电力电子技术作业解答

电力电子技术作业解答教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编

第一章电力电子器件 1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门极电压。导通后流过晶闸管的电流由阳极所接电源和负载决定。 1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是：流过晶闸管的电流大于维持电流。利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。 1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V ，属于8级。 1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？常用的是哪几种？答：双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。常用的是：（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。 1-13 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？答：因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：（1）GTO 在设计时2α较大，这样晶体管 V2控制灵敏，易于 GTO 关断；（2）GTO 导通时的21αα+更接近于 1，普通晶闸管15.121≥+αα，而 GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；（3）多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。第二章电力电子器件的辅助电路 2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电路的区别，说明原因。答：缓冲电路的主要作用是： ⑴ 减少开关过程应力，即抑制d u /d t ，d i /d t ；

电力电子作业及问题详解

1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。解：①滤波电感L ： v 1100≡v ，电流连续时M=D=s v v 0。当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。所以在工作围占空比D 在0.5~0.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流 )1(20min D Lf V I I s OB o -= ≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20D Lf V I s OB -=，即要求： H H D I f V L O s 25.11 .110202)5.01(110)1(23min 0=???-?=-≥ 为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。 ②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择：由)93(-式。电感电流脉动的最大峰－峰值L i ?为： L i ?＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1)5.01(110)1(3 30min max =???-?=-=-- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(2 1max max =+=?+= A A i I I L O L 1.10)2/8.111(2 1max min =-=?-= 开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二

电力电子装置及系统设计课程设计

《电力电子装置及系统》课程设计题目：基于UC3842的单端反激开关电源的设计学院电力学院专业电子科学与技术姓名学号指导教师完成时间2016.11.25

目录摘要 (1) 第一章：开关电源的概述 1.1：开关电源的发展历史 (2) 1.2：开关稳压电源的优点 (2) 1.2.1：内部功率损耗小，转换效率高 (2) 1.2.2：体积小，重量轻 (3) 1.2.3：稳压范围宽 (3) 1.2.4：滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小 (3) 1.2.5：电路形式灵活多样，选择余地大 (3) 1.3：开关稳压电源的缺点 (3) 1.3.1：开关稳压电源存在着较为严重的开关噪声和干扰 (4) 1.3.2：电路结构复杂，不便于维修 (4) 1.3.3：成本高，可靠性低 (4) 第二章：UC3842的原理及技术参数 2.1：UC3842的工作原理 (5) 2.2：UC3842的引脚及技术参数 (6) 第三章：单端反激开关电源 3.1：单端反激开关电源的原理 (7) 3.2：反激式开关电源设计 (9) 3.2.1：输出直流电压隔离取样反馈外回路 (9) 3.2.2：初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路 (11) 总结 (13) 参考文献 (13)

基于UC3842的单端反激开关电源的设计摘要开关电源是一种利用现代电子技术，控制开关晶体管和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，也是一种效率很高的电源变换电路，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。具有高频率，高功率密度，高可靠性等优点。本文主要介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于UC3842为控制芯片，实现输出电压可调的开关稳压电源电路。关键词：开关电源脉冲宽度调制 UC3842

电力电子技术作业1

浙江大学远程教育学院《电力电子技术》课程作业姓名：林岩学号： 714066202014 年级： 14秋学习中心：宁波电大 ————————————————————————————— 第1章 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示图 1-37 问：（1）开关S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。 2．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。 3．型号为KP100-3，维持电流I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量） (a) (b) (c) 图 1-38 习题5图 .答：（1） mA I mA A I H d 42002.010 50100 3 =<==?=

R TM U V U >==3112220故不能维持导通（2）而即晶闸管的最大反向电压超过了其额定电压，故不能正常工作（3） I d =160/1=160A>I H I T =I d =160A ＞1.57×100=157A 故不能正常工作 4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？答： IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是d u ce /d t 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻R G 的数值，减小关断时的d u ce /d t ，以避免出现擎住现象。 H d I A I I I >==== 9.957.1/...56.152 10220 2 2

哈工大电力电子作业9-10章

黑龙江省精品课程电力电子技术基础作业（9-10章） 06 1006141 覃敏亮

第9章电力电子器件应用的共性问题 P206, 9-1；电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态,可缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有着重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就将近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。 9-3；晶闸管触发电路应满足下列要求：１）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通；２）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。４）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。 IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。 GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 9-6。答:缓冲电路又称为吸收电路，可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt 抑制电路，开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路。将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称为复合缓冲电路。还可以分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源，则被称为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压,du/dt或过电流和di/dt, 减小器件的开关损耗。 RCD缓冲电路中,各元件的作用是: 开通时,Cs经Rs放电,Rs起到限制放电电流的作用;关断时,负载电流经VDs从Cs分流,使du/dt减小,抑制过电压。补充： 1.关于全控型器件的关断缓冲电路，解答下列问题： 1）关断缓冲电路的主要作用是什么 2）画出IGBT的RCD缓冲电路的配置图，并分析RCD缓冲电路的工作原理及其中各组件的作用。 3）结合图9－1说明有、无RCD缓冲电路时，IGBT器件关断时分别应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移标出转移的方向，并说明理由。

大工春电力电子技术经验在线作业

大工春电力电子技术经验在线作业集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

(单选题)1:软开关电路根据软开关技术发展的历程，可以分成几类电路，下列哪项不属于其发展分类？（）A:整流电路 B:准谐振电路 C:零开关PWM电路 D:零转换PWM电路正确答案: (单选题)2:（）是最早出现的软开关电路。 A:准谐振电路 B:零开关PWM电路 C:零转换PWM电路 D:以上都不正确正确答案: (单选题)3:直流电动机可逆电力拖动系统能够在（）个象限运行。 A:1 B:2 C:3 D:4 正确答案: (单选题)4:下列选项中不是交流电力控制电路的控制方法的是？（） A:改变电压值 B:改变电流值

C:不改变频率 D:改变频率正确答案: (单选题)5:下列哪个选项与其他三项不是同一概念？（） A:直接变频电路 B:交交直接变频电路 C:周波变流器 D:交流变频电路? 正确答案: (单选题)6:下列不属于单相交-交变频电路的输入输出特性的是（）。A:输出上限频率 B:输出功率因数 C:输出电压谐波 D:输入电流谐波正确答案: (多选题)7:UPS广泛应用于下列哪些场合中？（） A:银行 B:交通 C:医疗设备 D:工厂自动化机器正确答案: (多选题)8:斩波电路应用于下列哪些选项下，负载会出现反电动势？（）A:用于电子电路的供电电源

B:用于拖动直流电动机 C:用于带蓄电池负载 D:以上均不是正确答案: (多选题)9:下列属于基本斩波电路的是（）。 A:降压斩波电路 B:升压斩波电路 C:升降压斩波电路 D:Cuk斩波电路正确答案: (多选题)10:下列哪些属于UPS按照工作原理的分类？（） A:后备式 B:在线式 C:离线式 D:在线互动式正确答案: (多选题)11:下列各项交流电力电子开关的说法，正确的是（）。A:需要控制电路的平均输入功率 B:要有明确的控制周期 C:要根据实际需要控制电路的接通 D:要根据实际需要控制电路的断开正确答案: (多选题)12:下列哪些电路的变压器中流过的是直流脉动电流？（）

电力电子技术大作业

《电力电子技术大作业》作业题目：灯光控制电路姓名：刘大勇班级：电气12-04班学号：11053416 同组人：付晨平12053429 程润泽12053427 中国石油大学（华东）日期：2014年12月13日

摘要本篇论文主要是对基于电力电子技术，模拟电子技术和数字电子技术来进行设计的灯光控制电电路进行详细的说明。包括其设计思路，工作原理和功能应用，以及所使用的主要元器件和电路。在整篇论文中，对于元器件和电路形式作了比较详细地介绍，具体说明了其工作原理，基本应用和发展前景。最后表达了对于本次课程设计的收获和感悟。关键词：亮度调节；定时；色调搭配；三相桥式整流；W7805稳压芯片；NE555定时器；双向晶闸管；电容；发光二极管；

目录第一章引言 (2) 1.1 课题设计的背景和意义 (2) 1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用 (2) 第二章主要电路和元件的介绍 (3) 2.1 三相桥式全控整流电路 (3) 2.2 电力电容器的特性、作用及运行中的问题 (4) 2.3 二极管工作原理及主要应用 (7) 2.4 发光二极管的工作原理及应用 (8) 2.5 W7805稳压器 (9) 2.6 555定时器的基本组成和工作原理………………………………………………….. 10 2.7 双向晶闸管原理及其交流开关应用…………………………………………………. 12 第三章收获与感悟 (14)

第一章引言 1.1课题设计的背景和意义照明主要包含天然采光和人工照明这两个方面。电气照明就是指为了进行人工照明通过各种设施而把电能转变为光能。从大的方面来说，我国虽然地域辽阔、资源总量丰富，但是由于人口基数大、资源利用率相对发达国家较低，因次我国的资源同样面临着巨大问题和挑战。而目前我国的电能主要来源于火力发电，只有少部分电能是来源于太阳能发电、风能发电、潮汐发电等，因此节能问题迫不容缓；而从小的方面来说，电气照明节能设计有利于减少企业和家庭的电费开支。 1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用设计思路：经过电力电子这门课程的学习，对于电力变换电路，有了比较清晰地认识，在本次设计过程中，运用了三相桥式整流电路。有三相桥式整流电路加上变压器可以得到合适的直流电，作为一些芯片和小功率用电器的供电电源。利用不同颜色发光二极管的串联和并联，可以有效地调节一定范围内的光环境。通过利用稳压芯片可以得到幅值和波形符合要求的电压，为NE555定时器供电。有定时器和其他组合元件搭配而成的定时电路，可通过双向晶闸管实现对主电路的控制，定时时间长度大概在几小时左右，因此可以对各种用电器实现定时控制，通过将灯泡或日光灯与滑动变阻器串联可实现灯光亮度的无极调节。工作原理及应用：本次电路的设计是基于电力电子技术中的变压和整流来进行的。通过变

电力电子技术离线作业答案

浙江大学远程教育学院《电力电子技术》课程作业姓名：应晓兵学号： 715236202001 年级： 15春学习中心：建德学习中心 ————————————————————————————— 第1章 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示图 1-37 问：（1）开关S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。 2．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数IGT 、UGT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。 3．型号为KP100-3，维持电流I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量） (a) (b) (c) 图 1-38 习题5图答：（a ）故不能维持导通 mA I mA A I H d 42002.010501003 =<==?=

R TM U V U >==3112220(b) 而即晶闸管的最大反向电压超过了其额定电压，故不能正常工作（c ） I d =160/1=160A>I H I T =I d =160A<1.57×100=157A 故能正常工作 4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？答：IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是duce/dt 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻RG 的数值，减小关断时的duce/dt ，以避免出现擎住现象。 H d I A I I I >==== 9.957.1/...56.15210220 22

电力电子装置及系统考试知识点太原理工大学(13届葬仪落任影汐整理)

第一章绪论 1、电力电子技术的核心是电能形式的变换和控制，并通过电力电子装置实现其应用。 2、电力电子装置定义：以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。 3、电力电子控制系统：电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统。 4、电力电子装置的主要类型： AC/DC变换器（整流器） DC/DC变换器（采用PWM控制的变换器也叫直流斩波器） AC/AC变换器（输入输出频率相同叫做交流调压器，频率变化叫变频器） DC/AC变换器（逆变器）静态开关（静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关由电子电路控制，自动化程度高。） 5、电力电子装置的应用（1）直流电源装置：通信电源、充电电源、电解电镀直流电源、开关电源（2）交流电源装置：交流稳压电源、通用逆变电源、不间断电源UPS （3）特种电源装置：静电除尘用高压电源、超声波电源、感应加热电源、焊接电源（4）电力系统用装置：高压直流输电、无功功率补偿装置和电力有源滤波器、电力开关（5）电机调速用电力电子装置：直流、交流（6）其他实用装置：电子整流器和电子变压器、空调电源、微波炉、应急灯等电源 6、电力电子装置的发展前景：交流变频调速、绿色电力电子装置、电动车、新能源发电、信息来源 7、半导体电力电子开关器件：电力二极管、晶闸管、电力晶体三极管、电力场效应晶体管、绝缘门极双极型晶体管IGBT 8、电力转换模块：把同类或不同类的一个或多个开关器件按一定的拓扑结构及转换功能连接并封装在一起的开关器件组合体。功率集成电路PIC：将电力电子开关器件与电力电子变换器控制系统中的某些环节制作在一个整体上，就叫功率集成电路。电源管理集成电路：可以提供各种方式来控制电源转换并管理各种器件的集成电路。 9、散热：（1）为什么要散热？答:PN结是电力电子器件的核心，PN结的性能与温度密切相关，因而每种器件都规定最高允许结温，器件运行不得超过这个温度，否则许多特性参数改变，甚至使器件永久性烧坏，不散热，100A的二极管长时间流过50A也可能被烧坏。（2）散热的原理。散热途径有三种，但电力电子器件采用热传导和热对流两种方式。（3）散热措施：减少器件损耗：采用软开关电路，增加缓冲电路等措施。散热措施：提高接触面光洁度，涂导热硅脂，施加合适安装压力。选择有效散热面积大的散热器。结构设计注意风道的形成，可以用水、油等介质管道帮助冷却。 10、缓冲电路：（1）作用：抑制开关器件的di/dt、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工作区域内。（2）普通晶闸管用无极性缓冲电路，GTO、BJT、IGBT等自关断器件，工作频率比SCR高得多，用有极性缓冲电路。

电力电子技术-西南大学作业教程文件

电力电子技术-西南大学2016年作业

第一批单选题题目说明: （10.0分）1.IGBT属于（）控制型元件 A．A：电流 B．B：电压 C．C：电阻 D．D：频率（10.0分）2.触发电路中的触发信号应具有（） A．A：足够大的触发功率 B．B：足够小的触发功率 C．C：尽可能缓的前沿 D．D：尽可能窄的宽度（10.0分）3. 对于单相交交变频电路如下图，在t1~t2时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状态是（）

A．A：P组阻断，N组整流 B．B：P组阻断，N组逆变 C．C：N组阻断，P组整流 D．D：N组阻断，P组逆变（10.0分）4.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是() A．A：电容 B．B：电感 C．C：蓄电池 D．D：电动机（10.0分）5.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是（） A．A：90° B．B：120° C．C：150° D．D：180° （10.0分）6.具有自关断能力的电力半导体器件称为() A．A：全控型器件 B．B：半控型器件 C．C：不控型器件 D．D：触发型器件（10.0分）7.IGBT是一个复合型的器件，它是（）

A．A：GTR驱动的MOSFET B．B：MOSFET驱动的GTR C．C：MOSFET驱动的晶闸管 D．D：MOSFET驱动的GTO （10.0分）8.从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为（）。 A．A：控制角 B．B：延迟角 C．C：滞后角 D．D：重叠角（10.0分）9.将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是() A．A：有源逆变器 B．B：A/D变换器 C．C：D/A变换器 D．D：无源逆变器（10.0分）10.已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（） A．A：减小至维持电流以下 B．B：减小至擎住电流以下 C．C：减小至门极触发电流以下 D．D：减小至5A以下

现代电力电子技术大作业

1-1所示： VCC T Q D1 C R N1 N2 i p i s V O * *

不为零，与此相反即为电流断续。如果，在t=T时刻，I smin=0表示导通期间储存的磁场能量刚好释放完毕；也就是临界状态。，I smin>0表示导通期间储存的磁场能量还没有释放完，电路工作在连续状态；Ismin<0表示导通期间储存的磁场能量还没有到时刻就已经释放完毕，即电路工作在断续状态下。电流连续下的理论波形：

图1-3 理论输出波形 3、实验步骤 1）根据实验设计指标选择所需器件输入直流电源：Vin 200V；变压器T的参数，L p:10uH, ，L s:5uH,变压器初级线圈匝数：200匝，次级线圈匝数：10匝，变压器励磁电感L m:1m；滤波电容C：110uF,初始电压10V；触发频率：100k,占空比0.8；负载为阻性负载：5Ω。 2）利用所选的元器件，搭建原理图，并按已知参数设置各元件参数，设定仿真控制时间。保存原理图。将MOSFET和二极管D1参数选项中的current flag设置为1，这样可以将电流表缺省直接测得电流波形。 3）点击仿真按钮，双击要观察波形的参数值，点击确定，观察仿真波形。 4、仿真电路图电路原理图如下：

图1-4 仿真电路图 4、仿真结果 1）电流连续输出波形按照顺序，图中的I（D1）为变压器次级电流大小，在图中的大致形状是呈线性下降的直线；I（MOS1）是变压器初级电流大小，在图中的大致形状是呈线性增长的直线；图中的Vp1是输出电压，近似为一条平行于时间轴的一条直线，但略有脉动。

图 1-5 电流连续下仿真结果 2）电流断续输出波形降低触发电路的占空比，电流将断续，将占空比变为0.5，输出初、次级电流波形如下图1-6所示。图1-6 电流连续下仿真结果 6、仿真结果分析观察图1-5的仿真结果，按照所选参数构建的电路，电流连续时，输出电压40V达到了预期制定指标。在开关管MOSFET导通的时间段内，变压器初级电流I（MOSFET）线性上升,此时变压器次级电压为下正上负，使得二极管反偏截止，即I（D）为零,此时负载电流由滤波电容提供。当开关管关断时，存储在L p中的能量不能突变，为维持电流连续，变压器初、次级绕组电压反号，使得二极管正偏导通，给电容C充电并向负载供电。二极管导通，u2便被箝位在V o的水平上，如果滤波电容C的数值很大，输出电压无脉动，则u2=V o，次级绕组电流将线性下降，即i s(t)=I rmax-V o t/L2，直到t=T为止。观察仿真波形发现，输出电压波形是一条与时间轴近似平行的直线，其大小在10V上下略有波动，按照理论来说，尽可能增大滤波电容，输出电压也会更加平稳。观察图1-6的波形可以看出，当电流断续时与电流连续时，在一个周期内，电流出现了为零的情况，而且在断续运行下，电路遵循的规律与连续时不同。

电力电子作业

作业1 指出常用器件可达的功率与频率能力 SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz) 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：*100A=150A 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗动态损耗：开通损耗、关断损耗作业2 简述器件驱动信号基本要求足够的幅度、陡度、宽度及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压. MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决

增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器思考判断题1 开关器件主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+). 按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按频率能力比较是SCR

电力电子技术作业

解:a) b) c) Idl-— (￥片1)俺 d 2717 Ta JI 2 d ,0. 1767 I a 4 ￡ -匚 l rn ——(纟 + 1)缺 0.胡 31 A TT 2 sin 亦泊3) ~~~ l + ± fe 0.898 J = J — f : = 0. 5 A 7.晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 第2至第8章作业第2章电力电子器件 1. 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：uAK>0 且 uGK>0 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？答：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。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：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. 图1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 I m ，试计算各波形的电流平均值 I d1、|d2、I d3与电流有效值11、12、|3。 a) b) c) 图1晶闸管导电波形

答：A：触发信号应有足够的功率 B:触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 C:触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。第3章整流电路 1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L = 20mH，U2= 100V，求当a= 0°和60。时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。解：a = 0°寸，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成 ud与id的波形如下图:L―- = sin(oi di亠考虑到初始条件二半时2±_0可解方程紂：心一' (l^cos^) (cL -顷-22. 51 (A) (t)L

电力电子课后作业讲解

填空题电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术 3个部分。现代电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件三类。电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种。晶闸管的外形大致有塑封形、平板型和螺栓形三种。晶闸管额定电流与有效值电流的关系 IT=1.57IT(AV)。双向晶闸管的门极控制方式有两种：移向触发和过零触发。 2.判断题（×）1）普通晶闸管内部有两个PN结。（×）2）普通晶闸管外部有3电极，分别是基极、发射极和集电极。（√）3）型号为KP50-7的半导体器件，是一额定电流为50A的普通晶闸管。（×）4)只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。（×）5）只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。（×）6）晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管就会导通。（×）7）加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。 3.选择题 1）在型号KP100-10G中，数字10表示（ C ）。 A、额定电压为10V B、额定电流为10A C、额定电压为1000V D、额定电流为100A 2)晶闸管内部有（ C ）PN结。 A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 3）晶闸管的3个引出电极分别是（ B ） A、阳极、阴极、栅极 B、阳极、阴极、门极 C、栅极、漏极、源极 D、发射极、基极、集电极 4）普通晶闸管的额定通态电流是用（ A ）表示。 A、流过晶闸管的平均电流 B、直流输出平均电流 C、整流输出电流有效值 D、交流有效值 5）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（ B ）A、导通状态 B、关断状态 C、饱和状态 D、不定 6）处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作（ C ）处理才能使其开通。 A、并联一电容 B、串联一电感 C、加正向触发电压 D、加反向触发电压 7）在晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ） A、阳极电流 B、门极电流 C、阳极电流与门极电流之差 D、阳极电流与门极电流之和填空题典型的全控型器件主要有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双型晶体管四种。某半导体器件的型号为KP50-7，其中KP表示该器件的名称为反向阻断晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压700V。

电力电子技术作业解答复习用

第一章作业 1. 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：u AK>0且u GK>0。 2. 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：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。 3. 图1-43 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I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。解：（a） (b) (c)

第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0?和60? 时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。解：α＝0?时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图：当α＝60°时，在u2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：

考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得：其平均值为此时u d与i d的波形如下图： 2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕。组并联，所以VT2承受的最大电压为 2 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻

电力电子装置大作业

电力电子文献综述姓名：范毅光班级：14电气2班学号：1405130221

电力有源滤波器电力电子装置自身所具有的非线性导致了电网中含有大量谐波，这些谐波给电力系统带来了严重的污染，严重危害了用电设备和通信系统的稳定运行。虽然传统的无源电力滤波器具有结构简单、成本低、技术成熟、运行费用低等优点，但同时也有一些缺点，例如只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会与电网阻抗产生谐振反而而使谐波放大。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，有源电力滤波器也是一种电力电子装置，且相关技术的研究也日渐成为研究的热点。本文阐述了几种常见APF的拓扑结构及各自的优缺点，详细分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，比例控制和前馈控制两种电流环控制策略以及SPWM和SVPWM两种调制策略。介绍了电力有源滤波器的基本原理和结构，并设计了并联型有源电力滤波器的控制系统，实验结果表明,其谐波抑制和无功补偿可以达到良好的效果,在技术上是可行的。随着现代科技的发展，一方面，危害电能质量的因素不断增加，例如，以电力电子装置为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备不断普及，如高性能办公设备、精密实验仪器、计算机、通信及数据处理系统、精密生产过程的自动控制设备等。上述问题的矛盾越来越突出，这使得电能质量问题对电网和配电系统造成直接危害和可能对人类生活造成的损失也越来越大，因此电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。一．谐波对电力系统主要危害： 1.谐波增加了公共电网的附加输电损耗，降低了发电、输电设备的利用率。 2.在电缆输电的情况下，谐波以正比于其电压幅值的形式增加了介质的电场强度，缩短了电缆的使用寿命，还增加了事故概率和修理费用。 3.谐波会影响甚至严重影响用电设备的正常工作。 4.谐波还引起某些继电器、接触器的误动作。 5.谐波使得常规电气仪表测量不准确。 6.谐波对周围环境产生电磁干扰，影响通信、电话等设备的正常工作。 7.谐波容易使电网产生局部的并联或串联谐振，而谐振导致的谐波放大效应又进一步恶化和加剧了所有前述问题。国家标准GB/T14549—1993对电能质量公用电网谐波作出了限定，因此减小谐波影响是电力工程必须考虑的重要问题。二．抑制谐波的方法：无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用电力有源滤波器APF。有源电力滤波器也是一种电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生与该