《電力電子專業(yè)技術(shù)》自學(xué)指導(dǎo)書

1、電力電子技術(shù)自學(xué)指導(dǎo)書作者:日期:電力電子技術(shù)本科函授班自學(xué)指導(dǎo)書東南大學(xué)電氣工程系2009年2月16日說明(1) 使用教材電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 冷增祥，徐以榮編著。東南大學(xué)出版社。2006.11(2) 參考書目現(xiàn)代電力電子技術(shù) 張立，趙永健編著。科學(xué)出版社。電力電子技術(shù) 丁道宏主編。航空工業(yè)出版社。半導(dǎo)體變流技術(shù) 黃俊主編。機(jī)械工業(yè)出版社。(3) 前修課程電工基礎(chǔ)，電子技術(shù)基礎(chǔ)，電機(jī)學(xué)。由于本課程與前修課程關(guān)系密切，上述前修課程的基礎(chǔ)知識是必須的。 對于沒有學(xué)過 上述課程的同學(xué)，需要補(bǔ)修上述課程的內(nèi)容。對于學(xué)過上述內(nèi)容的同學(xué)，在自學(xué)時遇到 問題，還需溫習(xí)前修課程的有關(guān)內(nèi)容。(4) 學(xué)習(xí)內(nèi)容本課程

2、重點在第一、二、四、五、六章，要求能掌握各章節(jié)的基本概念，電路工作原 理，工作波形分析，對書中涉及的各種計算公式，僅要求了解公式的推導(dǎo)思路，不要求 死記公式。電力電子器件的驅(qū)動和保護(hù)是應(yīng)用系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，由于課時的限制， 教材中未對此內(nèi)容作詳細(xì)的介紹，有興趣的同學(xué)可參閱有關(guān)參考書。本課程是一門強(qiáng)弱 電相結(jié)合的應(yīng)用型課程，要求學(xué)生在熟悉電工基礎(chǔ)、電子學(xué)等基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行 本課程的學(xué)習(xí)。(5) 計劃學(xué)時數(shù)自學(xué)64時，作業(yè)24時，面授24時。各章自學(xué)學(xué)時分配見附表。根據(jù)各人的實際情 況，安排實際自學(xué)時數(shù)應(yīng)是表中計劃自學(xué)時數(shù)的24倍。(6) 答疑與作業(yè)在自學(xué)過程中如遇到問題，可與指導(dǎo)教師聯(lián)

3、系，通過電話、信函或電子郵件進(jìn)行答疑。 每章作業(yè)需按時認(rèn)真完成，并寄交學(xué)校，批閱后發(fā)還本人。本自學(xué)指導(dǎo)書是根據(jù)我系本科函授教學(xué)計劃，并參照全日制本科教學(xué)大綱，在多年教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上修改而成。不妥之處，望予指正。0.緒論本章介紹了課程的基本內(nèi)容，以及電力電子學(xué)的發(fā)展和作用，課程的性質(zhì)、分析方法 和學(xué)習(xí)要求。波形分析和電力電子器件的開關(guān)工作是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵點1. 晶閘管及其可控整流電路1.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握晶閘管元件的結(jié)構(gòu)及其工作原理，晶閘管的參數(shù)及計算方法。 并要求掌握單相和三相可控整流電路的工作原理，分析在不同負(fù)載條件下的輸出電壓、 電流波形，掌握自然換流點，觸發(fā)延遲角等基本概念。

4、對各種情況下的計算公式不要求 強(qiáng)記，但應(yīng)掌握計算公式的推導(dǎo)過程和晶閘管額定值的計算方法。1.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 晶閘管元件的結(jié)構(gòu)及基本工作原理。(2) 晶閘管的特性和主要參數(shù)。(3) 單相橋式全控整流電路電阻性、電感性負(fù)載下的工作原理，波形分析，以及參數(shù) 計算。(4) 單相橋式半控整流電路電阻性、電感性負(fù)載下的工作原理，波形分析，電路的失 控現(xiàn)象。(5) 全控電路與半控電路的區(qū)別，單相可控整流電路的優(yōu)缺點。(6) 三相半波可控整流電路電阻性、電感性負(fù)載下的工作原理，波形分析，以及參數(shù) 計算。(7) 三相半波電路的兩種接法：共陰極接法，共陽極接法。(8) 三相橋式全控整流電路電阻性、電感性負(fù)載下的

5、工作原理，波形分析，以及參數(shù) 計算。對門極觸發(fā)脈沖的要求。(9) 三相橋式半控整流電路的特點，工作原理和波形分析。(10) 反電勢負(fù)載的工作特點。1.3學(xué)習(xí)要點(1) 要求掌握陽極和門極的電壓、電流參數(shù)，能選擇相應(yīng)參數(shù)的器件。(2) 掌握晶閘管電路的基本分析方法，主要包括三個方面的內(nèi)容：電路分析、波形分析、參數(shù)計算。學(xué)習(xí)時應(yīng)自己動手，畫出不同電路、負(fù)載、角的波形圖。(3) 單相橋式全控整流電路在電阻性和電感性負(fù)載時的工作原理、波形、電路參數(shù)計 算。(4) 三相半波可控整流電路在電阻性和電感性負(fù)載時的工作原理、波形、電路參數(shù)計 算。(5) 三相橋式全控整流電路的工作原理，性能特點及對觸發(fā)脈沖的要

6、求。三相半波電路構(gòu)成三相橋式電路的基本組成部分。1.4習(xí)題和思考題(教材P51 )第 3、7、9、10、11、13、14、16、17 題。2. 變流器運(yùn)行2.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握換流重疊角，了解變流器中影響換流重疊角的原因及對電路 的影響。掌握有源逆變產(chǎn)生的條件，三相半波可控整流電路的逆變工作原理，以及逆變 失敗的原因。2.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 換流重疊角產(chǎn)生及計算方法，換流重疊角對輸出平均電壓的影響。(2) 三相半波可控整流電路換流時波形分析。(3) 有源逆變產(chǎn)生的條件。(4) 三相半波可控整流電路的有源逆變的工作原理，波形分析，參數(shù)計算。(5) 逆變失敗原因，最小超前角限制的條件

7、。(6) 三相半波可控整流電路的有源逆變的工作原理，波形分析。(7) 變流器外特性的等效電路及計算方法。(8) 功率因數(shù)點基本功能、計算方法和提高功率因數(shù)點途徑。 2.3學(xué)習(xí)要點(1) 換流重疊角對輸出電壓有一定的影響，分析其產(chǎn)生的原因，掌握計算方法。(2) 產(chǎn)生有源逆變的基本條件，有源逆變的工作原理，比較有源逆變與整流的異同點(3) 三相半波可控整流電路的有源逆變的工作原理，波形分析方法。2.4習(xí)題和思考題(教材P81)第 1、2、3、5、7、12題。注：本章2.4節(jié)內(nèi)容不作要求。3門極觸發(fā)電路3.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握晶閘管對門極觸發(fā)信號的要求及觸發(fā)電路的基本組成部分, 掌握觸

8、發(fā)器的定相方法。3.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 門極觸發(fā)信號的種類。(2) 晶閘管對門極觸發(fā)脈沖及門極觸發(fā)電路的要求。(3) 鋸齒波移相的晶體管觸發(fā)電路的組成及各部分工作原理。(4) 二相橋式電路觸發(fā)器的定相方法 3.3學(xué)習(xí)要點(1) 觸發(fā)電路性能對晶閘管電路有很重要的影響，應(yīng)掌握晶閘管對門極觸發(fā)脈沖的要 求。(2) 在三相電路中，觸發(fā)電路的同步和移相是較難掌握的內(nèi)容，這方面內(nèi)容要認(rèn)真學(xué) 習(xí)、領(lǐng)會。3.4習(xí)題和思考題(教材P98)第 1、2、12題。注：本章3.3節(jié)和3.4節(jié)內(nèi)容不作要求。4. 交流調(diào)壓4.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握晶閘管的一些基本應(yīng)用， 交流調(diào)壓電路工作原理，派生晶閘 管的原理

9、和特性。4.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 單相交流調(diào)壓的基本原理，重點在電阻性負(fù)載。晶閘管調(diào)功器的幾種方法，各自的特點。雙向晶閘管的基本結(jié)構(gòu)，工作原理與參數(shù)。4.3學(xué)習(xí)要點(2) 單相交流調(diào)壓的工作原理，在電阻性負(fù)載時的參數(shù)計算，在電感性負(fù)載工作時應(yīng) 注意的問題。(3) 雙向晶閘管的工作原理、特性及其應(yīng)用。4.4習(xí)題和思考題(教材P117)第 1、2、5、7 題。注：本章4.2節(jié)內(nèi)容不作要求。5. 全控型電力半導(dǎo)體器件5.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求了解幾種全控型電力半導(dǎo)體器件，主要掌握GTO、GTR、IGBT三種器件工作原理、特性，其他器件僅作一般性了解。了解電力半導(dǎo)體器件在應(yīng)用中要 考慮的安全性問題

10、，晶閘管保護(hù)的工作原理和常用保護(hù)方法。5.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) GTO的結(jié)構(gòu)、特點、關(guān)斷原理，以及主要參數(shù)。 GTO的基本緩沖電路，對門極驅(qū)動電路的要求及驅(qū)動電路的組成(3) GTR的特性和參數(shù)，安全工作區(qū)的概念。(4) GTR的基本緩沖電路，基極驅(qū)動電路。(5) IGBT的結(jié)構(gòu)、特性和驅(qū)動電路。(6) 電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展概貌。(7) 電路產(chǎn)生過壓、過流的原因，常用的保護(hù)方法及其工作原理。5.3學(xué)習(xí)要點掌握GTO、GTR、IGBT三種器件的基本工作原理，驅(qū)動電路的特點，其他器件不需 深入了解。重點了解過壓、過流的常用保護(hù)措施及其工作原理。5.4習(xí)題和思考題(教材Pl68)第 2、3、5、7、8、

11、17、18、19 題。注：本章5.3節(jié)、5.5節(jié)、5.6節(jié)內(nèi)容不作要求。6. 直流變換器6.1目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握直流變換器的基本結(jié)構(gòu)， 直流斬波電路工作原理，輸入與輸 出隔離的直流變換器的分析方法。6.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 斬波器輸出的控制方式。(2) 降壓式、升壓式、升降壓式斬波器的工作原理，控制方式。 輸入輸出隔離的直流變換器的工作原理和分析方法。6.3學(xué)習(xí)要點(1) 斬波電路的工作原理、類型和控制方式。(2) 輸入輸出隔離電路的結(jié)構(gòu)及工作過程。6.4習(xí)題和思考題(教材P188)第3、4題。注：本章6.3節(jié)、6.5節(jié)內(nèi)容不作要求。7. 無源逆變和變頻7.1目的和要求變頻電路是電力

12、電子技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，其電路變化也最豐富。通過本章學(xué)習(xí)， 要求了解電壓型與電流型變頻器的電路、性能、特點，掌握典型變頻器的工作原理，了 解PWM變頻的原理和類型。7.2學(xué)習(xí)內(nèi)容(1) 逆變和變頻的含義及兩種主要類型的變頻器。(2) 電壓型和電流型逆變器的比較。(3) 單相負(fù)載換流逆變器，掌握RLC串聯(lián)諧振逆變器的工作原理。(4) 單相串聯(lián)電感式電壓型逆變器的工作原理。(5) 串聯(lián)二極管式電流型逆變器的工作原理。(6) 脈沖寬度調(diào)制的原理、優(yōu)點，PWM波形的形成方法。(7) 軟開關(guān)技術(shù)的基本概念。7.3學(xué)習(xí)要點(1) 逆變器的類型及工作原理，輸出電壓、電流的調(diào)節(jié)方法，電壓型和電流型逆變器 的比較。(2) PWM波形的特點和產(chǎn)生的方法，PWM逆變器的工作原理及其優(yōu)點。 注：本章以上內(nèi)容作一般性了解。自學(xué)學(xué)時分配表:周次學(xué)習(xí)章節(jié)作 業(yè)10，1.1P51第1.3題21.3， 1.4P52 第 1.7，1.9，1.10 題31.5P52 第 1.11，1.13，1.14 題41.6， 1.7P53 第 1.6，1.7 題52.1P81 第 2.1，2.2，2.3 題62.2P81 第 2.5，2.7題72.3，2.5P81 第 2.12 題8階段復(fù)習(xí)93.1， 3.2， 3.5P98 第 3.1，3.2，3.12 題104.1P117 第