簡答題電力電子課后答案

1、電力電子器件的特征：電力電子器件所能處理電功率的大小；因為處理的電功率較大，為了 減小本身的損耗，提高效率，電力電子器件一半都工作在開關狀態(tài)；實際應用中電力電子器 件往往需要信息電子電路來控制。分類：電真空器件和半導體器件使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍? 且 gk維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電 流。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到 接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維

2、持電流以下，便可使導通的晶閘管關斷額定電壓：取晶閘管的Udrm（斷態(tài)重復峰值電壓）和Urrm（反復重復峰值電壓）中較小的 標準作為該器件的額定電壓。額定電流：晶閘管在環(huán)境溫度為40攝氏度和規(guī)定的冷卻狀態(tài) 下，穩(wěn)定結溫不超過結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值可派生器件：快速/雙向/逆導/光控晶閘管全控型器件有哪些：門極可關斷晶閘管（GTO），電力晶體管（GTR），電力場效應晶體 管（電力MOSFET），絕緣柵雙極晶體管（IGBT）3電力MOSFET驅動電路的特點：要求驅動電路具有較小的輸入電阻，驅動功率小且電路 簡單。開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單，

3、工作頻率 高，不存在二次擊穿問題。電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電 子裝置電力器件按照其能夠被控制電路信號所控制的程度分為：半控型器件，全控型器件，不可 控器件。整流電路按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱位觸發(fā)延時角。 導通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱位導通角。相位控制方式：通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式。換相重疊角：換相過程持續(xù)的時間用電角度r表示。平衡電抗器的作用：保證兩組三相半波整流電路能同時導電，每組承擔一半負載。整流電路多重化的目的：一是可以使裝置總體的

4、功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產 生的諧波和無功功率對電網的干擾。變壓器漏感對整流電路的影響：出現(xiàn)換相角，整流輸出電壓平均值降低；整流電路的工作狀 態(tài)增多；晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通；換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產 生正的di/dt，可能使晶閘管誤導通，為此必須加吸收電路；換相使電網電壓出現(xiàn)缺口，稱 為干擾源。逆變：把直流電轉變成交流電，這種對應于整流的逆向過程。有源逆變電路常用于直流可逆調速系統(tǒng)，交流繞線轉子異步電動機串級調速以及高壓直流輸 電等方面。逆變的分類：有源逆變：交流側和電網連接無源逆變：交流側和負載相連。逆變的條件：1要有直流電動勢，其極性需和晶閘管導通方向

5、一致，其值應大于變流器直流 側的平均電壓。2要求晶閘管的控制角90度，使Ud為負值（半控橋或有續(xù)流二極管的電 路，因其整流電壓Ud不能出現(xiàn)負值，也不允許直流側出現(xiàn)負極性的電動勢，故不能。欲實 現(xiàn)有源，只有全控電路）什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者 使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內阻很小，形成很大的 短路電流，稱為逆變失?。荒孀兘遣荒艿扔诹?，而且不能太小，必須限制在某一個允許的最 小角度內。逆變失敗的原因：觸發(fā)電路不可靠，不能適時準確的給各晶閘管分配脈沖。晶閘管發(fā)生發(fā)生 故障。逆變工作

6、時，交流電源發(fā)生缺相或突然消失A=0時，功率因數(shù)等于1，隨著a的增大，輸入電流滯后于電壓且發(fā)生畸變，功率因數(shù)也逐 漸降低。觸發(fā)電路與主電路的同步是要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關系確定。 三相全控橋提供雙脈沖：適用于兩個晶閘管同時導通的電路，要求觸發(fā)電路輸出功率小。換流方式各有那幾種？各有什么特點？答：換流（電流從一個之路向另一個之路轉移的過程）方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件采用此換流方式。電網換流： 由電網提供換流電壓，只要把負的電網電壓加在欲換流的器件上即可。單相交流調壓電路和 采用相控方式的交-交變頻電路都是換相電流。負載換流：由負載提供

7、換流電壓，當負載為 電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn)現(xiàn)負載換流。強迫換流：設置附加換流電 路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量 實現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流電壓型逆變電路的主要特點是：直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈 現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗 角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。當交流側為阻感負 載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的 無功能量提供通道，逆

8、變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。脈寬調制是對脈沖的寬度進行調制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的 獲得所需的波形。單極性PWM和雙極性PWM的區(qū)別：三角波載波在信號波正半周期或負半周期里只有單 一的極性，所得的PWM波形在半個周期中也只有在單極性范圍內變化稱為單極性PWM控 制方式。三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的PWM波形在半個周期中有正有負， 則稱為雙極性PWM控制方式。異步調制:載波信號和調制信號不保持同步的調制方式；同步調制:載波比載波頻率與調制信 號頻率之比N等于常數(shù)，并在變頻時載波和信號波保持同步的方式。硬開關：開關元件在電壓很高或電流很大的條件下，在門極的控

9、制下開通或關斷，其典型的 開關過程中，電壓，電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，因此導致了開關損耗，而且電壓和電流的 變化很快，波形出現(xiàn)了明顯的過沖，這導致了關斷噪聲的產生，具有這樣的開關過程的開關 稱為硬開關。通過在硬開關電路中增加很小的電感，電容，等諧振元件，構成輔助換流網絡， 在開關過程前后引入諧振過程，開關開通前電壓先降為零，或關斷前電流先降為零，就可以 消除開關過程中電壓，電流的重疊，降低他們的變化率，從而大大較小甚至消除損耗和開關 噪聲，這樣的電路稱為軟開關電路，具有這樣開關過程的開關稱為軟開關。軟開關電路分類：根據(jù)電路中主要的開關元件開通及關斷時的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關電 路分為零電壓電

10、路和零電流電路兩大類。根據(jù)軟開關技術發(fā)展的歷程可將軟開關電路分為準 諧振電路，零開關PWM電路和零轉換PWM電路。驅動電路的任務：將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標的要求，轉換為加在電力電子 器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關斷的信號緩沖電路作用：抑制電力電子器件的內因過電壓,du/dt或者過電流和di/dt減小器件的開 關損耗。緩沖電路可分為關斷緩沖短路和開通緩沖電路。晶閘管整流電路為什么要進行過電壓保護：晶閘管有一定的耐壓能力，電壓過大會使晶閘 管損壞；過電壓可能發(fā)生的原因：外因（操作過電壓，雷擊過電壓）。內因（換相過電壓， 關斷過電壓）電壓型逆變電路？電流型逆變電路？二者各有什

11、么特點。答：按照逆變電路直流測電源性質分類，直流側是電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路， 直流側是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。串聯(lián)晶閘管的應用中應采用的措施：選用參數(shù)和特性盡量一致的器件。（此外可采用電阻均 壓）。還可以采用RC并聯(lián)支路作功態(tài)均壓。并聯(lián)晶閘管應用中應采取的措施：挑選特性參數(shù)盡量一致的器件。采用均流電抗器。并聯(lián)可 以承受較大的電流晶閘管觸發(fā)電路應滿足條件：觸發(fā)脈沖寬度應保證晶閘管可靠導通。觸發(fā)脈沖應有足夠的幅 度。所提供觸發(fā)脈沖應不超過晶閘管門極的電壓，電流在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域內。 應有良好的扛干擾性能，溫度穩(wěn)定性及主電路的電氣隔離。三相橋式半空整流電路的失控現(xiàn)象

12、:單相半橋橋式整流電路帶大電感性負載時，雖本身有自 然續(xù)流的能力，似乎不需要另接續(xù)流二極管。但在實際運行中，當突然把控制角增大到180 度以上或突然切斷觸發(fā)電路時，會發(fā)生爭執(zhí)導通的晶閘管一直導通，兩個二極管輪流導通的 現(xiàn)象，此時觸發(fā)信號對輸出電壓失去了控制作用，我們把這種現(xiàn)象稱為失控。失控現(xiàn)象在使 用中是不允許的，為消除失控，帶電感性負載的半控橋式整流電路還需另接續(xù)流二極管VD 晶閘管并聯(lián)，串聯(lián)的好處：當晶閘管的額定電壓小于實際要求時，可以用兩個以上同型號相 串聯(lián)，大功率晶閘管裝置中，常用多個器件并聯(lián)來承擔較大的電流，這樣就具有電流自動均 衡能力。降壓斬波工作原理：在一個控制周期中，讓V導通一

13、段時間，由電源E向L,R,M供電，在 此期間，u0=E，然后使V關斷一段時間，此時電感通過二極管VD相R M供電，u0=0。一 個周期內的平均電壓u0=輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。升壓斬波工作原理：假設電路中電感L值很大，電容C也很大。當V處于通態(tài)時，電源E 向電感L充電，充電電流基本恒定為II，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大， 基本保持輸出電壓為U0，設V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為Ellton， 當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載R提供能量，設V處于斷態(tài)的時間為 Toff，則在此期間電感L釋放的能量為（U0-E）IlToffo當電路工作穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中 電感L積蓄的能量與釋放的能量相等。即?；喌胾0= （T/Toff） E,輸出電壓高于電源電