电力电子技术.docx

电力电子技术1-3章知识主线1、 电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术2、 电力电子器件的制造技龙是电力电子技术的基础。3、 变血坯则是电力电子技术的核心4、 电力变换分为整流、逆变、直流变直流、交流变交流四种电路5、 开关器件的三种类型不可控型、半控型、全控型。其中、第一种的代表型器件是电力二极管（PowerDiode）,第二种的代表型器件是晶闸管（Thyristor）、第三种的代表型器件是IGBT和POWerMOSFET。6、 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要有通态损耗、断态损耗、开关损耗，通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。7、 二极管的基本原理一一PN结的单向导电性8、 在如下器件：电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GT0）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是电力二极管,属于半控型器件的是遍画萱，属于全控型器件的是GTO,GTR,电力,MOSFETJGBT；属于单极型电力电子器件的打电力MoSFET,属于双极型器件的打电力二极管、晶闸管、GToGTR,属于复合型电力电子器件得有IGBT；在可控的器件中，容量最大的是晶闸管,工作频率最高的是电力MOSFET,属于电压驱动的是电力MOSFET、IGBT,属于电流驱动的是晶闸管、GTo、GTRo9、 人们利用PN结的反向特性研制成了稳压二极管。10、 1956年美国贝尔实验室（BeHLaboratOrieS）发明了晶闸管,1957年美国通用电气公司（GeneraIEIeCtriC）开发出了世界上第一只晶闸管产品,并于1958年使其商业化。其承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高，而且工作可靠，因此在太容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。11、晶闸管有阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。内部是PNPN四层半导体结构。12、晶闸管导通的工作原理可以用双晶体管（三极管）模型来解释，则晶闸管可以看作由PNP和NPN型构成的Vi、V2的组合。如果外电路向门极G注入电流IG（驱动电流），则IG注入晶体管V2的基板，即产生集电极电流C2,它构成晶体管Vl的基极电流,放大成集电极电流必，又进一步增大V?的基极电流,如此形成强烈的正反馈,最后5和V）进入完全饱和状态,即晶闸管导通。13、如果注入触发电流使两个晶体管的发射极电流增大以致趋近于1的话,流过晶闸管的电流及（阳极电流）将趋近于无穷大,从而实现器件饱和导通。14、晶闸管导通的条件：晶闸管阳极电路（阳极与阴极之间）施加正向电压。晶闸管控制电路（控制极与阴极之间）加正向电压或正向脉冲（正向触发电压）。晶闸管导通后,控制极便失去作用。依靠正反馈,晶闸管仍可维持导通状态。15、晶闸管关断的条件：必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。1凶H（If：导通电流，Ih：维持电流），或者是将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。（阳阴间电压为零或者反向）16、晶闸管的触发导通方式有门极触发、阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应、阳极电压上升率du/dt过高、结温较高、光触发,光触发由于可以保证控制电路与主18、如右图所示双向晶闸管（TriOdeACSWitChTRIAC或Bidirectionaltriodethyristor)的-0a）电气图形符号b）伏安特性可以认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。双向晶闸管通常用在交通电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。19、逆导晶闸管(ReverseConductingThyristorRCT)是将晶闸管反现一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，不具有承受反向电压的能力,一旦承受反向电压即开通。20、光控晶闸管(LightTriggeredThyriStorLTT)是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。由于采用出蜷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。21、门极可关断晶闸管（GTO）是晶闸管的一种派生器件,但可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断,因而属于全控型器件。是PNPN四层半导体结构,是一种多元的功率集成器件，虽然外部同样引出各极，但内部则包含数十个甚至数百个共阻板的小GTO单元，这些GTO元的阴极和门极则在器件内部天联在一起。22、Vi、V2的共基极电流增益分别是3、«2<>a)b)约垃旦是器件临界导通的条件，大于1导通,小于1则关断。GTo与普通晶闸管的不同设计z较大，使晶体管V2控制灵敏,易于GTo为断。导通时更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得峰基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流。23、GTO的导通过程与普通晶闸管是一样的，只不过导通时饱和程度较浅。而关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽出电流,当两个晶体管发射极电流和人的减小使佻+他?时，器件退出饱和而关断。24、GTO的多元集成结构使得其比普通晶闸管开通过程更快，承受业此的能力增强。25、电力晶体管(GiantTranSiStOrGTR)按英文直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(BiPoIarJUnCtionTranSiStOrBJT),采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构,并采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。GTR是由三层半导体(分别引出集电极、基极和发射极)形成的两个PN结(集电结和发射结)构成，多采用NPN结构。26、电力场效应晶体管分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(MetalOxideSemiconductorFET),简称电力MOSFET(PoWerMOSFET)。电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的。按导电沟道可分为P沟道和N沟道。当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。对于N(P)沟道器件，栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道的称为增强型。在电力MOSFET中，主要是N沟道增强型。27、绝缘栅双极晶体管(Insulated-gateBipolarTransistorIGBT或IGT)综合了GTR和MOSFET的优点、是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。简化等效电路表明，IGBT是用GTR与MoSFET组成的达林顿结构,相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。28、IGBT开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的。当UGE为正且大于开启电压UGE神时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通。当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断。29、整流电路(ReCtifier)是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。30、电阻负载的特点是电压与电流成正比，两者波形相同。阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变。31、单相半波可控整流电路中的触发角。的移相范围是QJ四S直流输出电压平均值为Ua=O.4502L詈色、随着增大，Ud啦、晶闸管承受的最大正反向电压均为。的峰值即SU?032、通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。33、单相半波可控整流电路带电阻负载和带阻感负载相比，由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使上波形出现负的部分,与带电阻负载时相比其平均值Ud工隆。34、单相桥式全控整流电路中带电阻负载时，晶闸管承受的最大正向电压和反向电压2分别为2,和同2。整流电压平均值为：ULo.9上匕/、向负载输出的直流电流平均值为：="0.当1+"。二0时，Ud=UdO=0.96°a=180。时，Ud=0。可RR2一见，。角的移相范围为180。35、O=B说明，单相桥式控整流电路中，变压器二次电流有效值与输出直流电流平均值相等，都等于流过晶闸管电流有效值的8倍。36、单相桥式全控整流电路带阻感负载时，移相范围是当日0时，耳嬴0.9队西90。时，尸0。晶闸管移相范围为90。晶闸管承受的最大正反向电压均为jo晶闸管导通角6与a无关,均为18与变压器二次侧电流与的波形为正负各180。的矩形波,其相位由a角决定,有效值37、三相可控整流电路交流侧由三相电源供电,最基本的是三相半波可控整流电路,应用最为广泛的三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路。38、三相半波可控整流电路为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形,避免3次谐波流入电网。39、三相半波可控整流电路将晶闸管换作二极管，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大,则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断,输出整流电压即为该相的相电压。在相电压的交点处，均出现了二极管换相，称这些交点为自然换相点。将其作为的起点，即=0040、三相半波可控整流电路中三个晶闸管轮流导通侬,4波形为三个相电压在正半周期的包络线。晶闸管电压由一段管压降和两段线电压组成,随着增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。生飨负载电流处于连续和断续的临界状态,各相仍导电120。负载电流断续时，各晶闸管导通角小于断0。41、三相半波可控整流电路，电阻负载时a角的移相范围为150。aW30。时,负载电流连续，有Ud=Ll7.cos,晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值一UM=0><丁4=4=2.454、晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值UFM=E44、三相桥式全控整流电路带阻感负载时，当aW60。时"波形均连续,对于电阻负载，九波形与4波形的形状是一样的，也连续。(X=O。时,“为线电压在正半周的包络线。45、对于三相桥式全控整流电路，当电，相当于用六个二极管替换六个晶闸管时，用哪一相的相电压最大，对应的共阴极组的晶闸管导通，哪一相的相电压最低，对应的共阳极组的晶闸管导通，构成回路。除诞之外的所有情况，都要用下表进行分析。时段ImIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VTlVTKVT3V7T5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2yr?VT4VT4工整流输出电压“d1laublab"°"cT"acUb-U=Ubc"b-"a="baUc-Hb=Uci46、三相桥式全控整流电路6个晶闸管的脉冲按VTTT2-丫丁371口-叮6的顺序，相位依次差60。o共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120。,共阳极组VT八VT6>VT?也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VTl与VT,VT3与VT6,VL与VT2,脉冲相差!飨o整流输出电压口一周期脉动6次,每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120。,带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为90。电力电子技术3-6章知识主线47、三相桥式整流输出电压平均值：带阻感负载时，或带电阻负载60。时1f-+aU1=一L3屈U、sintd(