电力电子技术第5版知识点总结.docx

电力电子技术第5版知识点总结【篇一：电力电子技术第5版知识点总结】第1章绪论1电力电子技术定义：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： —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第2章电力电子器件1电力电子器件与主电路的关系第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：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：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制 的电子器件2电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗状态，以减小本身损耗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根据控制信号所控制的程度分类4电力电子 器件的分类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igbt3） 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、gtr2) 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 mosfeto(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、gtr3) 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 igbto5半控型器件晶闸管scr将器件n1、p2半导体取倾斜截面，则晶 闸管变成v1-pnp和v2-npn两个晶体管。

晶闸管的导通工作原理晶闸管的导通工作原理(1)当ak间加正向 电压ae，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ge , npn晶体管基极存在驱动电流gi, 叩n晶体管导通，产生集电极电流2 ci o(3) 集电极电流2 ci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1 ci o(4) 1 ci与gi构成npn的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的 负反馈，这样npn和pnp两个晶体管完全饱和，晶闸管导通 2・3・1・4・3晶闸管是半控型器件的原因(1)晶闸管导通后撤掉外部 门极电流gi，但是npn基极仍然存在电流，由pnp集电极电流1 ci供给，电流已经形成强烈正反馈，因此晶闸管继续维持导通2)因此，晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关2.3・1・4.4晶闸管的关断工作原理满足下面条件，晶闸管才能关断:(1) 去掉ak间正向电压；(2) ak间加反向电压；(3)设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下2・3・2・1・1晶闸管正常工作时的静态特性2・3・2・1・1晶闸管正常工作时的静态特性(1)当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电 流，晶闸管都不会导通。

2) 当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸 管才能导通3) 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是 否还存在，晶闸管都保持导通4）若要使已导通的晶闸管关断，只能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2.4.1.1 gto的结构（1）gto与普通晶闸管的相同点：是pnpn四层 半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极2）gto与普通晶闸管的不同点：gto是一种多元的功率集成器件， 其内部包含数十个甚至数百个供阳极的小gto元，这些gto元的阴 极和门极在器件内部并联在一起，正是这种特殊结构才能实现门极 关断作用2・4・1.2 gto的静态特性（1）当gto承受反向电压时，不论门极是 否有触发电流，晶闸管都不会导通2） 当gto承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管 才能导通3） gto导通后，若门极施加反向驱动电流，则gto关断，也即可 以通过门极电流控制gto导通和关断4） 通过ak间施加反向电压同样可以保证gto关断2.4.3电力场效应晶体管mosfet （1）电力mosfet是用栅极电压来 控制漏极电流的，因此它是电压型器件。

3）当gsu大于某一电压值tu时，栅极下p区表面的电子浓度将 超过空穴浓度，从而使p型半导体反型成n型半导体，形成反型层 2.4.4绝缘栅双极晶体管igbt （1）gtr和gto是双极型电流驱动器 件，其优点是通流能力强，耐压及耐电流等级高，但不足是开关速 度低，所需驱动功率大，驱动电路复杂2） 电力mosfet是单极型电压驱动器件，其优点是开关速度快、 所需驱动功率小，驱动电路简单3） 复合型器件：将上述两者器件相互取长补短结合而成，综合两 者优点4） 绝缘栅双极晶体管igbt是一种复合型器件，由gtr和mosfet 两个器件复合而成，具有gtr和mosfet两者的优点，具有良好的特 性1） igbt是三端器件，具有栅极g、集电极c和发射极e2） igbt由mosfet和gtr组合而成第3章整流电路（1）整流电路定义：将交流电能变成直流电能供 给直流用电设备的变流装置3.1.1单相半波可控整流电路（4）触发角3.1.1单相半波可控整流 电路（4）触发角:从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触 发脉冲为止的电角度，称为触发角或控制角7）几个定义①半波整流:（7）几个定义①半波整流：改变触 发时刻，du和di波形随之改变，直流输出电压du为极性不变但瞬 时值变化的脉动直流，其波形只在2u正半周内出现，因此称半波 整流。

② 单相半波可控整流电路：如上半波整流，同时电路中采用了可控 器件晶闸管，且交流输入为单相，因此为单相半波可控整流电路 3.1.1.3电力电子电路的基本特点及分析方法3.1.1.3电力电子电路的 基本特点及分析方法（1）电力电子器件为非线性特性，因此电力电 子电路是非线性电路2）电力电子器件通常工作于通态或断态状态，当忽略器件的开通 过程和关断过程时，可以将器件理想化，看作理想开关，即通态时 认为开关闭合，其阻抗为零；断态时认为开关断开，其阻抗为无穷 大3.1.2单相桥式全控整流电路3.1.2.1带电阻负载的工作情况（1）单 相桥式全控整流电路带电阻负载时的原理图3.1.2单相桥式全控整流 电路3.1.2.1带电阻负载的工作情况（1）单相桥式全控整流电路带 电阻负载时的原理图①由4个晶闸管（vt 1 ~vt 4）组成单相桥式全控整流电路②vt 1和vt 4组成一对桥臂，vt 2和vt 3组成一对桥臂2）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形图（2）单相桥式 全控整流电路带电阻负载时的波形图①~ 0 : ??b >5 vt 1 ~vt 4未 触发导通，呈现断态，则0d= u、0d= i、02= i。

b >5 2 vt vt4 1u u u = +，2 vt vt214 1u u u ==②~ : ??b >5在角度时，给vt 1和vt 4加触发脉冲，此时a点电 压高于b点，vt 1和vt 4承受正向电压，因此可靠导通，04 1vtvt= = u ub >5电流从a点经vt 1、r、vt 4流回b点b >5 2 du u =，d 2i i =，形状与电压相同③）（~ + : ??b >5电源2u过零点，vt 1和vt 4承受反向电压而关断，2 vt vt214 1u u u ==（负半周）b >5同时，vt 2和vt 3未触发导通，因此0d= u、0d= i、02=03 vt vt 2= = u ub >5 vt 1阳极为a点，阴极为b点；vt 4阳极为a点，阴极为b点；因此 2 vt vt4 1u u u = = o??b >5电流从b点经vt 3、r、vt 2流回b点b >5 2 du u =，d 2i i =3) 全波整流在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载， 因此该电路为全波整流4)直流输出电压平均值 2cos 19.02cos 1 2 2) ( sin 21222 d+=+= =??uut td u u (5)负载直流电流平均值 2cos 19.02cos 12 2r2 2 dd +=+= =ruru ui(6)晶闸管参数计算①承受最大正向电压：)2 (212u②承受最大反向电压：22u③触发角的移相范围：0 =时，2 d9.0 u u = ； o180 =时，0d= u。

因此移相范围为o180④晶闸管电流平均值：vt 1、vt 4与vt 2、vt 3轮流导电，因此晶 闸管电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即2cos145.0212d dvt += =rui i3.1.2.2带阻感负载的工作情况(1)单相桥式全控整流电路带阻感 负载时的原理图(2)单相桥式全控整流电路带阻感负载3.1.2.2带 阻感负载的工作情况(1)单相桥式全控整流电路带阻感负载时的原 理图(2)单相桥式全控整流电路带阻感负载时的波形图??b >5分 析时，假设电路已经工作于稳态下b >5假设负载电感很大，负载电流不能突变，使负载电流di连续 且波形近似为一水平线①~ : ??b >5在角度时，给vt 1和vt 4加触发脉冲，此时a点电 压高于b点，vt 1和vt 4承受正向电压，因此可靠导通，04 1vt vt= = u u o??b >5 电流从 a 点经 vt 1、l、r、vt 4 流回 b 点，2 du u =b >5 di 为一水平线，2 d vt 1,4i i i ==b >5 vt 2 和 vt 3 为断态，02,3vt= i ②)(~ + : ??b >5 虽然二 次电压2u已经过零点变负，但因大电感的存在使vt 1和vt 4持续 导通。

b >5 04 1vt vt= = u u，2 du u =，2 d vt 1,4i i i = =，02,3vt= i03 vt vt 2= = u ub >5由于vt2和vt3的导通，使vt 1和vt 4承受反向电压而关断01,4vt= i o vt 1阳极为a点，阴极为b点；vt 4阳极为a点，阴极为b点；因此2 vt 1,4u u = o??b >5 电流从 b 点经 vt 3、1、r、vt 2 流回 b 点，2 du u =b >5 di 为一水平线，2 d vt 2,3i i i ==④)2 ( ~ 2 + : ??b >5虽然二次电压2u已经过零点变正，但因大 电感的存在使vt 2和vt 3持续导通b >5 03 2vt。