河南理工大学万科技电力电子复习大纲.doc

电力电子技术复习大纲 一 基本概念（填空和问答） 1 电力电子技术的定义 电力电子技术是用电力电子器件构成的电路系统对电能进行变换和控制的技术。 2 电力电子变换电路的种类 1 AC-DC变换器：，实现从交流到直流的变换 2 DC-DC变换器：可电实现从流到直流的变换 3 DC-AC变换器：实现从直流到交流的变换 4 AC-AC变换器：电压频率，实现从交流到交流的变换这四种变换称为基本的变流形式。由们还可以构成各种各样复杂的变换器。 以器件为核心的电力电子技术的发展可分为个阶段：1957～1980年称为传统电力电子技术阶段；1980年至今称为现代电力电子技术阶段。现代电力电子技术是：应用技术的高频化、硬件结构的模块化和产品性能的绿色化。高频化可使电力电子装置小型化和高效率，模块化可减小装置的体积和装置的分布参数，绿色化控制谐波、减小对电网和负载的影响。 4. 电力电子技术的应用 在电机调速方面的应用：交直流电机的调压和变频；（2）在电力系统高压直流输电技术柔性交流输电技术静止无功发生器有源电力滤波器电源冶金电化学工业大量使用大容量整流电源高频或中频感应加热电源家用电器调光台灯节能灯，变频空调变频冰箱 5 电力二极管的特性及主要类型 特性：单向导电性加一定的正向电压可以导通反向击穿性加反向电压则只有微小的反向漏电流流过，不能导通不断加大反向电压，当超过反向击穿电压值时，反向漏电流将急剧增大，形成反向击穿。 按照性能，特别是反向恢复特性的不同，。普通二极管又称整流二极管，多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5us以上，但正向电流定额和反向电压定额可以达到很高分别可达数千安和数千伏以上快恢复二极管恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5us以下）的二极管，从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。肖特基二极管，优点在于：反向恢复时间很短（10～40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管。因此，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管要小，效率高。弱点在于：当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合。另外，反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须严格地限制其工作温度。 2 晶闸管要导通工作，应具备两个条件：从主回路看，晶闸管应承受正向阳极电压；从控制回路看，应有符合要求的正向门极电流。 3 晶闸管一旦导通门极失去控制作用，移除触发电流或是从门极抽取电流，都不会使晶闸管关断脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。 7晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件 （1）快速晶闸管：主要用于直流电源供电的逆变器、斩波器以及较高频率 400 Hz以上 的其他变流电路中。（2）逆导晶闸管：逆导晶闸管相当于普通晶闸管与硅整流二极管的反并联，采用逆导晶闸管时，可以简化主电路结构，提高主电路工作的可靠性。逆导晶闸管的额定电流有两个，一个是晶闸管电流，一个是与之反并联的二极管的电流。因此，它用分数表示，分子为晶闸管电流定额，分母为整流管电流定额，如300/150 A等。（3）双向晶闸管：双向晶闸管相当于一对反并联的普通晶闸管。双向晶闸管在承受正、反向电压时，均可控制导通，且正、反方向的电流波形对称，属交流开关器件。因此，额定电流的标注方法与晶闸管不同，双向晶闸管是以电流有效值标定的。（4）光控晶闸管：又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管，由于采用光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此光控晶闸管目前在高压大功率的场合，如高压直流输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位。利用8kV、3.5kA的光控晶闸管构成的300MVA电力变换装置是目前容量最大的电力电子装置。 可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）GTO：耐压高、电流大、控制功率小、使用方便和价格低等。它具有自关断能力，属于全控器件，在容量、效率及可靠性等方面具有优势。GTR：是一种耐高电压、耐大电流的双极结型晶体管。可用于10kHz以下的大功率电力变换电路中。GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿损坏。20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管的主要是GTR。但是目前，其地位已大多被绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和电力场效应晶体管（MOSFET）所取代。MOSFET驱动功率小开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动开关频率可高达500kHz特别适于高频化电力电子装置但因为其电流容量和热容量小，耐压低，一般只适用于小功率（不超过10W）的电力电子装置。IGBT一