第一章
电力电子技术的概念
根据电力电子器件的特性、采用一种有效的静态变换和控制方法，将一种电能形式转换为另一种电能形式的技术。
电力电子功率变换的分类 AC/DC 变换 整流器 DC/AC 变换 逆变
有源逆变 DC/AC 变换时，交流输出与电网相连。
无源逆变 DC/AC 变换时，交流输出直接与负载相连 。 AC/AC 变换 变频器 ]
DC/DC 变换 直流斩波 第二章
功率半导体器件分类
不可控型: 功率二极管:导通和关断均由电路潮流决定。
半可控型: 晶闸管:在器件在承受正向电压时，由控制信号控制器件的导通，而关断状态由电路潮流决定。
全控型: 可控开关 :由控制信号控制器件的导通和关断。 绝缘栅双极晶体管（IGBT ） 门极可关断晶闸管（GTO ） 电力场效应晶体管（MOSFET ） 双极结型晶体管（BJT ） ?
绝缘栅门极换流晶闸管（IGCT ）
二极管的工作原理、特性和分类
当功率二极管承受正向电压时，它的正向导通压降很小，大约在1V 左右。 当功率二极管承受反向电压时，只有极小的漏电流可通过该器件。 正向平均电流IF （AV ）
设正弦半波电流的峰值为Im ，则额定电流为:
()
I 1I sin ()2m
F AV m I td t π
ωωπ
π
==
?
额定电流有效值为：
I 2
m F I =
=
）
某电流波形的有效值与平均值之比为这个电流的波形系数:
f K =电流有效值电流平均值()F F AV I 1.57
I 2f K π==≈
额定电流IF(AV)=100A 的电流功率二极管，其额定电流有效值IF =Kf IF(AV)=157A 。
正向压降UF
几种常用的功率二极管 肖特基二极管
快恢复二极管 工频二极管
晶闸管的工作原理、特性、分类和选型（电流有效值、波形系数、额定电压和额定电流） 晶闸管承受正向电压时，在门极注入正向脉冲电流可将它触发导通。 |
晶闸管一旦开始导通，门极就失去控制作用。不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。
通过外电路使阳极电流反向，并且降到接近于零的某一数值，可使已导通的晶闸管关断。 晶闸管通过电源电压的正半波控制其导通。当晶闸管电流开始反向时，电源电压变负，晶闸管所承受的电压也同时反向。理想晶闸管将会使其电流在t=T/2后立即变为0 。 波形如图所示。
额定电压U R
选用晶闸管时，应使其额定电压为正常工作电压峰值UM 的2~3倍，以作为安全裕量。 U R =(2~3)U M
根据所使用具体电流波形来计算出允许使用的电流平均值选用晶闸管时，设三相工频半波电流峰值为Im 时的波形，通态平均电流为：
()
I 1I sin ()2m
T AV m I td t π
ωωπ
π
==
?
，
正弦半波电流有效值为：
20
I 1(I sin )()22m m I t d t π
ωωπ
=
=
?
晶闸管有效值与通态平均电流的比值为：
()
AV I 1.57
I 2
T π
=
≈
有效值与平均值的比为(波形系数)：
()
1.57f d T AV I K I I =≈
实际电路中，由于晶闸管的热容量小，过载能力低，因此在实际选择时，一般取~2倍的安全系数，故在给定晶闸管的额定电流后，可计算出该晶闸管的任意波形时允许的电流平均值为：
()1.57(1.5~2)T AV d f
I I K =
半导体功率器件开关能量损耗的计算
1
1cos ???=I U P
()()01
()
2s c on c off d s P U I f t t =+
|
可控开关的理想特性描述
① 关断时，不论正、反向阻断电压有多高，都没有电流流过该器件。 ② 导通时，压降为零，此时可传导任意大的电流。
③ 该器件一旦被触发，立即从导通状态到关断状态，反之亦然。 ④ 该器件只需很小的电流就能触发。
BJT 、达林顿管、MOSFET 、GTO 和IGBT 的基本原理 IGBT
像MOSFET 一样，IGBT 的输入阻抗高，只需很小的能量来开关器件。 如同BJT 一样，即使当它承受较高电压时，它的导通压降也很小。 、
与GTO 类似，IGBT 能够被设计承受一定的反向压降。
IGBT 的耐压可以做得较高，最大允许电压UCEM 可达4500V 以上。
第三章
似稳态过程的概念
电力电子技术的应用中非正弦的稳态运行过程。
网络换流整流器单相桥路：视在功率，有功功率，畸变功率和谐波
S=UI=UId απcos 22d UI P = απ
sin 221d UI Q =
2
122Q P S D --= d I U D ?-=2
81π
畸变功率与控制角a 无关，但在电压、电流中产生以下特征频率分量: @
网络电流: n = 1,3,5,7,9,11, 输出电压: m = 0,2,4,6,8,
网络换流整流器三相桥路：视在功率，有功功率，畸变功率和谐波
交流侧总电流i s 和对应的基波电流有效值i s1分别为：
d s I I 3
2
= d s I I π321= 2122Q P S D --= d s UI UI S 23== απ
cos 2
3
d UI P =
απ
sin 2
31d UI Q =
2
9
12π
-
=d UI D
此处的畸变功率与控制角a 无关
① 与单相整流桥路相同，但没有3及3的倍数次谐波 n = 1，5，7，11，13，17，19……
② ~ ③ 直流电压中的谐波
m = 0，6，12，18……
直流电流的谐波次数：
m = k×p，k = 0,1,2,3,
交流侧电流中的谐波次数
n = k×p±1，k=1,2,3,…
以上各式中，p为每周期的脉冲次数。
稳态下的非正弦波形：THD，PF, DPF，浪涌（峰值）系数的计算]
电流的总谐波含有量为：
∑≠
??
?
?
?
?
?
=
-
?
=
?
=
1
2
1
1
2
1
2
1
100
100
100
%
h s
sh
s
s
s
s
dis
i I
I
I
I
I
I
I
THD
浪涌系数:电流峰值和电流有效值的比值
s
peak
s
I
I
.
=
非正弦量的功率因数（PF）: PF=P/S
1
1
11
cos
cos
s s s
s s s
U IφI
PFφ
V I I
==
位移功率因数（DPF ): DPS=cos j1
非正弦电流条件下的功率因数:
1s
s
I
PF DPF
I
=
傅立叶级数的展开方法，及其在谐波分析中的应用（基波和谐波的表达式、幅值、有效值的计算）
方波：
??
?
??
?
+
+
+
=L
)
5
sin(
5
1
)
3
sin(
3
1
)
sin(
4
)(t
t
t
A
t
fω
ω
ω
π
@
第四章
单相桥式二极管整流电路Ls=0 的波形和计算(输
出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波
分量、谐波分量、功率因数）.
s s U
U U 9.02π
2
0d ==
Is=Id
d d s I I I 9.022
1==
π
为奇数 为偶数
01
h h /h I I s sh ???=
谐波总畸变率为：THD=%
i s1波形曲线与u s 波形同相位: DPF=
)
9.0I I 1
==s
s DPF
PF 右图所示单相二极管整流电路，L s 为零，直流侧为恒定电流，Id =10A 。试计算负载所吸收的平均功率。
若u s 为正弦电压曲线， U s = 120V ，频率50Hz ；
若us 为下图所示的矩形波。
(1) us 为正弦电压曲线，U s = 120V ， Ud ==108V Pd =UdId =1080W
(2) 根据整流电路的工作原理可知，直流输出电
压波形如图所示，所求平均电压和负载吸收的功率分别为：
()()V U d 33.1333
2200180600120200=?=???+??=
)
W
I U P d d d 3.1333==
单相桥式二极管整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压） 换流：电流从一个二极管转到另一个二极管的过程。 换流重叠角:换流时间所对应的电角度用符号r 表示
单相半波：s
d
s U I L 21cos ωγ-
=
s U U 45.0d0= d s
d I L A U π
22π
ωγ
=
=
?
d π
245.0I L U U s
s d ω-
=
单相全波
d s s
I U L 221cos ωγ-
= π
29.0π
d
s d0d I L U A U U s ωγ-
=-
= 【
分析图中电路的换流基本过程，其中us 为正弦电压曲
线，Id = 10A 。
Us =120V ，频率50Hz ，Ls =0，计算Ud 和平均功率Pd ； Us = 120V ，频率50Hz ，Ls =5mH ，计算g 、
Ud 和Pd ；
(1) Ls = 0
V U U s d 5412045.029.0=?==W I U P d d d 5401054=?==
(2)Ls =5mH
9074
.0120
210
105502121cos 3=?????-=-=-πωγs d
s U I L r = °
V
I L U U d s s d 5.5110210550212045.0245.03
=????-?=-=-π
ππωW I U P d d d 515105.51=?==
三相桥式二极管整流电路Ls=0 的波形和计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、
基波分量、谐波分量、功率因数）.
【
六脉动整流电路
直流电压由6个线电压的部分区间所形成，每个二极管导通120°
LL LL LL
π/6π/6d035.12π
3
)(d cos 23/π1U U t t U U ===?-ωω U U d 34.20=
线电流is 的有效值d d s 816.032I I I ==
i s 的基波分量is1的有效值为: d d s178.06π
1I I I == i s1与相电压u s 同相位,所以： DPF=
h I I h 1
s s =
h = 5，7，11，13，… 955.0π3
PF ==
; 三相桥式二极管整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压）
LL
d
s 221cos U I L ωγ-
=
d s d
s d π
3
3
/πI L I L U ωω=
=
? d s LL d d0d π
3
35.1I L U U U U ω-=?-=
第五章
单相全控桥整流电路Ls=0 （纯电阻负载、阻感负载、反电动势负载）的波形和计算(输出电压、交流侧电流有效值、谐波表达式、基波分量、谐波分量、功率因数）
s
s s d U U t d t U U 9.02
2)(sin 21
0==
?=
?
π
ωωπ
π
α
απ
ωωπα
παcos 9.0cos 2
2)(sin 21
s s s d U U t d t U U ==
?=
?
+)cos 1(9.00ααα-=-=?s d d d U U U U
交流有效值等于对应的直流电流: Is =I d
d d s I I I 9.022
1==π
h I I s sh 1=
]
位移功率因数为：DPF=cos
=cosa
αcos 9.01
==
DPF I I PF s
s 单相全控桥整流电路Ls>0 的波形和计算(换相重叠角、输出电压）
s
d
s U I L 22cos )cos(ωαγα-
=+ π
ωπ
γ
γd
s d I L A U 2=
=
?
d s s d I L U U ωπ
α2
cos 9.0-
=
已知图中，交流电的额定电压为230V ，工作频率为50Hz ，线路电感Ls 上的压降为额定电压的5%，线路的传输容量S=5kVA 、控制角a=30o 、有功消耗为3kW 。试计算在额定输入电压下的换流重叠角r 和Ud 各为多少
根据已知条件，求得线路电流的额定值为
A U S I s s 74.21230
5000===
!
系统等效阻抗的模数为：Zb=Us /Is=欧
线路的等效电感为：Ls=·Zb /w=
根据d s s d I L U U ωπ
α2
cos 9.0-=
整流器吸收的有功功率为：
kW I L I U I U P d s d s d d 32cos 9.02
=-==ωπ
α
将已知条件代入上式中得：
032.10714236.6402=+-d d I I Id=
将Id=分别代入
s
d s U I L 22cos )cos(ωαγα-
=+ d s s d I L U U ωπα2
cos 9.0-=
解得：r= Ud =
'
有源逆变产生的原理和条件，逆变失败的原因及其防止措施。 条件：
①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压； ②要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d 为负值。
逆变失败的原因 ：
逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。 整流电路多重化的目的
一是可以使装置总体的功率容量大
二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰 |
三是提高功率因素
第六章
直流斩波的基本概念、基本的斩波电路类型
利用一个或多个开关将某个直流电压等级转换成另一个电压等级。 降压斩波器―Buck 斩波电路 升压斩波器―Boost 斩波电路
降压/升压斩波器―Buck-Boost 斩波电路 Cúk 斩波器 全桥斩波器
￥
降压斩波电路的工作原理和计算
￥
在开关闭合期间，图中的二极管变为反向偏置，此时，输入电源将能量送到负载和电感中。 在开关断开时，电感中的电流则经过二极管将它所储存的能量转移到负载中。
)()(00on s on d t T U t U U -?=?-
D
T t U U
s
on
d ==0 升压斩波电路的工作原理和计算
当开关器件处于导通状态时，电源将能量传送到电感中；当开关器件处于断开状态时，电源和电感同时都向输出部分提供能量。
0)(0=-+off d on d t U U t U D
T T U U
off s d
-==
110
升降压斩波电路的工作原理和计算
当开关闭合时，电感从电源得到能量，此时二极管由于反偏而处于截止状态；
—
当开关断开时，储存在电感中的能量转移到输出负载之中，而电源此时并不提供任何能量给负载。
由D
T
T
U
U
off
s
d
-
=
=
1
1
与
D
T
t
U
U
s
on
d
=
=
可得D
D
U
U
d
-
=
1
1
)
1(
)
(
=
-
?
-
+
s
s
d
T
D
U
DT
U移项得：D
D
U
U
d
-
=
1
1
第七章
换流方式：
[
熄灭：换流电流不是从一个支路向另一个支路的转移，而是在支路内部终止而变为零。
反馈二极管：负载向直流侧提供反馈能量通道的二极管
续流二极管：使负载电流连续作用的二极管。
控制方式：方波控制方式和PWM控制方式
SPWM波的基本原理、波形，幅值调制比、频率调制比。
控制信号uctr是正弦波，逆变器输出的是幅值和频率均可控的正弦波。
直流–交流逆变电路中的控制信号uctr可以是恒定的或随时间变化，该调制信号的输出是这个调制信号与开关频率恒定的三角波进行比较后产生。
SPWM通过改变占空比实现控制，它不仅可有效的控制平均直流输出电压的幅值，而且还能根据调制信号的频率来控制逆变器的基波输出频率。
trim
ctrm
a U
U
m=
1
f
f
m s
f
=
\
Uctrm：:控制信号峰值
Utrim：三角波信号幅值
f1: 调制频率
f s:三角波utri的频率, 载波频率, 开关频率(Uctrm≤Utrim)
SPWM 波的谐波构成。
PWM 所产生的谐波频率以旁瓣的形式围绕着开关频率及开关频率的倍数附近。 谐波幅值越靠近mf 及其倍数次谐波的位置时，对应的谐波幅值越大。
当频率调制比mf ≤9时，谐波存在的位置与上述情况相同，但谐波幅值与mf 无关。 幅值调制比的选择，超调制的概念和特点。 调制波的幅值大于载波幅值。
在超调制工作方式下基波幅值将不随幅值调制比ma 线性变化。
当SPWM 在ma ≤的线性范围内工作时，其基波分量的幅值与幅值调制比ma 的关系可由下
式确定。)0.1(2
)(10≤=a d a m A m U
m U
在ma >时的超调制中，基波输出电压的幅值应在下面的范围内变化： 2
4)(210d m A d U
U U ?<<π 单相全桥逆变器双极性SPWM 波形，基波幅值和幅值调制比之间的关系和谐波构成。 U 01m = m a U d (m a U d < U 01m < 4U d /π (m a >
h
U U m A h m A 100)
()(=
三相逆变器SPWM 波形，基波和幅值调制比之间的关系和谐波构成(相电压和线电压)。
桥臂输出中基波分量的电压峰值为：
2
)(1d
a
ANm U m U = 基波线电压的有效值为：
)0.1(612.0223)(2311≤≈==
a d a d a AN LL m U m U m U U
d d d LL U U U U 78.062
4231≈=??=
ππ（m a >）
谐波表达式：d LLh U h
U 78.0= h =6k ±1 （k=1,2,3…）
电力电子技术的简介、产品、技术及前沿动态摘要：本文简要地介绍了电力电子技术的内涵、产品；回顾了电力电子技术的发展历程以及主要应用；介绍了我国电力电子技术产业的发展现状以及电力电子技术将来的发展趋势。 关键词：电力电子、电力电子器件、电力电子设备和系统 如今，公认的是“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，因为在保证相同的能源服务水平的前提下, 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。以下将对若干电力电子技术的产品，发展历史，以及前沿技术的现状和未来发展前景进行论述。 一、电力电子技术简介 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,促进了电力电子技术在许多新领域的应用。现在已经进入现代电力电子时代。 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。它包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，与以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于功率变换。 二、电力电子技术的应用及产品 电力电子设备和系统种类繁多、行业应用范围极广，主要包括三大类产品：变频器、电能质量类产品以及电子电源产品。
电力电子技术应用领域十分广泛几乎涉及到国民经济各个工业部门和社会生活各个方面。下面具体说一下其的应用领域。 1、一般工业 工业中大量应用各种交直流电动机。例如，很多交流电机都广泛采用电力电子交直流调速技术来提高调速性能。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。 2、交通运输 电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置；直流斩波器也广泛用于铁道车辆；车辆中的各种辅助电源、蓄电池的充电也应用了电力电子技术；此外，一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。 3、电力系统 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。直流输电其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。此外，近年发展起来的柔性交流输电也是依靠电力电子装置才得以实现的。晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器都是重要的无功补偿装置。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。
大学生电工实训总结 篇一：大学生电工电子实习报告 实习内容及目的：收音机的安装、焊接及调试,让学生了解电子产品的装配过程;掌握电子元器件的识别及质量检验;学习整机的装配工艺;培养动手能力及严谨的工作作风。 辨认测量：①学会了怎样利用色环来读电阻，然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致，再将电阻别在纸上，标上数据，以提高下一步的焊接速度;②学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”，“—”极，③学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数，怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c”的三个管脚;④学会了电容的辨认及读数，“╫”表示元片电容，不分“+”、“—”极;“┥┣+”表示电解电容(注意：电解电容的长脚为“+”，短脚为“—”)。 焊接体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我最大的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。
焊接顺序：①焊接中周，[大学生电工电子实习报告]为了使印刷电路板保持平衡，我们需要先焊两个对角的中周，在焊接之前一定要辨认好中周的颜色，以免焊错，千万不要一下子将四个中周全部焊在上面，这样以后的小元件就不好安装→②焊接电阻，前面我们已经将电阻别在纸上，我们要按R1——R13的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样(检验是否有虚焊)→③焊接电容，先焊接元片电容，要注意上面的读数(要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值，后面的数字表示零的个数)，紧接着就是焊电解电容了，特别要注意长脚是“+”极，短脚是“—”极→④焊接二极管，红端为“+”，黑端为“—”→⑤焊接三极管，一定要认清“e”,“b”,“c”三管脚(注意： [V1，V2，V3，V4]和[V5，V6，V7]按放大倍数从大到小的顺序焊接)→⑥剩下的中周和变压器及开关都可以焊了→⑦最需要细心的就是焊接天线线圈了，用四根线一定要按照电路图准确无误的焊接好→⑧焊接印刷电路板上“”状的间断部分，我们需要用焊锡把它们连接起来→⑨焊接喇叭和电池座。 调试与检测：调试是一个非常艰难而又需要耐心的任务，但是它的目的和意义是十分重大的。我们要通过对收音机的检测与调试，了解一般电子产品的生产调试过程，初步
《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院
实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate
电力电子技术 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使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 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：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>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。要使晶闸由导通变为关断，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。 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) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t
实验一锯齿波同步移相触发电路实验 一、实验目的 (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 三、实验线路及原理 锯齿波同步移相触发电路的原理图如图1-11所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见1-3节和电力电子技术教材中的相关内容。 四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 (1)阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相 触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽度，并比较“3”点电压U3和“6”点电压U6的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围
一、填空题(每空1分，共５０分) 1、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 __大于__ I H。 2、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______智能功率集成电路_________。 3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM __小于__ U BO。 U _，设U2 4、电阻负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_ Fm2 为相电压有效值。 5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差__________120°_______。 6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______下降______。 7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_____________静态均压________________措施。 8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有___Y形和△形___二种方式。 9、抑制过电压的方法之一是用_____储能元件_______吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___同一相_的上、下二个开关元件之间进行。 11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_________________输出电压基波________的幅值。 12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________(一个)较大的负电流__________。 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是_________减小存储时间________________。 14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用___快速恢复__型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为：_____________________维持电流 _______________________。 16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较_____小___的规化值。 17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用____正弦电流有效值___标定。 18、晶闸管的导通条件是：晶闸管______阳极____和阴极间施加正向电压，并在___门极____和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 19、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____。 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UA _____决定。20、晶闸管的派生器件有： __快速晶闸管____ 、 ___双向晶闸管__ 、 ____逆导晶闸管___ 、 __光控晶闸管___等。 21、功率场效应管在应用中的注意事项有： （1）____________过电流保护________，（2）___________过电压保护________，
[电子电路实训总结]电子电路课程实训心得体会【--实习工作总结】 电子电路课程是学习什么的呢？电力电子电路属于强非线性电路系统,下面是带来的电子电路课程实训，希望对大家有帮助。 电子工艺实习是一门技术性很强的技术基础课，也是我们理工科进行工程训练，学习工艺知识，提高综合素质的重要实践环节。从第2周到第5周每周周二下午四个小时来进行这次实习。 实习任务是制作一台万用表，刚开始时我并不清楚电子工艺实习到底要做些什么，以为像以前的金工实习那样这做做那做做。后来得知是自己做一个万用表，而且做好的作品可以带回去。听起来真的很有趣，做起来应该也挺好玩的吧!就这样，我抱着极大的兴趣和玩的心态开始这次的实习旅途。 实习第一天也就是第二周，通过看录像中电子工艺实习的范围与技术，还有录像中老师高-潮的技艺让我艳羡不已，这个下午，我对电子工艺实习有了初步的认识，对电路板，电路元件有了一定的认识，对我接下类的三周的实际操作给予了一定的指导。
第3周也并不是学制作，而是做一些基本工的练习，练习如何用电烙铁去焊接电阻，导线。电烙铁对我来说很陌生，所以我很认真地对待这练习的机会。 我再说说焊接的过程。先将准备好的元件插入印刷电路板规定好的位置上，待电烙铁加热后用烙铁头的刃口上些适量的焊锡，上的焊锡多少要根据焊点的大小来决定。 焊接时，要将烙铁头的刃口接触焊点与元件引线，根据焊点的形状作一定的移动，使流动的焊锡布满焊点并渗入被焊物的缝隙，接触时间大约在3-5秒左右，然后拿开电烙铁。拿开电烙铁的时间，方向和速度，决定了焊接的质量与外观的正确的方法是，在将要离开焊点时，快速的将电烙铁往回带一下，后迅速离开焊点，这样焊出的焊点既光亮，圆滑，又不出毛刺。 在焊接时，焊接时间不要太长，免得把元件烫坏，但亦不要太短，造成假焊或虚焊。焊接结束后，用镊子夹住被焊元件适当用力拔一下，检查元件是否被焊牢。如果发现有松动现象，就要重新进行焊接。 焊接看起来很简单但其中有很多技巧要讲究的，比如说用偏口钳掐导线的力度、焊锡丝的量和在焊的过程中时间都要把握准才行，
课程教案 课程名称：电力电子技术实验 任课教师：张振飞 所属院部：电气与信息工程学院 教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501 教学时间：2017-2018学年第一学期 湖南工学院
课程基本信息
1 P 实验一、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验 一、本次课主要内容 1、晶闸管（SCR）特性实验。 2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。 3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。 4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。 5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。 二、教学目的与要求 1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 三、教学重点难点 1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。 2、难点是各器件对触发信号的要求。 四、教学方法和手段 课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。 五、作业与习题布置 撰写实验报告
2 P 一、实验目的 1、掌握各种电力电子器件的工作特性。 2、掌握各器件对触发信号的要求。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载 电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触 发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得 在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负 载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电 压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07 挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后 调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压 器调节的直流电压源。 实验线路的具体接线如下图所示：
第2章电力电子器件课后复习题 第1部分：填空题 1. 电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制任务的电路。 3. 电力电子器件一般工作在开关状态。 4. 电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成， 由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。 5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控型器件 和全控型器件。 6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型和电压驱动型。 7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。其 反向恢复时间较长，一般在5μs以上。 10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在5μs以下。 11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。 12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论是否触发，晶闸管都不会导 通；承受正向电压时，仅在门极正确触发情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通， 门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。 13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取 为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。 14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管刚从断态转入通态并移除 触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的称为2~4 倍。 15.晶闸管的派生器件有：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。 高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。 17.双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 18.逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。 19. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触 发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。
四种电力变换:①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）。晶闸管的导通条件：晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。 晶闸管关断条件是：（1）晶闸管承受反向电压时，无论门极是否触发电流，晶闸管都不会导通；(2)当晶闸管承受正向电压时，反在门极有触发电流，晶闸管都不会导通；(3)晶闸管一旦导通，门极就是去控制作用；(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一下。 晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。 单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d和I d的计算公式， 要求能画出在α角下的U d，I d及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d和I d计算公式 要求能画出在α角下的U d,I d，U vt1及I2的波形(参图3-6); 三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点 A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并括出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o D) U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV）及额定电压U tn的确定 三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个共阳极组的，且不能为同一相得晶闸管。 2）对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按V T1-V T2-V T3-V T4-V T5-V T6的顺序，相位一次差60 o；共阴极组V T1,V T3,V T5的脉冲依次差120 o，共阴极组V T4,V T6,V T2也依次差120 o；同一相得上下两个桥臂，即V T1与V T4，V T3与V T6，V T5与V T2，脉冲相差180o 3）整流输出电压U d一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4）在整流电路合闸启动过程种或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证导通的两个晶闸管均有脉冲。为此可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o（一般取80~100o），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，连个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20~30 o,称为双脉冲触发。 5）α=0 o时晶闸管承受最大正、反向电压的关系是根号6Uα 有源逆变：当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源是，称为有源逆变。 逆变条件：1）要有直流电动势，其极性和晶闸管的到导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。 2）要求晶闸管的控制角α大于π/2，使U d为负值。 有源逆变失败：逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶体管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败。 有源逆变失败原因： 1）触发电路工作不可靠，不能适时，准确的给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失，脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。 2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通时，器件不能导通，造成逆变失败。 3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失，由于直流电动势Em的存在，晶闸管仍可导通，此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的电压，因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。 4）换相的裕量角不足，引起换相失败，应考虑变压器漏抗引起重叠角，对逆变电路换相的影响。
大学生电工实训总结报告 篇一：大学生电工电子实习报告 实习内容及目的：收音机的安装、焊接及调试,让学生了解电子产品的装配过程;掌握电子元器件的识别及质量检验;学习整机的装配工艺;培养动手水平及严谨的工作作风。 辨认测量：①学会了怎样利用色环来读电阻，然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致，再将电阻别在纸上，标上数据，以提升下一步的焊接速度;②学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”，“—”极，③学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数，怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c” 的三个管脚;④学会了电容的辨认及读数，“╫”表示元片电容，不分“+”、“—”极;“┥┣+”表示电解电容(注意：电解电容的长脚为“+”，短脚为“—”)。 焊接体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。 焊接顺序：①焊接中周，[大学生电工电子实习报告]为了使印刷电路板保持平衡，我们需要先焊两个对角的中周，在焊接之前一定要辨认好中周的颜色，以免焊错，千万不要一下子将四个中周全部焊在上面，这样以后的小元件就不好安装→②焊接电阻，前面我们已经将电阻别在纸上，我们要按R1——R13的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样(检验是否有虚焊)→③焊接电容，先焊接元片电容，要注意上面的读数(要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值，后面的数字表示零的个数)，紧接
2.1 试说明功率二极管的主要类型及其主要工作特点。 2.2 人们希望的可控开关的理想特性有哪些？ 2.3 阅读参考文献一，说明常用功率半导体器件的性能特点及其一般应用场合。 2.4 说明MOSFET和IGBT驱动电路的作用、基本任务和工作特点。 3.1 什么是半波整流、全波整流、不控整流、半控整流、全控整流、相控整流？ 3.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流移位因数（基波功率因素）和整流输入功率因数？ 3.3 简述谐波与低功率因数（电力公害）的危害，并说明当前抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。 4.1 画出降压换流器（Buck电路）的基本电路结构，简要叙述其工作原理，并根据临界负载电流表达式说明当负载电压VO和电流IO一定时，如何避免负载电流断续。 4.2 画出升压换流器（Boost电路）的基本电路结构，推证其输入/输出电压的变压比M表达式，说明Boost电路输出电压的外特性。 4.3 画出升降压换流器（Buck-Boost电路）的基本电路结构，说明电路工作原理，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 4.4 画出丘克换流器（Cuk电路）的基本电路结构，说明电路工作原理及主要优点，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 5.1 正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？幅值调制率ma和频率调制率mf的定义是什么？ 5.2 逆变器载波频率fs的选取原则是什么？ 5.3 简要说明逆变器方波控制方式与PWM控制方式的优缺点。 5.4 画出三相电压型逆变器双极性驱动信号生成的电路原理图，指出图中各变量的含义，简要叙述其工作原理。 6.1 柔性交流输电系统（FACTS）的定义是什么？FACTS控制器具有哪些基本功能类型？ 6.2 什么是高压直流输电（HVDC）系统？轻型高压直流输电系统在哪些方面具有良好的应用前景？ 6.3 晶闸管控制电抗器（TCR）的基本原理是什么？晶闸管触发控制角α<90°与α=90°两种情况下等效电抗是否相等，为什么？ 6.4 作图说明静止无功发生器（SVG）的工作原理与控制方式，分析其与5.4节所述三相逆变器的异同点？ 6.5 简要说明有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）的基本功能和系统组成？ 6.6 阅读参考文献三，简要说明当前在风力发电技术领域中运用的储能技术、输电技术以及滤波与补偿技术？
电力电子技术复习题库 第二章： 1.使晶闸管导通的条件是什么？ ①加正向阳极电压；②加上足够大的正向门极电压。 备注：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流。 2.由于通过其门极能控制其开通，但是不能控制其关断，晶闸管才被称为（半控型）器件。 3.在电力电子系统中，电力MOSFET通常工作在（A）状态。 A. 开关 B. 放大 C. 截止 D. 饱和 4.肖特基二极管（SBD）是（A）型器件。 A. 单极 B. 双极 C. 混合 5.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度可以分为： ①不可控器件；②半控型器件；③全控型器件 6.下列电力电子器件中，（C）不属于双极型电力电子器件。 A. SCR B. 基于PN结的电力二极管 C. 电力MOSFET D. GTR 7.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件（电力二极管除外）分为（电流驱动型）和（电压驱动型）两类。 8.同处理信息的电子器件类似，电力电子器件还可以按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为（单极性器件）、（双极型器件）和（复合型器件）。 9.（通态）损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。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。（填“通态”、“断态”或“开关”） 10.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。 11.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，肖特基二极管（SBD）属于（不可控）型器件。 12.型号为“KS100-8”的晶闸管是（双向晶闸管）晶闸管，其中“100”表示（额定有效电流为100A），“8”表示（额定电压为800V）。 13.型号为“KK200-9”的晶闸管是（快速晶闸管）晶闸管，其中“200”表示（额定有效电流为200A），“9”表示（额定电压为900V）。 14.单极型器件和复合型器件都是（电压驱动）型器件，而双极型器件均为（电流驱动）型器件。（填“电压驱动”或“电流驱动”）
电力电子技术实验总结 随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现电能变换与控制的技术——电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活的各个领域，有着极其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。 本学期实验课程共进行了四个实验。包括单结晶体管触发电路实验，单相半波整流电路实验，三相半波有源逆变电路实验，单相交流调压电路实验. 单结晶体管触发电路实验 实验目的 (1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 (2)掌握单结晶体管触发电路的基本调试步骤。 实验线路及原理单结晶体管触发电路利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和rc充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路。v6为单结晶体管，其常用型号有 bt33和bt35两种，由等效电阻v5和c1组成rc充电回路，由c1-v6-脉冲变压器原边组成电容放电回路，调节rp1电位器即可改变c1充电回路中的等效电阻，即改变电路的充电时间。由同步变压器副边输出60v的交流同步电压，经vd1半波整流，再由稳压管v1、v2 进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过r7及等效可变电阻v5向电容c1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压up时，v6导通，电容通过脉冲变压器原边迅速放电，同时脉冲变压器副边输出触发脉冲；同时由于放电时间常数很小，c1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压uv，使得v6重新关断，c1再次被充电，周而复始，就会在电容c1两端呈现锯齿波形，在每次v6导通的时刻，均在脉冲变压器副边输出触发脉冲；在一个梯形波周期内，v6可能导通、关断多次，但对晶闸管而言只有第一个输出脉冲起作用。电容c1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节rp1电位器改变c1的充电时间，控制第一个有效触发脉冲的出现时刻，从而实现移相控制。 实验内容 (1)单结晶体管触发电路的调试。 (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。 单相半波整流电路实验 实验目的 1、熟悉强电实验的操作规程； 2、进一步了解晶闸管的工作原理； 3、掌握单相半波可控整流电路的工作原理。 4、了解不同负载下单相半波可控整流电路的工作情况。 实验原理 1、晶闸管的工作原理晶闸管的双晶体管模型和内部结构如下：晶闸管在正常工作时，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。当承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值一下。 2.单相半波可控整流电路（电阻性负载） 2.1电路结构若用晶闸管t替代单相半波整流电路中的二极管d，就可以得到单相半波可控整流电路的主电路。变压器副边电压u2为50hz正弦波，负载 rl为电阻性负载。 三相半波有源逆变电路实验 实验目的 1、掌握三相半波有源逆变电路的工作原理，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。
电力电子技术实验指导书 河南机电职业学院 2010年4月
学生实验守则 一、学生进入实验室必须服从管理，遵守实验室的规章制度。保持实验室的安静和整洁，爱护实验室的一切设施，不做与实验无关的事情。 二、实验课前要按照教师要求认真预习实验指导书，复习教材中于实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的在理论知识，同时写出实验预习报告，并经教师批阅后方可进行实验。 三、实验课上要遵守操作规程，线路连接好后，先自行检查，后须经指导教师检查后，才可接通电源进行实验。如果需更改线路，也要经过教师检查后才能接通电源继续实验。 四、学生实验前对实验所用仪器设备要了解其操作规程和使用方法，实验过程中按照要求记录实验数据。实验中有仪器损坏情况，应立即报告指导教师检查处理。凡因不预习或不按照使用方法误操作而造成设备损坏后，除书面检查外，还要按照规定进行赔偿。 五、注意实验安全，不要带电连接、更改或拆除线路。实验中遇到事故应立即关断电源并报告教师处理。 六、实验完成后，实验数据必须经教师签阅后，方可拆除实验线路。并将仪器、设备、凳子等按照规定放好，经教师同意后方可离开实验室。 七、实验室仪器设备不能擅自搬动、调换，更不能擅自带出实验室。 八、因故缺课的同学可以向实验室申请一次补做机会。无故缺课、无故迟到十五分钟以上或者早退的不予补做，该实验无成绩。
第一章电力电子技术实验的基本要求 和安全操作说明 《电子电力技术》是电气工程及其自动化、自动化等专业的三大电子技术基础课程之一，课程涉及面广，内容包括电力、电子、控制、计算机技术等。而实验环节是该课程的重要组成部分，通过实验，可以加深对理论的理解，培养和提高动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。 1-1 实验的特点和要求 电力电子技术实验的内容较多、较新，实验系统也比较复杂，系统性较强。理论教学是实验教学的基础，要求学生在实验中应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实验来验证理论，促进理论和实际相结合，使认识不断提高、深化。通过实验，学生应具备以下能力： （1）掌握电力电子变流装置的主电路、触发和驱动电路的构成及调试方法，能初步设施和应用这些电路； （2）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法； （3）能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题； （4）能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。 1-2 实验前的准备 实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置。因此，实验前应做到： (1)复习教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。 (2)阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。 (3)写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。 (4)进行实验分组，一般情况下，电力拖动自动控制系统实验的实验小组为每组2～3人。 1-3 实验实施 在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点： (1)实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。 (2)指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。 (3)按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。 (4)按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路，后控制电路；先串联，后并联。在进行调速系统实验时，也可由2人同时进行主电路和控制电路的接线。 (5)完成实验系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
电力电子技术习题集 习题一 1.试说明什么是电导调制效应及其作用。 2.晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？ 晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？ 3.有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？ 4.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为 I m，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额 定电流100A的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d各位多少？ (f) 图1-30 习题1-4附图 5.在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管 充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E=50V；L=0.5H；R=0.5?; I L=50mA（擎住电流）。
图1-31习题1-5附图图1-32习题1-9附图 6.为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO却可 以？ 7.GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号 有哪些异同？ 8.试比较GTR、GTO、MOSFET、IGBT之间的差异和各自的优缺点及主 要应用领域。 9.请将VDMOS（或IGBT）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电 流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。 10.全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11.限制功率MOSFET应用的主要原因是什么？实际使用时如何提 高MOSFET的功率容量？ 习题二
1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5?，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。 2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V 连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。 系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路， 负载电阻R=4Ω，电源电压U2=220V，α=π/3，求：