电力电子技术内容提要..doc

电力电子技术内容提要 模块1 电力电子器件 1．同处理信息的电子器件相比，电力电子器件具有以下特征： （1）能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力大多都远大于处理信息的电子器件； （2）电力电子器件一般都工作在开关状态。导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接近于零，而电流由外电路决定；阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定； （3）实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制； （4）不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器 2．在电力电子器件的各种功率损耗中，一般来讲，断态损耗是很小的，通态损耗是主要因素，但当器件开关频率较高时，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 3．电力电子器件的分类： （1）按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，可将电力电子器件分为半控型、全控型和不控型三类，如晶闸管是半控型，Power MOSFET、IGBT、GTO、GTR、IGCT等是全控型，Power Diode是不控型。（举例） （2）按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，可将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两大类，如晶闸管、GTR、GTO等是电流驱动型， Power MOSFET、IGBT、SIT、SITH等是电压驱动型。（举例） （3）按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，可将电力电子器件分为单极型、双极型和复合型三类，如Power MOSFET、SIT是单极型，晶闸管、GTR、GTO、SITH等是双极型，IGBT、MCT、IGCT等是复合型。（举例） 4. 电力二极管的关断（即恢复反向阻断能力）须经过一段短暂的时间，关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。 5．电力二极管的种类：普通二极管GPD、快恢复二极管FRD和肖特基二极管SBD。 6．晶闸管的导通条件是在承受正向的阳极电压的同时，注入正向门极触发电流。导通后，门极将失去控制作用。导通后流过晶闸管的电流大小由外电路决定。 7．晶闸管的关断条件是阳极电流小于维持电流，通常通过施加足够长时间的反向阳极电压来实现关断。关断后，晶闸管两端的电压大小由外电路决定。 8．晶闸管的两个主要额定参数选择：额定电压一般取为正常工作时晶闸管所承受的正反向峰值电压的2~3倍，额定电流一般按以下式子来求解： 其中I为晶闸管实际流过电流的有效值，Kf为实际电流波形的波形系数，定义为电流有效值与平均值的比值，不同电流波形有不同的波形系数，正弦半波电流的波形系数为1.57，Id为晶闸管实际流过电流的平均值。（看14点例子） 9. 如果加在晶闸管上的断态电压上升率du/dt过大，将会引起晶闸管误导通，为了限制断态电压上升率，可以在元件上并联一个阻容支路。 10. 在晶闸管的开通期间，如果流过管子的电流上升率di/dt过大，将会造成管子局部过热而损坏，为了限制电流上升率，可以在元件上串接空心电感。 11．GTR有二次击穿现象。 12. Power MOSFET是单极型、电压驱动型器件，驱动功率小，开关速度快，工作频率高，但电流容量小，耐压低，一般用于中小功率的电力电子装置。（加强记忆） 13. IGBT的结构是功率MOSFET和GTR组成的达林顿结构，是一个由MOSFET驱动的厚基区PNP型GTR，IGBT集以上两者各自优点于一身，具有输入阻抗高，开关速度快，通态压降低，耐压高，通流大等优点，是一种新型的复合型器件。（加强记忆） 14. 例：如图所示的是某一整流电路中晶闸管的电流波形，图中阴影部分为晶闸管的导通区。 （1）计算电流平均值，电流有效值和波形系数； （2）如果不考虑安全裕量，问采用额定电流的晶闸管允许输出平均电流为多少？相应的电流幅值为多少？ 模块2 整流电路 15. 通过控制触发脉冲的相位来控制输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式，单相半波可控整流电路带电阻负载时，晶闸管触发脉冲的移相角α的范围为0～1800，晶闸管的导通角θ范围为1800～0。（同样要弄清单相全桥、三相半波、三相全桥整流电路带电阻、带大电感负载、带大电感负载接续流二极管等情况下的α和θ的情况） 16. 单相桥式整流电路输出两脉波电压，最大直流输出电压平均值Ud0＝0.9U2，晶闸管承受的最大正、反向电压为；三相桥式整流电路输出六脉波电压，最大直流输出电压平均值Ud0＝2.34U2，晶闸管承受的最大正、反向电压为。 17. 三相半波带电阻负载整流电路当α300时，输出电压和电流波形发生断续；三相全桥带电阻负载整流电路当α600时，输出电压和电流波形发生断续。 18. 例：单相桥式全控整流电路大电感负载，已知U2=100V，R=10Ω，α=45°。 （1）负载端不接续流二极管VD，