7-4单极性和双极性PWM调制有什么区别?在三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压(输出端相对于直流电源中点的电压)和线电压SPWM波形各有几种电平?
答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。
三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。
三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5U d和-0.5 U d。输出线电
压有三种电平U d、0、- U d。
7-6什么是异步调制?什么是同步调制?二者各有何特点?分段同步调制有什么优点?
答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率f c 固定不变，因而当信号波频率f r变化时，载波比N是变化的。
异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4 周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM 波形接近正弦波。
而当信号波频率增高时，载波比N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM 脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。
载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点是：
在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率f c也很低。f c过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制
时的载波频率f c会过高，使开关器件难以承受。
此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
首页- 我的作业列表- 《电力电子技术》第一次作业答案 你的得分：100.0 完成日期：2018年09月09日16点13分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共30个小题，每小题2.0 分，共60.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.电力电子器件一般工作在（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 2.通常情况下（器件开关频率不太高）时，电力电子器件的损耗主要是（）损耗。 A.导通 B.关断 C.开关 3.把直流变换为交流的电路叫做（）电路。 A.整流 B.逆变 C.斩波 D.交流电力控制 4.二极管阳极有正向电压，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 5.晶闸管阳极加正向电压，门极不加信号，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 6.对已经触发导通的晶闸管，如果在阳极电流未达到擎住电流时门极触发信号消失，晶 闸管是（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 7.晶闸管的额定电压为（）。 A.正向重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C.正反向重复峰值电压中大者 D.正反向重复峰值电压中小者 8.电力MOSFET的通态电阻具有（）温度系数。 A.正 B.负 C.零 9.晶闸管是（）驱动型器件。
A.电流 B.电压 C.电荷 10.晶闸管的额定电流应按（）原则选取。 A.平均值相等 B.有效值相等 11.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电流波形为（）。 A.与电源电压波形相同 B.与输出电压波形相同 C.为直线波形 12. A. A B. B C. C D.D 13. A. A B. B C.C D.D 14. A. A B. B C. C D.D 15.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电压波形脉动频率为（）。 A.1/2电源频率 B.电源频率 C.两倍电源频率 D.三倍电源频率 16.单相桥式全控整流电路带反电动势阻性负载，与带纯阻性负载比较，输出电压（）。 A.增大 B.减小 C.不变 17.三相半波可控整流电路带大电感负载，晶闸管的移相范围为（）。
实验二：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的 （1）掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 （二）实验原理 图1.MATLAB电力电子器件模型 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符。MATLAB电力电子器件模型主要仿真了电力电子器件的开关特性，并且不同电力电子器件模型都具有类似的模型结构。 模型中的电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子器件的导通电阻和导通时的门槛电压。串联电感限制了器件开关过程中的电流升降速度，模拟器件导通或关断时的动态过程。MATLAB电力电子器件模型一般都没有考虑器件关断时的漏电流。 在MATLAB电力电子器件模型中已经并联了简单的RC串联缓冲电路，在参数表中设置，名称分别为Rs和Cs。更复杂的缓冲电路则需要另外建立。对于MOSFET模型还反并联了二极管，在使用中要注意，需要设置体内二极管的正向压降Vf和等效电阻Rd。对于GTO和IGBT需要设置电流下降时间Tf和电流拖尾时间Tt。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，
但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别，也不需要形成驱动的回路。尽管模型与实际器件工作有差异，但使MATLAB电力电子器件模型与控制连接的时候很方便。MATLAB的电力电子器件模型中含有电感，因此具有电流源的性质，所以在模块参数中还包含了IC即初始电流项。此外也不能开路工作。 含电力电子模型的电路或系统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、ode15s。电力电子器件的模块上，一般都带有一个测量输出端口，通过输出端m可以观测器件的电压和电流。本实验将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 （1）在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 （2）改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 Matlab平台 2．仿真参数 （1）Thyristor参数设置： 直流源和电阻参数：
《电力电子技术》课程标准 一、课程信息 课程名称：电力电子技术课程类型：电气自动化专业核心课 课程代码：0722006 授课对象：电气自动化专业 学分：3.0 先修课：电路、电子技术 学时：50 后续课：交流调速系统 制定人：杨立波制定时间：2010年10月10日 二、课程性质 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。通过本课程的学习，使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。为后续课程打好基础。 三、课程设计 1、课程目标设计 （1）能力目标 总体目标：1、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 2、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 具体目标：1、单相、三相可控整流技术的工程应用 2、降压斩波变换技术的工程应用 3、升压斩波变换技术的工程应用 4、交流调压或交流调功技术的工程应用 5、变频技术的工程应用 6、有源、无源逆变技术的工程应用 （2）知识目标 1、熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法； 2、熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。 3、掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。
4、了解电力电子技术的应用范围和发展动向。 5、掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 2、课程内容设计 （1）设计的整体思路：以工作过程和教学进程为设计依据，以相对独立的知识为模块。（2）模块设计表：
《电力电子技术》教学大纲 课程编号：131504269 课程类型：专业必修课 课程名称：电力电子技术学分：4 适用专业：电气自动化技术 第一部分大纲说明 一、课程的性质、目的和任务 本课程是电气自动化技术专业的专业必修课，主要目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。 二、课程的基本要求 1.熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等典型电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法； 2.熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法； 3.掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理； 4.了解电力电子技术的应用范围和发展动向； 5.掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 三、本课程与相关课程的联系 通过该课程的学习为《供配电技术》、《电力拖动》等课程准备必要的基础知识。 四、学时分配 本课程学分为4学分，建议开设56学时。
五、教材与参考书 教材：《电力电子技术》（第5版），王兆安、刘进军主编，机械工业出版社，2009 主要参考书： 1.《电力电子技术习题集》，李先允，陈刚，中国电力出版社，2007 2.《电力电子技术》，黄家善，机械工业出版社，2011 3.《电力电子技术》，高文华，机械工业出版社，2012 六、教学方法与手段建议 本课程是电气自动化技术专业的专业必修课程，主要教学目标是构建学生电力电子技术的基本理论、基本技能和培养学生应用与创新能力。因此，通过改革教学模式、教学内容、教学方法与手段，激发学生学习兴趣和求知欲，增进学习效果，提高学习质量。为此，在教学过程中，要注重理论联系实际，重视工程观点，着重于基本概念的熟悉、基本原理的理解以及系统应用案例的分析设计能力；采用灵活多样的教学方法，因材施教，具体包括：启发式教学法、讨论研究式教学法、多媒体教学法、现场教学法、实物教学法、案例教学法等；积极探索理论和实践相结合的教学模式，使理论学习和技能训练与生产生活中的实际应用相结合，通过典型知识的实践应用，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握相应知识和技能。 七、课程考核方式与成绩评定办法 闭卷考试。平时成绩：30%；期末考试成绩：70%（笔试，闭卷）。 第二部分课程内容大纲 第一章绪论（2学时） 一、教学目的和要求 掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容；了解电力电子技术的发展史；了解电力电子技术的应用、电力电子技术的发展前景；了解本教材的内容。 二、教学内容 1.电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史； 2.电力电子技术的应用范围；
第二章习题答案 2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0 3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 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。 4. 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im , 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I 1，I 2，I 3 解:a) Id1=Im 2717.0)12 2(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏?∏∏t ω I1= Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏?∏∏wt d t ? b) Id2=Im 5434.0)12 2(2Im )(sin Im 14=+=∏?∏∏wt d t ? I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏ +=∏?∏∏wt d t ? c) Id3=?∏=∏20Im 4 1)(Im 21t d ω I3=Im 2 1)(Im 21202=∏?∏ t d ω 5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少? 解:额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im135.3294767 .0≈≈ I A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2,90.2326741.0A I ≈≈Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈
您的本次作业分数为：100分单选题 1.关于三相桥式全控整流电路的实验操作，描述正确的是： A 按照原理图接线，然后打开主电源，再检查晶闸管脉冲是否正常 B 不能用示波器观察触发脉冲 C 正常情况下，应有间隔均匀，相互间隔120°，幅度相同的双脉冲 D 可以用示波器观察来检查相序是否正确 正确答案:D 单选题 2.交流调压电路控制方式中，谐波含量最少的是： A 通断控制 B 相位控制 C 斩波控制 D 反馈控制 正确答案:C 单选题 3.锯齿波同步移相触发电路实验中，3号点电压与5号点电压描述正确的是？ A 3号点电压与5号点电压波形相同 B 3号点电压上升使VT1导通时，5号点电压出现下降沿 C 出现下降沿后，5号点电压不会再次上升 D VT1导通时，3号点电压持续上升 正确答案:B 单选题 4.三相桥式全控整流电路电感性负载实验中，直流平均电压为零时触发角为多少度？ A 30° B 60° C 90° D 120°
单选题 5.关于单相桥式半控整流电路直流侧电压ud波形描述正确的是？ A ud会出现负值 B ud是否出现负值由触发角大小决定 C 电感性负载，触发脉冲丢失，则ud变为零 D 电感性负载，触发脉冲丢失，则ud半周期为正弦，半周期为零。正确答案:D 单选题 6.单相交流调压电路实验中，如何改变电阻电感性负载的阻抗角？ A 改变单相交流调压电路的触发角 B 改变输入电压源的频率 C 改变负载电阻的大小 D 改变输入电压的大小 正确答案:C 单选题 7.用于观察管压降、负载电压等波形的实验设备是 A 三相芯式变压器 B 滑线变阻器 C 示波器 D 异步电机 正确答案:C 单选题 8.关于逆变角的说法，错误的是 A 逆变角与整流角之和为180° B 电路工作在整流状态时，逆变角大于零，小于90° C 电路工作在逆变状态时，逆变角大于零，小于90° D 逆变角不能等于零
电力电子器件 电力电子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。 电力电子器件的特征 ◆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，一般都远大于处理信息的电子器件。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。 ◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。 电力电子器件的功率损耗 断态损耗 通态损耗：是电力电子器件功率损耗的主要成因。 开关损耗：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。分为开通损耗和关断损耗。 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。 电力电子器件的分类 按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件：指晶闸管（Thyristor）、快速晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、双向晶闸管。 ◆全控型器件：IGBT、GTO、GTR、MOSFET。 ◆不可控器件：电力二极管（Power Diode）、整流二极管。 按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型：通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。Thyrister，GTR，GTO。 ◆电压驱动型：仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。电力MOSFET，IGBT，SIT。 按照驱动信号的波形（电力二极管除外） ◆脉冲触发型：通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。晶闸管，SCR，GTO。 ◆电平控制型：必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在通断状态。GTR，MOSFET，IGBT。 按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件：由一种载流子参与导电。MOSFET、SBD（肖特基势垒二极管）、SIT。 ◆双极型器件：由电子和空穴两种载流子参与导电。电力二极管，PN结整流管，SCR，GTR，GTO。 ◆复合型器件：由单极型器件和双极型器件集成混合而成，也称混合型器件。IGBT，MCT。 GTO：门极可关断晶闸管。SITH（SIT）：静电感应晶体管。 GTR：电力晶体管。MCT：MOS控制晶体管。 ITBT：绝缘栅双极晶体管。MOSFET：电力场效应晶体管。 电力二极管 二极管的基本原理——PN结的单向导电性 ◆当PN结外加正向电压（正向偏置）时，在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流，称为正向电流IF，这就是PN结的正向导通状态。 ◆当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，反向偏置的PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，被称为反向截止状态。 ◆PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态，这就叫反向击穿。
1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。 2.解释什么是整流、什么是逆变。 3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。 4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。 6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量） 7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44） 8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪 9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化（P45） 10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。 11.保证电流连续所需电感量计算。 12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算） 13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。 14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图（P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。
15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。 16.为什么会有换相重叠角换相压降和换相重叠角计算。 17.什么是无源逆变什么是有源逆变 18.逆变产生的条件。 19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定公式。 做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。 20.四种换流方式，实现的原理。 21.电压型、电流型逆变电路有什么区别这两个图要会画。 22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。 24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点 做题，P138 2 3题，非常重要。 25.什么是PWM,SPWM。 26.什么是同步调制什么是异步调制什么是载波比，如何计算 27.载波频率过大过小有什么影响 28.会画同步调制单相PWM波形。 29.软开关技术实现原理。
教学大纲 课程代码：10120480 课程名称：电力电子技术 学分：3 周学时 2.5-1.0 面向对象：电气工程及其自动化、自动化等电气类专业学生 预修课程要求：电路原理，模拟电子技术基础，数字电子技术基础 一、课程介绍（100-150字） （一）中文简介 《电力电子技术》内容包括功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等。教学上除考虑课程本身的系统性外，还特别注意在电力电子技术在电力工程中的应用。通过本课程的学习，可掌握各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算，为今后从事相关科研工作打下坚实基础。 （二）英文简介 The course introduces power electronic devices, drive and snubber circuits, AC-DC Converters (Rectifiers), DC-DC Converters (Choppers), DC-AC Converters (Inverters ), AC-AC Converters (AC Controllers and Frequency Converters ), soft-switching techniques. Both theoretics and applications of power electronic technology are discussed in this course. The circuit configurations, fundamental theory, control and design methods of power electronic apparatus can be mastered , and a solid foundation for future research can be acquired through studying this course. 二、教学目标 (一)学习目标 电力电子技术横跨“电力”、“电子”与“控制”三个领域，是现代电子技术的基础之一，已被广泛地应用在工农业生产、国防、交通等各个领域，有着极其广阔的应用前景。《电力电子技术Ⅰ》是电类专业重要的专业基础课程。 （二）可测量结果 本课程通过对功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等内容的学习，使学生能掌握各类电能变换的基本原理，各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算；使学生具有初步设计、调试、分析电力电子变流装置的能力。 三、课程要求 （一）授课方式与要求
第2章电力电子器件 2.1 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才能使它具有耐受高电压和大电流的能力？ 解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流能力2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿；3.具有电导调制效应。 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK>0 2.3 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 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。 2.4 图2－27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im , 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I1，I2，I3 解:a) Id1=0.2717 Im I1==0.4767Im b) Id2==0.5434 Im I2=0.6741 Im c) Id3==0.25 Im I3==0.5 Im 2.5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少? 解:额定电流I T(AV)=100A的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im1=I/0.4767A=329.35A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2=I/0.6741 =232.90A Id2=0.5434Im2 =126.56A c) Im3=2I=314 Id3=0.25Im3 =78.5A 2.6.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能? 答: GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
HefeiUniversity 合肥学院电力电子技术课程综述 系别：电子信息及电气工程系 专业：自动化 班级： 姓名: 学号：
目录 摘要： (3) 绪论 (4) 1.1电力电子技术简介： (4) 1.2电力电子技术的应用： (4) 1.3电力电子技术的重要作用： (5) 1.4电力电子技术的发展 (5) 本课程简介 (6) 2.1电力电子器件： (6) 2.1.1根据开关器件是否可控分类 (6) 2.1.2 根据门极)驱动信号的不同 (6) 2.1.3 根据载流子参与导电情况之不同，开关器件又可分为单极型器件、双极型器 件和复合型器件。 (6) 2.2 DC-DC变换器 (7) 2.2.1主要内容： (7) 2.2.2直流-直流变换器的控制 (7) 2.3 DC-AC变换器（无源逆变电路） (8) 2.3.1电压型变换器 (8) 2.3.2电流型变换器 (8) 2.3.3脉宽调制(PWM)变换器 (9) 2.4 AC-DC变换器（整流和有源逆变电路） (9) 2.4.1简介 (9) 2.4.2工作原理 (9) 2.5 AC-AC变换器 (10) 2.5.1 简介 (10) 2.5.2 分类 (10) 2.6 软开关变换器 (10) 2.6.1分类 (10) 2.6.2 重点 (10) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：电力电子技术是在电子、电力与控制技术上发展起来的一门新兴交 叉学科，被国际电工委员会（IEC）命名为电力电子学（Power Electronics）或称为电力电子技术。近20年来，电力电子技术已渗透到国民经济各领域，并取得了迅速的发展。作为电气工程及其自动化、工业自动化或相关专业的一门重要基础课，电力电子技术课程讲述了电力电子器件、电力电子电路及变流技术的基本理论、基本概念和基本分析方法，为后续专业课程的学习和电力电子技术的研究与应用打下良好的基础。 关键词：电力电子技术控制技术自动化电力电子器件 Abstract: Power electronic technology is in Electronics, electric Power and control technology developed on an emerging interdisciplinary, is the international electrotechnical commission (IEC) named Power Electronics (Power Electronics) or called Power electronic technology. Nearly 20 years, power electronic technology has penetrated into every field of national economy, and have achieved rapid development. As electrical engineering and automation, industrial automation or related professional one important courses, power electronic technology course about power electronics device, power electronic circuits, the basic theory of converter technology, the basic concept and basic analysis for subsequent specialized course of study and power electronic technology research and application lay a good foundation. Keywords:Power electronic technology control technology automation power electronics device
《电力电子技术》教学大纲 学时：51 学分：3 适用专业：电子信息工程 一、课程的性质、目的和任务 电力电子技术是电子信息工程专业的一门专业选修课。其教学目的和任务：掌握各种主要的电力半导体器件的基本原理、特性及参数；熟悉AC/DC变换技术及DC/AC变换技术的基本原理及主要变换方法；对AC/AC变换技术、电力电子装置作一般了解；能阅读常见的电力电子电路及设计简单电力电子电路。 二、课程教学的基本要求 （1）了解新型电力电子器件； （2）理解可关断晶闸管；升降压变换电路；直流变换的PWM控制技术；电流型逆变电路；有源逆变电路；AC/AC变换电路；电力电子装置； （3）掌握电力二极管；晶闸管；电力晶体管；电力场效应管；绝缘栅双极型晶体管；电力电子器件的驱动与保护；DC/DC变换技术；DC/AC变换技术；整流电路；软开关技术。 三、课程教学内容 （一）概述 1．电力电子技术的发展 2．电力电子技术的应用领域 说明： 本章为电力电子技术课程的一般介绍。 （二）电力电子器件 1．电力电子器件概述 电力电子器件基本模型与特性电力电子器件的种类 2．电力二极管 电力二极管及其工作原理电力二极管的特性参数 3．晶闸管 晶闸管及其工作原理晶闸管的特性参数晶闸管的派生器件 4．可关断晶闸管 可关断晶闸管及其工作原理可关断晶闸管的特性参数 5．电力晶体管
电力晶体管及其工作原理电力晶体管的特性参数 6．电力场效应管 电力场效应管及其工作原理电力场效应管的特性参数 7．绝缘栅双极型晶体管 绝缘栅双极型晶体管及其工作原理绝缘栅双极型晶体管的特性参数 8．其它新型电力电子器件 静电感应晶体管静电感应晶闸管MOS控制晶闸管集成门换流晶闸管功率模块与功率集成电路 9．电力电子器件的驱动与保护 驱动电路保护电路缓冲电路散热系统 说明： 本章的重点是电力二极管、晶闸管、电力晶体管、电力场效应管的工作原理、特性、主要参数和使用方法。难点是电力电子器件的驱动与保护。 （三）DC/DC变换技术 1．直流变换电路工作原理 2．降压变换电路 3．升压变换电路 4．升降压变换电路 5．Cuk电路 6．带隔离变压器的直流变换器 反激式变换器正激式变换器半桥变换器全桥变换器 7．直流变换的PWM控制技术 直流PWM控制的基本原理直流变换的PWM控制技术 说明： 本章的重点是直流变换电路工作原理，降压变换电路，升压变换电路，带隔离变压器的直流变换器。难点是流变换的PWM控制技术。 （四）DC/AC变换技术 1．逆变器的性能指标与分类 逆变器的性能指标逆变器的分类 2．电力器件的换流方式与逆变电路的工作原理
1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。 解：①滤波电感L ： v 1100≡v ，电流连续时M=D= s v v 0 。 当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。 所以在工作范围内占空比D 在0.5~0.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流 )1(20 min D Lf V I I s OB o -=≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20 D Lf V I s OB -= ，即要求： H H D I f V L O s 25.11 .110202) 5.01(110)1(23min 0=???-?=-≥ 为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。 ②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择： 由)93(-式。电感电流脉动的最大峰－峰值L i ?为： L i ?＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1) 5.01(110)1(3 30min max =???-?=-= -- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(21 max max =+=?+= A A i I I L O L 1.10)2/8.111(2 1 max min =-=?-= 开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二极管。
P325 计算题： √1．三相半波可控整流电路，变压器二次侧相电压为20Ⅴ，带大电感负载，无续流二极管，试计算α＝45°时的输出电压，画出输出电压u d 的波形，如负载电流为200 A ，求晶闸管所承受的最高电压和晶闸管电流的平均值I T(AV)、有效值I VT 。 解： U d ＝1.17U 2φcos α＝1.17×20×cos45°＝16.5 V U TV ＝√6U 2φ＝√6×20＝49 Ⅴ I d ＝200 A I VT ＝I d /√3＝200/√3＝115.5 A I dVT ＝I d /3＝200÷3＝66.7 A 2．三相桥式全控整流电路如下图所示,已知：U d ＝220V ，R d ＝5Ω，大电感负载。 求：（1）变压器二次侧线电压U 21，及变压器容量S （2）选择晶闸管，并写出型号。（在α＝0°时i 2倍裕量） 解：（1）变压器二次侧线电压U 21及变压器容量S ： U d ＝2.34 U 2φCOS α （α＝0°） U 2φ＝220/(2.34×1) ＝ 94V I d ＝U 2φ／R d ＝44 A I 2＝3 2 I d ＝0.817×44＝35．9≈36 A 所以，变压器的线电压和容量为： U 21＝√3U 2φ＝√3×94＝162.8 S ＝√3U 21＝√3×162.8×36＝10151.2＝10.2 kVA （2）选择晶闸管： I 2＝3 1 I d ＝0.577×44＝25.4A I dT(AV)＝2×57.1VT I ＝2×25.4/1.57 ＝ 32.36 A 取50 A U TM ＝√6 U 2φ＝2.54×94＝230V 取2倍裕量500 V 。 选择晶闸管KP50－5。
第1章电力电子器件 填空题： 1.电力电子器件一般工作在________状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。 3.电力电子器件组成的系统，一般由________、________、________三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加________。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为________、________、________三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为________。 6.电力二极管的主要类型有________、________、________。 7.肖特基二极管的开关损耗________快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 ____ 正向有触发则导通、反向截止 ____ 。 9.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。 10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM________Ubo。 11.逆导晶闸管是将________与晶闸管________（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO的________结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为________。 14.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的________、前者的饱和区对应后者的________、前者的非饱和区对应后者的________。 15.电力MOSFET的通态电阻具有________温度系数。 16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而________，开关速度________电力MOSFET 。 17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。 18.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为________和________两类。 19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。 20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。 21.抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断
《电力电子技术》习题及解答 第1章思考题与习题 晶闸管的导通条件是什么导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A决定。 晶闸管的关断条件是什么如何实现晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定 答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A减小，I A 下降到维持电流I H以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A
决定。 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化 答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 晶闸管的非正常导通方式有哪几种 答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。 请简述晶闸管的关断时间定义。 答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即gr rr q t t t +=。 试说明晶闸管有哪些派生器件 答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
请简述光控晶闸管的有关特征。 答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。 型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题所示电路中是否合理，为什么(暂不考虑电压电流裕量) 图题 答：（a ）因为H A I mA K V I <=Ω = 250100，所以不合理。 (b) 因为A V I A 2010200=Ω = , KP100的电流额定值为100Ａ，裕量达５倍，太大了。 （c ）因为A V I A 1501150=Ω = ，大于额定值，所以不合理。
电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽
目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1M a t l a b仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生
西安交通大学 电力电子技术教学大纲 56学时 3.5学分 西安交通大学电气工程学院
一、课程的性质、目的和任务 1. 本课程是电气工程与自动化专业必修的技术基础课。 2. 本课程的目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。同时，为《电力拖动自动控制系统》等后续课程打好基础。 二、使用的教材 王兆安、黄俊主编，电力电子技术，第4版，机械工业出版社，2000年6月。该教材为“九五”国家重点教材，教育部面向21世纪课程教材。 三、课程的基本要求 1. 熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法； 2. 熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。 3. 掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。 4. 了解电力电子技术的应用范围和发展动向。 5. 掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 四、课程内容 绪论 ?电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史 ?电力电子技术的应用范围 ?电力电子技术的发展前景 ?本课程的任务与要求
电力电子器件 ?各种二极管 ?半控型器件：晶闸管 ?典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT、BJT ?IGCT、MCT、SIT、STIH等其他电力电子器件 ?功率集成电路和智能功率模块 ?电力电子器件的串并联 ?电力电子器件的保护 ?电力电子器件的驱动电路 整流电路 ?单相可控整流电路 ?三相可控整流电路 ?变压器漏抗对整流电路的影响 ?电容滤波的二极管整流电路 ?整流电路的谐波和功率因数 ?大功率整流电路 ?整流电路的有源逆变工作状态 ?相位控制电路 直流斩波电路 ?降压斩波电路 ?升压斩波电路 ?升降压斩波电路 ?复合斩波电路 交流电力控制电路和交交变频电路 ?单相相控式交流调压电路 ?三相相控式交流调压电路 ?交流调功电路 ?交流电子开关 ?单相输出交—交变频电路 ?三相输出交—交变频电路 ?矩阵式变频电路
第一章作业 1. 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（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 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。要使晶闸管由导通变为关断，可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零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3. 图1-43 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：（a） (b) (c)
第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0?和60? 时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：α＝0?时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立： 考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图： 当α＝60°时，在u2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：
考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得： 其平均值为 此时u d与i d的波形如下图： 2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁 ；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕 。 组并联，所以VT2承受的最大电压为 2 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻