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《电力电子技术》 期末复习题 第1章 绪 论 1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。(应用于电力领域的电子技术，电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支) 2 电力变换的种类 （1）交流变直流AC-DC：整流 （2）直流变交流DC-AC：逆变 （3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现 （4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。 4 电力电子学由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成。 5 电气工程是一个一级学科，包含了五个二级学科，即电力系统及其自动化、电机与电气、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术。 6 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用。一般认为，电力电子技术的诞生是从1975年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。 7 晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属半控型器件。其电路的控制方式主要是相位控制方式，简称相控方式。 8 全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）方式，简称斩控方式。 9 工业中大量应用各种交直流电动机，电气机车中的直流机车采用整流装置，交流机车采用变频装置。 10电力电子技术在电力系统中的应用：FACTS、TCR、TSC、SVG、APF；电子装置用电源UPS（详见7页） 第2章 电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系 （1）主电路：在电气设备或电力系统中，指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。 （2）电力电子器件：指可直接用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。 特征： 电力电子器件所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是最重要的参数 一般都工作在开关状态 往往需要由信息电子电路来控制 电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电子器件 2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。各种损耗:开关损耗(包括开通损耗和关断损耗)、通态损耗和断态损耗。通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。 3 电力电子系统基本组成与工作原理 （1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。（图2-1） （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。 （3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4 电力电子器件的分类（接下来2.2节之后学习的具体器件都应当能知道属于哪种分类方式的哪种类别） 根据控制信号所控制的程度分类 （1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。如SCR晶闸管。 （2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。 （3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。 根据驱动信号的性质分类 （1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。 （2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。 根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。 （2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTR。 （3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。 5 电力二极管的主要类型：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管 图2-3中空间电荷区，也被称为耗尽层、阻挡层或势垒层 电力二极管的半导体物理结构和工作原理与信息电子电路二极管的不同之处：（详见15页） 电力二极管——垂直导体结构，信息电子电路——横向导电结构 电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区——接近于本征半导体（P-i-N结构） 6 电导调制效应（详见15页） 7（18页）正弦半波波形的平均值与有效值的关系1：1.57，（后面计算50页例3-1有用到），对于42页习题4给出波形则按原始公式计算有效值，不用平均值推出有效值。 晶闸管的导通工作原理（图2-8） （1）当AK间加正向电压，晶闸管不能导通，主要是中间存在反向PN结。 （2）当GK间加正向电压，NPN晶体管基极存在驱动电流，NPN晶体管导通，产生集电极电流。 （3）集电极电流构成PNP的基极驱动电流，PNP导通，进一步放大产生PNP集电极电流。 （4）与构成NPN的驱动电流，继