電力電子教材重點知識點總結範文

篇一：電力電子教材重點知識點總結

《電力電子技術》複習題

第1章 緒 論

1 電力電子技術定義：是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，是應用於電力領域的電子技術，主要用於電力變換。

2 電力變換的種類

（1）交流變直流AC-DC：整流

（2）直流變交流DC-AC：逆變

（3）直流變直流DC-DC：一般通過直流斬波電路實現，也叫斬波電路

（4）交流變交流AC-AC：可以是電壓或電力的變換，一般稱作交流電力控制

3 電力電子技術分類：分爲電力電子器件製造技術和變流技術。

4、相控方式;對晶閘管的電路的控制方式主要是相控方式

5、斬空方式：與晶閘管電路的相位控制方式對應，採用全空性器件的電路的主要控制方式爲脈衝寬度調製方式。相對於相控方式可稱之爲斬空方式。

第2章 電力電子器件

1 電力電子器件與主電路的關係

（1）主電路：電力電子系統中指能夠直接承擔電能變換或控制任務的電路。

（2）電力電子器件：指應用於主電路中，能夠實現電能變換或控制的電子器件。廣義可分爲電真空器件和半導體器件。

2 電力電子器件一般特徵：1、處理的電功率小至毫瓦級大至兆瓦級。2、都工作於開關狀態，以減小本身損耗。3、由電力電子電路來控制。4、安有散熱器

3 電力電子系統基本組成與工作原理

（1）一般由主電路、控制電路、檢測電路、驅動電路、保護電路等組成。

（2）檢測主電路中的信號並送入控制電路，根據這些信號並按照系統工作要求形成電力電子器件的工作信號。

（3）控制信號通過驅動電路去控制主電路中電力電子器件的導通或關斷。

（4）同時，在主電路和控制電路中附加一些保護電路，以保證系統正常可靠運行。 4 電力電子器件的分類

根據控制信號所控制的程度分類

（1）半控型器件：通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷的電力電子器件。如SCR晶閘管。

（2）全控型器件：通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷的電力電子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。

（3）不可控器件：不能用控制信號來控制其通斷的電力電子器件。如電力二極管。 根據驅動信號的性質分類

（1）電流驅動型器件：通過從控制端注入或抽出電流的方式來實現導通或關斷的電力電子器件。如SCR、GTO、GTR。

（2）電壓驅動型器件：通過在控制端和公共端之間施加一定電壓信號的方式來實現導通或關斷的電力電子器件。如MOSFET、IGBT。

根據器件內部載流子參與導電的情況分類

（1）單極型器件：內部由一種載流子參與導電的器件。如MOSFET。

（2）雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參數導電的器件。如SCR、GTO、GTR。

（3）複合型器件：有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。如IGBT。 5 半控型器件—晶閘管SCR

晶閘管的關斷工作原理

滿足下面條件，晶閘管才能關斷：

（1）去掉AK間正向電壓；

（2）AK間加反向電壓；

（3）設法使流過晶閘管的電流降低到接近於零的某一數值以下。

晶閘管正常工作時的靜態基本特性

（1）當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通。

（2）當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能導通。

（3）晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用，不論門極觸發電流是否還存在，晶閘管都保持導通。

（4）若要使已導通的晶閘管關斷，只能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於零的某一數值以下。

GTO的結構

（1）GTO與普通晶閘管的相同點：是PNPN四層半導體結構，外部引出陽極、陰極和門極。

（2）GTO與普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件，其內部包含數十個甚至數百個供陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極在器件內部並聯在一起，正是這種特殊結構才能實現門極關斷作用。

GTO的靜態特性

（1）當GTO承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通。

（2）當GTO承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能導通。

（3）GTO導通後，若門極施加反向驅動電流，則GTO關斷，也即可以通過門極電流控制GTO導通和關斷。

（4）通過AK間施加反向電壓同樣可以保證GTO關斷。

2.4.3 電力場效應晶體管MOSFET

（1）電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它是電壓型器件。

（3）當UGS大於某一電壓值UT時，柵極下P區表面的電子濃度將超過空穴濃度，從而使P型半導體反型成N型半導體，形成反型層。

2.4.4 絕緣柵雙極晶體管IGBT

（1）GTR和GTO是雙極型電流驅動器件，其優點是通流能力強，耐壓及耐電流等級高，但不足是開關速度低，所需驅動功率大，驅動電路複雜。

（2）電力MOSFET是單極型電壓驅動器件，其優點是開關速度快、所需驅動功率小，驅動電路簡單。

（3）複合型器件：將上述兩者器件相互取長補短結合而成，綜合兩者優點。

（4）絕緣柵雙極晶體管IGBT是一種複合型器件，由GTR和MOSFET兩個器件複合而成，具有GTR和MOSFET兩者的優點，具有良好的特性。

第3章 整流電路

（1）整流電路定義：將交流電能變成直流電能供給直流用電設備的變流裝置。

2、整流電路主要分類方法有：按組成的器件可分爲不可控、半空、全控三種；按電路結構分爲橋式電路和零式電路；按交流輸入相數分爲單相電路和多相電路，按變壓器二次電流方向是單向雙向可分爲單拍電路和雙拍電路。

3.1.1 單相半波可控整流電路

（1）觸發角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起，到施加觸發脈衝爲止的電角度，稱爲觸發角或控制角。

（2）幾個定義

瞬時u2正半周內出現，因此稱“半波”整流。

② 單相半波可控整流電路：如上半波整流，同時電路中採用了可控器件晶閘管，且交

流輸入爲單相，因此爲單相半波可控整流電路。

3、帶電阻情況：ud2)

、帶阻感負載時

5 電力電子電路的基本特點及分析方法

（1）電力電子器件爲非線性特性，因此電力電子電路是非線性電路。

（2）電力電子器件通常工作於通態或斷態狀態，當忽略器件的開通過程和關斷過程時，可以將器件理想化，看作理想開關，即通態時認爲開關閉合，其阻抗爲零；斷態時認爲開關斷開，其阻抗爲無窮大。

3.1.2 單相橋式全控整流電路

帶電阻負載的工作情況

1、單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的波形圖

範圍是π

（3）全波整流

在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負載，因此該電路爲全波整流。

（4）直流輸出電壓平均值

Ud1

2U2sintd(t)22U21cos1cos0.9U222

（5）負載直流電流平均值

IdUd22U21cosU1cos0.92

RR2R2

（6）晶閘管參數計算

篇二：電力電子教材知識點全書總結

《電力電子技術》 期末複習題

第1章 緒 論

1 電力電子技術定義：是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，是應用於電力領域的電子技術，主要用於電力變換。

2 電力變換的種類

（1）交流變直流AC-DC：整流

（2）直流變交流DC-AC：逆變

（3）直流變直流DC-DC：一般通過直流斬波電路實現

（4）交流變交流AC-AC：一般稱作交流電力控制

3 電力電子技術分類：分爲電力電子器件製造技術和變流技術。

第2章 電力電子器件

1 電力電子器件與主電路的關係

（1）主電路：指能夠直接承擔電能變換或控制任務的電路。

（2）電力電子器件：指應用於主電路中，能夠實現電能變換或控制的電子器件。

2 電力電子器件一般都工作於開關狀態，以減小本身損耗。

3 電力電子系統基本組成與工作原理

（1）一般由主電路、控制電路、檢測電路、驅動電路、保護電路等組成。

（2）檢測主電路中的`信號並送入控制電路，根據這些信號並按照系統工作要求形成電力電子器件的工作信號。

（3）控制信號通過驅動電路去控制主電路中電力電子器件的導通或關斷。

（4）同時，在主電路和控制電路中附加一些保護電路，以保證系統正常可靠運行。

4 電力電子器件的分類

根據控制信號所控制的程度分類

（1）半控型器件：通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷的電力電子器件。如SCR晶閘管。

（2）全控型器件：通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷的電力電子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。

（3）不可控器件：不能用控制信號來控制其通斷的電力電子器件。如電力二極管。

根據驅動信號的性質分類

（1）電流型器件：通過從控制端注入或抽出電流的方式來實現導通或關斷的電力電子器件。如SCR、GTO、GTR。

（2）電壓型器件：通過在控制端和公共端之間施加一定電壓信號的方式來實現導通或關斷的電力電子器件。如MOSFET、IGBT。

根據器件內部載流子參與導電的情況分類

（1）單極型器件：內部由一種載流子參與導電的器件。如MOSFET。

（2）雙極型器件：由電子和空穴兩種載流子參數導電的器件。如SCR、GTO、GTR。

（3）複合型器件：有單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件。如IGBT。

5 半控型器件—晶閘管SCR

晶閘管的結構與工作原理

晶閘管的雙晶體管模型

將器件N1、P2半導體取傾斜截面，則晶閘管變成V1-PNP和V2-NPN兩個晶體管。

晶閘管的導通工作原理

（1）當AK間加正向電壓EA，晶閘管不能導通，主要是中間存在反向PN結。

（2）當GK間加正向電壓EG，NPN晶體管基極存在驅動電流IG，NPN晶體管導通，產生集電極電流Ic2。

（3）集電極電流Ic2構成PNP的基極驅動電流，PNP導通，進一步放大產生PNP集電極電流Ic1。

（4）Ic1與IG構成NPN的驅動電流，繼續上述過程，形成強烈的負反饋，這樣NPN和PNP兩個晶體管完全飽和，晶閘管導通。

晶閘管是半控型器件的原因

（1）晶閘管導通後撤掉外部門極電流IG，但是NPN基極仍然存在電流，由PNP集電極電流Ic1供給，電流已經形成強烈正反饋，因此晶閘管繼續維持導通。

（2）因此，晶閘管的門極電流只能觸發控制其導通而不能控制其關斷。

晶閘管的關斷工作原理

滿足下面條件，晶閘管才能關斷：

（1）去掉AK間正向電壓；

（2）AK間加反向電壓；

（3）設法使流過晶閘管的電流降低到接近於零的某一數值以下。

晶閘管正常工作時的靜態特性

（1）當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通。

（2）當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能導通。

（3）晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用，不論門極觸發電流是否還存在，晶閘管都保持導通。

（4）若要使已導通的晶閘管關斷，只能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於零的某一數值以下。

GTO的結構

（1）GTO與普通晶閘管的相同點：是PNPN四層半導體結構，外部引出陽極、陰極和門極。

（2）GTO與普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件，其內部包含數十個甚至數百個供陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極在器件內部並聯在一起，正是這種特殊結構才能實現門極關斷作用。

GTO的靜態特性

（1）當GTO承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通。

（2）當GTO承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能導通。

（3）GTO導通後，若門極施加反向驅動電流，則GTO關斷，也即可以通過門極電流控制GTO導通和關斷。

（4）通過AK間施加反向電壓同樣可以保證GTO關斷。

2.4.3 電力場效應晶體管MOSFET

（1）電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它是電壓型器件。

（3）當UGS大於某一電壓值UT時，柵極下P區表面的電子濃度將超過空穴濃度，從而使P型半導體反型成N型半導體，形成反型層。

2.4.4 絕緣柵雙極晶體管IGBT

（1）GTR和GTO是雙極型電流驅動器件，其優點是通流能力強，耐壓及耐電流等級高，但不足是開關速度低，所需驅動功率大，驅動電路複雜。

（2）電力MOSFET是單極型電壓驅動器件，其優點是開關速度快、所需驅動功率小，驅動電路簡單。

（3）複合型器件：將上述兩者器件相互取長補短結合而成，綜合兩者優點。

（4）絕緣柵雙極晶體管IGBT是一種複合型器件，由GTR和MOSFET兩個器件複合而成，具有GTR和MOSFET兩者的優點，具有良好的特性。

IGBT的結構和工作原理

（1）IGBT是三端器件，具有柵極G、集電極C和發射極E。

（2）IGBT由MOSFET和GTR組合而成。

第3章 整流電路

（1）整流電路定義：將交流電能變成直流電能供給直流用電設備的變流裝置。

3.1.1 單相半波可控整流電路

（4）觸發角：

從晶閘管開始承受正向陽極電壓起，到施加觸發脈衝爲止的電角度，稱爲觸發角或控制角。

（7）幾個定義

① “半波”整流：改變觸發時刻，ud和id波形隨之改變，直流輸出電壓ud爲極性不變但瞬時值變化的脈動直流，其波形只在u2正半周內出現，因此稱“半波”整流。

② 單相半波可控整流電路：如上半波整流，同時電路中採用了可控器件晶閘管，且交流輸入爲單相，因此爲單相半波可控整流電路。

電力電子電路的基本特點及分析方法

（1）電力電子器件爲非線性特性，因此電力電子電路是非線性電路。

（2）電力電子器件通常工作於通態或斷態狀態，當忽略器件的開通過程和關斷過程時，可以將器件理想化，看作理想開關，即通態時認爲開關閉合，其阻抗爲零；斷態時認爲開關斷開，其阻抗爲無窮大。

3.1.2 單相橋式全控整流電路

帶電阻負載的工作情況

（1）單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的原理圖

① 由4個晶閘管（VT1 ~VT4）組成單相橋式全控整流電路。

② VT1 和VT4組成一對橋臂，VT2 和VT3組成一對橋臂。

（2）單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的波形圖

① 0~：

VT1 ~VT4未觸發導通，呈現斷態，則ud0、id0、i20。 uVT1uVT4u2，uVT1uVT41u2。 2

② ~：

在角度時，給VT1 和VT4加觸發脈衝，此時a點電壓高於b點，VT1 和VT4承受正向電壓，因此可靠導通，

uVT1uVT40。

電流從a點經VT1 、R、VT4流回b點。

udu2，i2id，形狀與電壓相同。

③ ~()：

電源u2過零點，VT1 和VT4承受反向電壓而關斷，uVT1uVT41。 u2（負半周）2同時，VT2 和VT3未觸發導通，因此ud0、id0、i20。 ④ ()~2：

在()角度時，給VT2 和VT3加觸發脈衝，此時b點電壓高於a點，VT2 和VT3承受正向電壓，因此可靠導

通，uVT2uVT30。

VT1 陽極爲a點，陰極爲b點；VT4 陽極爲a點，陰極爲b點；因此uVT1uVT4u2。 電流從b點經VT3 、R、VT2流回b點。

udu2，i2id。

（3）全波整流

在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負載，因此該電路爲全波整流。

（4）直流輸出電壓平均值

122U21cos1cos0.9U2 22

（5）負載直流電流平均值

IdUd2U2sintd(t)Ud22U21cosU1cos0.92 RR2R2

（6）晶閘管參數計算

① 承受最大正向電壓：1(2U2) 2

② 承受最大反向電壓：2U2

③ 觸發角的移相範圍：0時，Ud0.9U2；180o時，Ud0。因此移相範圍爲180o。 ④ 晶閘管電流平均值：VT1 、VT4與VT2 、VT3輪流導電，因此晶閘管電流平均值只有輸出直流電流平均值的一半，即IdVTU1cos1。 Id0.452

2R2

帶阻感負載的工作情況

（1）單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的原理圖

（2）單相橋式全控整流電路帶

阻感負載時的波形圖

分析時，假設電路已經工作於穩態下。 假設負載電感很大，負載電流不能突變，使負載電流id連續且波形近似爲一水平線。 ① ~：

在角度時，給VT1 和VT4加觸發脈衝，此時a點電壓高於b點，VT1 和VT4承受正向電壓，因此可靠導通，

uVT1uVT40。

電流從a點經VT1 、L、R、VT4流回b點，udu2。 id爲一水平線，iVT1,4idi2。 VT2 和VT3爲斷態，iVT2,30