电力电子复习

Posted 2022-01-24 不具名的彼岸

1、直流变直流是指一种电压（或电流）的直流变为另一种电压的直流，可用直流斩波电路来实现

交流变交流可以是电压或电力的变换，称做交流电力控制，也可以说是频率或相数的变换。

2、晶闸管是通过对门极的控制能使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。

3、全控器件的特点是，通过对门极的控制既可以使其开通又可以使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。

4、与晶闸管电路的相位控制方式对应，采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度宽调制（PWM）方式。相对于相位控制方式，可称为斩波控制方式。

5、IGBT属于全控器件，它是MOSFET和BJT的结合，它把MOSFET的驱动功率小，开关速度快到的优点与BJT的通态压降小、载流能力大、可承受电压高的优点于一身，性能十分优越。

6、由于电子电力器件直接作用于处理电能的主电路，因而同处理信号得到电子器件相比，它一般具有如下特征：

①电力电子器件所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数。

②因为处理的电功率较大，为了减小本身的损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态。

③在实际应用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。

④尽管工作在开关状态，但电力电子器件本身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件。

7、电力电子器件的断态漏电流及其微小，因而通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。当器件的开关频率较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。

8、按照能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为以下三类：

①半控型器件：主要是指晶闸管及其大部分派生器件，器件的关断完全是由其在主电路中所承受的电压和电力决定的。

②全控型器件：目前最常用的是IGBT和电力MOSFET，通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。

③不可控型器件：电力二极管。不能用控制信号来控制其通断。不需要驱动电路，器件的导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。

9、晶闸管内部是PNPN四层半导体结构，分别命名为P1、N1、P2、N2四个区。P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。四个区形成J1、J2、J3三个PN结。

10、总结前面介绍的工作原理，可以简单归纳晶闸管正常工作时的特性如下：

①当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。

②当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。

③晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。

④若要使已导通的晶闸管关断，只能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0的某一数值以下。

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。

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。

11、IGBT也是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。

12、IGBT的开通和关断是由栅极和发射极的电压Uge决定的，当Uge为正且大于开启电压Uge时，IGBT导通；当栅极和发射极间施加方向电压或不加信号时，IGBT关断。

13、整流电路的作用是将交流电能变成直流电能供给直流用电设备。

14、把直流电变成交流称为逆变。交流侧接有源电源，称为有源逆变。交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。

15、交流电路在工作过程中不断发生电流从一个支路向一个支路的转移叫换流，换流方式在逆变电路中占有突出的地位。

16、换流方式可分为以下几种：

①器件换流

利用全控型器件的自关断能力进行换流。

②电网换流

电网提供换流电压的换流方式。

③负载换流

由负载提供换流电压的换流方式。

④强迫换流

设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。

17、直流侧是电压的电路称为电压型逆变电路。直流侧是电流的电路称为电流型逆变电路。

18、直接-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

19、直流斩波电路的种类较多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路和Zeta斩波电路。

20、交流-交流变流电路中，即把一种形式的交流变为另一种形式交流的电路。在进行交流-交流时，可以改变相关的电压（电流）、频率和相数等。

21、在交流-交流变流电路中，只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路成为交流电力控制电路，改变频率的电路称为变频电路

1、逆变，把直流电变为交流电

2、有源逆变与无源逆变

①有源逆变电路——交流侧与电网连接

②无源逆变电路——交流侧与负载连接

3、逆变产生的条件（2点）

①有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压

②晶闸管的控制

29、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？（必考）

答：

逆变失败：逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。

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逆变失败的原因（简答）

①触发电路工作不可靠

②晶闸管发生故障

③交流电源故障

④换相的裕量角不足

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防止逆变失败的方法有：

①采用精确可靠的触发电路。

②使用性能良好的晶闸管。

③保证交流电源的质量。

④留出充足的换向裕量角等。

30、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？

①单向桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~180°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90°。

②三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求晶闸管移相范围是0~120°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90°。

31、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

答：两种电路的不同主要是：

① 有源逆变电路的交流侧接电网。

② 无源逆变电路的交流侧直接和负载连接。

32、换流方式各有那几种？各有什么特点？

答：换流方式有4种

①器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。

②电网换流：电网提供换流电压进行换流。

③负载换流：负载提供换流电压进行换流。

④强制换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。

（1）电压型逆变电路采用换流方式为器件换流。

（2）电流型逆变电路采用换流方式为负载换流、强迫换流。

33、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。

答：按照逆变电路直流测电源性质分类

①直流侧是电压源：电压型逆变电路

②直流侧是电流源：电流型逆变电路

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电压型逆变电路的主要特点是：

①直流侧并联有大电容，直流侧电压基本无脉动。

②输出电压波形为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同

③阻感负载时需要提供无功功率。逆变桥各臂都并联了反馈二极管是为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道。

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电流型逆变电路的主要特点是：

①直流侧串联有大电感，直接侧电流基本无脉动。

②交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载的不同而不同。

③直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。

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4、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

答：

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①在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功能量。

②为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

（当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道）。

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①在电流型逆变电路中，电流不反向，无功能量由直流侧电感来缓冲。

②当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。

交直交变频电路的核心部分是（逆变电路）

逆变电路的换流方式有（器件换流）、（电网换流）、（负载换流）、（强迫换流）。

强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断晶闸管施加反向电压进行换流。

电压型逆变电路的换流方式为（器件换流）

电流型逆变电路的换流方式为（强迫换流）、（负载换流）