华中科技大学电力电子学考试提纲ppt课件.ppt

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1、复习提纲,1,电力电子学课程复习提纲,第1章 电力电子变换和控制技术导论,1.3 开关型电力电子变换的基本原理及控制方法 4类基本变换器的定义、变换原理、基本推导、控制方式、重要概念,1.5 开关型电力电子变换器的应用领域（两大类）电力变换电源: VVVF电源，UPS电源、直流输电、 习题：page299：1、3、5、9电力补偿器:习题 page316 1、2、3、4,1.4 开关型电力电子变换器基本特性（5条共性，见下页）,1.1 电力技术、电子技术、电力电子技术的研究对象（定义）:“交叉”与“倒三角形” page3。,2,电子电子变换器5条基本特性,一组开关电路，vo(t)=+vi,-vi

2、,0;vo(t),ii(t)不可能是理想波形而含有谐波，需滤波。高频PWM控制，改善特性和经济性。vo(t),ii(t)波形采用傅立叶分析较方便。使vo(t),ii(t)波形对称分布并具有周期性，可消除偶次谐波，表达式较简洁。,复习提纲,3,第2章 半导体电力开关器件（配合7.1,7.3,7.4,8.1）,6种常用的半导体开关器件的基本工作原理和外特性：二极管D双极结型电力三极管BJT（半导体电力三极管）晶闸管（Thyristor）=SCR(半控、)可关断晶闸管GTO电力场效应晶体管P-MOSFET绝缘门极双极型晶体管IGBT（擎住效应）模块：p49-51,复习提纲,4,重要内容,开通、关断条

3、件控制及驱动信号的特点（驱动电路完成），工作特性（静态：伏安特性开关特性硬、软开关技术）使用参数（电压、电流额定值的定义），如二极管、晶闸管额定电流IR允许的电流有效值Irms/1.57， 例2-1,复习提纲,5,第3章 直流直流变换器,3.1 Buck变换器 电路结构和降压原理 导通占空比 DTon/Ts TonDTs ToffTsTon（1D）TsT导通，D截止，iL上升:（3-7）式T截止，D导通，iL下降:（3-9）式输出电压脉动:（3-12）式电流连续:变压比 MVo/VsD,Vo=DVs电流不连续:变压比MVo/VsD, VoDVs参见（318）式及说明，D+D11,（配合7.3，

4、7.4，8.1）把硬软开关的概念，开关轨迹，开关特性，元件的安全工作区等概念弄清楚,复习提纲,6,第3章 直流直流变换器,3.2 直流-直流升压变换器变换器) :电路结构和升压原理 导通占空比 DTon/Ts TonDTs ToffTsTon（1D）TsT导通，D截止，iL上升:(3-31）式， C对R放电；T截止，D导通，iL下降: (3-32）式，iL对C充电，并对R供电输出电压脉动:（3-37）式电流连续:变压比 MVo/Vs1/(1-D)；Vo=Vs/(1-D) 电流不连续:变压比 MVo/Vs1/(1-D); VoVs/(1-D)参见（341）式及说明,7,3.5 四象限直流直流变换

5、器对直流电机电枢供电,复习提纲,8,3.6 带隔离变压器的直流直流 变换器（定义：单端、正激、反激、磁通复位）变压器的分析是关键，变压器的作用有哪些？ 对比9.6反激式不能空载运行的原因？元件的反压？（3108）式电流连续的条件？(3-105)式,3.5 多相、多重DCDC变换器（仅掌握概念）,复习提纲,9,第4章 直流交流变换器,4.1 逆变器的类型和性能指标逆变器的类型： 依据直流电源的类型，可分为电压型（VSI）和电流型 (CSI)。 依据输出交流电压的波形，可分为CVCF正弦波逆变器和方波逆变器，VVVF逆变器。 依据逆变电路结构的不同可分为单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。

6、 依据开关器件及其关断（换流）方式的不同可分为自关断(用全控型开关)、强迫关断（换流）、交流电源电势换流逆变器（有源逆变器）、负载反电势或负载谐振换流逆变器 输出波形性能指标：谐波系数HF：式4-1 总谐波系数THD：式4-2， 畸变系数DF：式4-5,复习提纲,10,4.2 电压型单相方波逆变电路,T1、T4通态时，不一定有电流T1、T4断态时，不一定有电压T1、T4通态时，若ia为正，则T1、T4导电。若ia为负，则D1、D4导电。Vab(t) （公式4-7）,单脉冲调制的作用？何时无3次谐波？,复习提纲,11,4.3.2 正弦脉冲宽度调制SPWM基本原理,P99图4.8，冲量等效原理面积

7、等效原理,4.3.3 单极性正弦脉冲宽度调制SPWM,P101图4.9,4.3.4 双极性正弦脉冲宽度调制SPWM,正弦调制参考波vr(t),幅值Vrm，频率fr高频载波三角波vc(t),幅值Vcm，频率fc载波比Nfc/fr, 调制比MVrm/VcmM1，VrmVcm,V1m=MVDM1，VrmVcm，V1mmax=VD谐波抑制：2p1以下（单极性）电压利用率问题,P107图4.10,复习提纲,12,（续2）,复习提纲,13,4-3-4 双极性正弦脉宽调制BSPWM(续1),14,4.4 三相180度导电逆变器,P112图4.13，开关管180度导电，任何时候三管导电各相对电源中点电压va0

8、,vb0,vc0为幅高Vd/2，180度方波线电压为120度方波，幅值为Vd基波线电压幅值,基波线电压幅值的最大值为：与120度方波线电压基波幅值 的比值为：,输出电压大小可控(改变Vrm)，频率可控(改变fr)，相位可控(改变fr的相位),4.8 大容量逆变器的复合结构12阶梯波24阶梯波,15,第5章 交流直流变换器,5.1 整流器的类型和性能指标 （p139）5.2 不控整流5.2.3 单相桥式不控整流（p141，图5.3）整流电压（511式） 5.2.4 三相半波不控整流（p142, 图5.4）整流电压（512式） 5.2.5 三相桥式不控整流（p143, 图5.5） 整流电压（513

9、式） 整流电压6脉波，交流电流120度方波 5.2.6 电容滤波的不控整流（电容的影响：输入电流畸变，输出电压不再满足513式有源功率因数校正可改善电流波形）,16,5.3 单相桥式相控整流电路 （p149，图5.8）,概念：page148149 相控整流时，整流电压、电源交流电流、功率因数都与负载性质、大小及触发控制角有关。电流连续和不连续时，整流电压和交流电流的表达式也不同。电阻、电感、反电势负载 感性负载电流连续导电180度时，整流电压（548式） 电流不连续时，导电角180度，整流电压（537式）这时触发角 阻抗角 与导电角 的关系（545式）电感L越大，负载电流越大，电流越容易连续,

10、5.4 三相半波相控整流电路 （p161，图5.15）整流电压三脉波（567式）电源交流电流单向120度方波,5.6 三相全控桥6脉波整流电路 （p162，图5.16）触发脉冲要求；感性负载电流连续时，整流电压为（573式）,复习提纲,17,5.6 整流电路中交流电路电感对整流特性的影响（p170，图5.25）,18,考虑换相重叠时的整流电压,复习提纲,19,5.9 相控有源逆变电路 （p183，图5.30）,逆变角的定义，逆变产生条件，安全移相范围,复习提纲,20,5.9.4 晶闸管相控有源逆变的应用,（P187，图5.32）串极调速，直流输电,5.10 相控整流及有源逆变晶闸管触发控制5.

11、11 含有源功率因数校正环节的单相高频整流 page193 图5.36，p194图5.37的工作原理,复习提纲,21,第6章 交流交流变换器6.2 单相交流电压控制器（P203，图6.2）,电阻负载、电阻电感负载 有效控制角范围计算题6-1：,6.3三相交流调压器两种导电模式：触发脉冲的要求：控制角的起点，移相范围：与三相桥式整流的差别,22,第7章 辅助元器件和系统,7.1 驱动器 比较六种开关器件需要不同的驱动电压或电流，控制其通、断状态； 光耦隔离、变压器隔离7.2 过流过压保护 （p228，图7.8），（p228，图7.9）7.3 开关器件的开通、关断过程与安全工作区 开关过程中，Io

12、iTiD恒定不变，只要iD不为0，D导通，VD0 7.3.1 线路电感为0时，开关器件的开通、关断过程 7.3.2 线路电感不为0时，开关器件的开通、关断过程7.4 缓冲器、开关轨迹 （p236，图7.12）关断缓冲，与T并联C，使vT在关断过程中缓慢上升临界关断缓冲时，开通缓冲，与T串联L，使iT上升时， vT不大7.5 控制系统,复习提纲,23,7.6. 滤波器,要消除频率为 的电压、电流谐波，应使,谐振频率,滤波器的设计应使：,复习提纲,24,第8章 软开关变换器,8.1 硬开关的开关损耗,图8.1 DC/DC Buck变换器 硬开关特性,复习提纲,25,8.1 软开关特性,图8.2零压

13、开通，零流关断及软开通，软关断过程,( a ) 零压开通，零流关断波形,Poff=0,复习提纲,26,8.7 零电流关断（ZCS）、零电压开通(ZVS)对比,复习提纲,27,第9章 多级开关型变压、变频电源,9.1 AC/DCDC/AC变压、变频VVVF电源,图9.2 异步电动机变压、变频电源供电控制系统框图,复习提纲,28,9. 2 AC/DCDC/AC恒压、恒频不间断电源CVCF-UPS（Uninterruptile power supply),在线互动：双变流器串、并联补偿式UPS,在线式UPS后备式UPS(热、冷),复习提纲,29,9.3 晶闸管相控整流有源逆变的直流输电系统,复习提纲

14、,30,9.4 具有中间交流环节的硬开关直流电源,半桥型DC/ACAC/DC直流电源,电容中点B电位浮动，使变压器绕组上正负半周中电压时间积分值，即伏秒值正负平衡,复习提纲,31,9.4.2 全桥型DCACACDC中间交流环节的直流电源,图9.7 全桥型DC/ACAC/DC直流电源,复习提纲,32,9.5* 具有中间交流环节的软开关直流电源,图9.9 移相全桥零电压开关DC/ACAC/DC直流电源,复习提纲,33,9.6 交流电源供电的AC/DCDC/ACAC/DC三级变换直流电源在交流电源供电时，如需对直流负载供电，可采用的电力变换方案有：,图9.10 交流供电时各种直流电源方案,复习提纲,

15、34,第10章 电力电子开关型电力补偿、控制器,10.1 晶闸管开关型阻抗补偿控制器,10.1.1 晶闸管投、切电容器TSC（Thyristor Switched Capacitor）,10.1.2 晶闸管相位控制电抗器TCR（Thyristor Phase Controlled Reactor）,10.1.3 晶闸管控制的制动电阻TCBR,10.1.4 晶闸管控制的串联电容器TCSC,10.1.5 晶闸管控制的次1同步振荡阻尼器SSRD,10.1.6 晶闸管控制的故障电流,35,10.2 PWM开关型无功功率发生器,复习提纲,36,10.2 PWM开关型无功功率发生器（续）,双极性三角波Vc,Vr交点确定开关通、断点输出电压正、负半周中，vab既有正电压也有负电压，没有零电压,复习提纲,37,10.3 负载谐波电流补偿器HCC(并联型电力有源滤波器 Shunt Type Active Power Filter, APF),