杭電電力電子技術(shù)期末考試

電力電子器件實(shí)際應(yīng)用中的一般系統(tǒng)組成P11。答：控制電路+驅(qū)動(dòng)單路+以電力電子器件為核心的主電路.（或直接說主電路+控制電路）由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或關(guān)斷，來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)（P15），肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)。（P19答：當(dāng)PN結(jié)上流過的正向電流較小的時(shí)候，二極管的電阻主要是作為基片的低摻雜N區(qū)的的歐姆電阻，其阻值較高且為常量，因此管壓降隨著正向電流的上升而增加；當(dāng)PN結(jié)的正向電流較大時(shí)，由P區(qū)注入并積累在低摻雜N區(qū)的少子空穴濃度將很大，為維持半導(dǎo)體的電中性條件，其多子濃度也相應(yīng)大幅度增加，使其電阻率明顯下降，也就是電導(dǎo)率大大增加。優(yōu)點(diǎn)：1.反向恢復(fù)時(shí)間短，2.正向恢復(fù)過程中不會(huì)有明顯電壓過沖，3.在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小。因此，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。缺點(diǎn)：反向耐壓提高時(shí)正向壓降也會(huì)過高，只能滿足200V以下低壓場合，反向漏電流過大且對(duì)溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴(yán)格控制工作溫度。晶閘管特性，如開通條件，關(guān)斷條件等。答：門極觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，半控型器件，(1)當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通；當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流時(shí)晶閘管才導(dǎo)通。晶閘管一旦導(dǎo)通后，不論門極電流還在不在，晶閘管都保持導(dǎo)通。若要關(guān)斷導(dǎo)通的晶閘管，只能加反向電壓和外電路的作用，使流過晶閘管的電流降到接近0的某以數(shù)值以下。晶閘管的兩種特性：a.單向?qū)щ娦裕菏闺娐份敵霾辉倬哂薪蛔冃再|(zhì)。b.可控性：使電路輸出功率可依從給定信號(hào)變化；當(dāng)給定信號(hào)保持一定時(shí)，能在外擾的作用下，維持輸出量不變。IGBTGTR（電力晶體管）SCRMOSFET器件各自優(yōu)缺點(diǎn)。速度，全控，半控，電流，電壓，載流子等。MOS管特點(diǎn)，正向平均電流定義。答：（1）GTR（電力晶體管）P27：雙極性電流驅(qū)動(dòng)器件，全控型，少子器件。優(yōu)點(diǎn)：耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低。缺點(diǎn)：但是電流增益β小，電流容量小，驅(qū)動(dòng)功率大，電路復(fù)雜，開關(guān)速度慢；驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿。GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）雙極性電流驅(qū)動(dòng)器件：全控型，少子器件優(yōu)點(diǎn)：電壓，電流容量大，適用于大功率場合，其通流能力很強(qiáng)；缺點(diǎn)：電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低。驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低。單極性電壓驅(qū)動(dòng)器件MOSFET（P30）全控型，單極型器件（多子器件）。優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要驅(qū)動(dòng)功率小；開關(guān)速度快，工作效率高。熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。不存在二次擊穿問題。缺點(diǎn)：工作電流小，擊穿電壓低，多用于功率不超過10KW的電力電子裝置。（SCR（晶閘管P20）:半控型，優(yōu)點(diǎn)：脈沖觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)功率小，電壓，電流等級(jí)大，價(jià)格低；缺點(diǎn)：開關(guān)損耗大，工作頻率低，關(guān)斷復(fù)雜；絕緣柵雙極晶體管P36）IGBT復(fù)合型電力電子器件：全控型，混合器件，電壓驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：開關(guān)速度快，開關(guān)損耗小，安全工作區(qū)大，具有耐脈沖電流沖擊的能力；通態(tài)壓降低；輸入阻抗高；耐壓，通流能力比MOSFET和CTR都高，保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)，電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。缺點(diǎn)：是導(dǎo)通電壓降稍大，電流、電壓容量不大；總結(jié)：單極型和復(fù)合型都是電壓驅(qū)動(dòng)，雙極型均為電流驅(qū)動(dòng)。電壓驅(qū)動(dòng)（都是電平控制型器件）：所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單，輸入阻抗高，工作頻率高。電流驅(qū)動(dòng)：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo)通損耗小，但是工作頻率低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。正向平均電流定義IF(AV)P18：

電力二極管在連續(xù)運(yùn)行條件時(shí),器件在額定結(jié)溫和規(guī)定的散熱條件下,允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。在使用時(shí)，應(yīng)按照工作中實(shí)際波形的電流與電力二極管所允許的最大工頻電流在流過電力二極管時(shí)所造成的熱效應(yīng)相等，即兩者的有效值相等的原則來選取電力二極管的電流定額，并留出一定裕量。MOS管特點(diǎn)：SCRGTR驅(qū)動(dòng)電路分析，緩沖電路各部分作用。答：GTR為電流驅(qū)動(dòng)，基極驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)使其處于準(zhǔn)飽和導(dǎo)通狀態(tài)（即臨界飽和狀態(tài)）（貝克鉗位電路），使之不進(jìn)入放大區(qū)或深飽和區(qū)。關(guān)斷GTR時(shí)，施加一定的負(fù)基級(jí)電流有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗，關(guān)斷后同樣在基射極之間加一個(gè)負(fù)偏壓（6V左右。）（驅(qū)動(dòng)電路：控制電路與主電路之間的接口，性能良好的驅(qū)動(dòng)電路可使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，還提供控制電路和主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。）單向半波、橋式、三相半波在電阻負(fù)載，阻感負(fù)載時(shí)的電路分析，波形分析，以及移相范圍、晶閘管上承受的最大正、反電壓。有源逆變的條件。觸發(fā)角α、功率因數(shù)和諧波之間的關(guān)系。整流器：從公共電網(wǎng)處獲得電力并產(chǎn)生直流電流供給逆變器和電池充電。逆變器：需要時(shí)，由電源供電，產(chǎn)生一個(gè)高質(zhì)量的正弦波輸出電壓。電源：代替電網(wǎng)供電。換流方式，半橋，全橋電壓型逆變器在阻感負(fù)載下工作原理，波型分析，電流型逆變電路的特點(diǎn)。答：換流方式（P99）：器件換流。利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。只適合全控型器件。后三者主要針對(duì)晶閘管。電網(wǎng)換流。由電網(wǎng)提供換流電壓。負(fù)載換流。由負(fù)載提供換流電壓。凡是負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場合都能實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流（電容換流）。設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓或反向電流的方式。電流型逆變器的特點(diǎn)：1）.直流側(cè)串聯(lián)大電感（大電容），相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻態(tài)（電壓型為低阻態(tài)）。2）.電路中開關(guān)器件的作用只是改變直流電流的流通途徑（由于直流電壓源的鉗位作用），因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓（電流）波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。3）.當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電感（電容）起緩沖無功能量的作用。因?yàn)榉答仧o功能量時(shí)直流電流并不反向，（為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功功率提供通道）因此不需要（需要）給開關(guān)器件并聯(lián)二極管。12.間接直流變流電路與直流斬波電路相比優(yōu)