电力电子简答题

第一篇：电力电子简答题

什么是电力电子技术？答：用于电力领域的电子技术，即应用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力变换通常包括那几类？答：电力变换通常分为四大类，即交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、直流变直流（直流斩波）和交流变交流。其中交流变交流可以是电压或电力的变换，叫交流电力控制，也可以是和相数的变换。什么是电力电子器件？答：电力电子器件是指直接应用于承担电能的变换或控制任务的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。目前，电力电子器件一般专指电力半导体器件。电力电子器件如何分类？答：按照电力电子器件被控制信号所控制的程度，可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件（又叫自关断器件）。根据器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件又可分为：单极型器件、双极型器件和混合型器件。按照控制信号的不同，还可将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型，后者又叫场控器件或场效应器件。什么是晶闸管？它主要有哪些应用？答：晶闸管是硅晶体闸流管的简称，它包括普通晶闸管和双向、可关断、逆导、快速等晶闸管。普通型晶闸管（Thyristor）曾称为可控硅整流器，常用SCR（Silicon Controlled Rectifier）表示。在实际应用中，如果没有特殊说明，皆指普通晶闸管而言。晶闸管主要用来组成整流、逆变、斩波、交流调压、变频等变流装置和交流开关以及家用电器实用电路等。晶闸管是如何导通的？答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。晶闸管参数主要有哪些？答：晶闸管参数都和结温有关，主要的参数有：（1）电压定额。1）断态重复峰值电压UDRM。指允许重复加在晶闸管阳极—阴极间的正向峰值电压，规定它的数值为断态不重复峰值电压，规定它的数值为断态不重复峰值电压UDRM的90%。2）反向重复峰值电压URRM。指允许重复加在晶闸管阳极—阴极间的反向峰值电压，规定其值为反向不重复峰值电压URSM的90%。3）额定电压UTN。通常取实测的UDRM、URRM中较小值，按国家规定的标准电压等级就低取整数，即为晶闸管的额定电压。（2）电流定额。通态平均电流IT（AV）。晶闸管在环境温度40℃和规定的冷却条件下，结温不超过额定结温时，所允许通过的最大工频正弦半波（不小于1700）。晶闸管为什么在夏天比冬天容易出故障？答：晶闸管在正常工作时所允许的最高结温叫额定结温，在此温度下，一切有关的额定值和特性都得到保证。夏天时，环境温度和冷却介质的温度都较高，使晶闸管的冷却条件变差，导致晶闸管结温过高而损坏。另外，晶闸管结温上升，使所需要的门极触发电压UGT、门极触发电流IGT降低，晶闸管在外来干扰下容易造成误触发。总之，结温上升，使晶闸管的参数发生变化，性能变差，容易出现故障。晶闸为什么管在夏天工作正常，而到了冬天就不可靠了？答：冬天的环境温度和冷却介质的温度都较低，因而晶闸管的结温较夏天低，导致门极触发电压UGT、门极触发电流IGT偏高，使原来的触发电路发出的触发信号不能使晶闸管导通。晶闸管在使用时门极常加上负电压，有何利弊？答：晶闸管门极加负电压的好处是避免干扰造成的误触发，但负电压最大值不能超过5V；不利方面是门极损耗增加，且降低晶闸管的触发灵敏度。为什么有触发脉冲时晶闸管导通，脉冲消失后则又关断？答：晶闸管的阳极—阴极间加正向电压，门极上有正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。此后阳极电流逐渐上

升到擎住电流IL值时，去掉触发脉冲，则管子继续导通，直到电流升到负载电流后，进入正常正常工作状态。如果阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲，则晶闸管就不能继续导通而关断。晶闸管的阳极—阴极间加正向正常电压，门极加上正向触发脉冲后晶闸管为什么也不导通？答：其主要原因如下：a)触发电路功率不足。B)脉冲变压器极性接反。C)负载断开。D)门极—阴极间并联的保护二极管短路。E)晶闸管损坏。晶闸管的阳极—阴极间加正向正常电压，为什么不加触发脉冲晶闸管也导通？答：主要原因是：（1）晶闸管本身触发电压低，门极引线受干扰，引起误触发。（2）环境温度和冷却介质的温度偏高，使晶闸管结温偏高，导致晶闸管触发电压降低，在干扰信号下造成误触发。（3）晶闸管额定电压偏低，使晶闸管在电源电压作用下“硬开通”。（4）晶闸管的断态电压临界上升率du/dt偏低或晶闸管侧阻容吸收回路断路。晶闸管在工作时引起其过热的因素有哪些？答：主要因素如下：(1)晶闸管过载。(2)通态平均电压，即管压降偏大。(3)门极触发功率偏高。(4)晶闸管与散热器接触不良。(5)环境温度和冷却介质温度偏高。(6)冷却介质流速过低。门极可关断晶闸管主要参数有哪些？答：GTO的主要参数如下：（1）最大可关断阳极电流IATO。它也是标称GTO额定电流的参数。（2）电流关断增益off。定义为offIATOIGM 式中 IGM——门极负脉冲电流最大值。（3）擎住电流IL。在门极信号作用下，GTO从断态转为通态，阳极电流开始上升，当切除门极信号时，若管子处于临界导通状态，此时所对应的阳极电流就被定义为擎住电流。绝缘栅双极晶体管有哪些主要参数？答：绝缘栅双极晶体管主要参数有：（1）最大集—射极电压UCES。它是由IGBT内部PNP晶体管所能承受的击穿电压所决定的。（2）最大集电极电流。包括额定直流电流IC和1ms脉冲最大电流ICP。（3）最大集电极功耗PCM。指在正常工作温度下，允许的最大耗散功率。IGBT在实际应用中应采取哪些保护措施？答：IGBT在实际应用中常用的保护措施如下：（1）过流保护。通过检测出的过电流信号切断门极信号，使IGBT关断。（2）过压保护。设置吸收电路可抑制过电压并限制电压上升率du/dt。（3）过热保护。利用温度传感器检测出IGBT的壶温，当超过允许值时令主回路跳闸。缓冲电路有什么作用？答：缓冲电路也叫吸收电路，在电力电子器件应用技术中起着重要的作用。开通缓冲电路可以抑制器件开通时的电流冲和di/dt,减少器件的开通损耗；而关断缓冲电路用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt,减小关断损耗；上述两种缓冲电路结合在一起则称之为复合缓冲电路，兼有二者的功能。可控整流电路如何分类？答：有单相和多相等型式，常用的控整流电路为：(1)单相。主要包括：1）单相半波；2）单相全波（又叫双半波）；3）单相桥式（又分单相全控桥和单相半控桥两种型式）。（2）三相。主要包括：1）三相半波（又叫三相零式）；2）三相桥式（又分三相全控桥和三相半控桥两种型式）；3）带平衡电抗器的双反星形。可控整流电路有哪些应用？答：可控整流电路可以把交流电压变换成固定或可调的直流电压，凡是需要此类直流电源的地方，都能使用可控整流电路。例如，轧机、龙门刨床、龙门铣床、平面磨床、卧式镗床、造纸和印染机械等可逆或不可逆的直流电动机拖动、蓄电池充电、直流弧焊、电解

和电镀等。什么是触发延迟角？答：在可控整流电路中，可控元件从开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲时止，其间的电角度叫触发延迟角，用表示，简称触发角，也叫控制角或移相角。什么是导通角？答：主电路中可控元件在一个周期内导通的电角度，用表示。什么是同步？答：触发信号和电源电压在频率和相位上相互协调的关系叫同步。单相可控整形电路有哪些优缺点？答：单相可控整流电路线路简单、价格便宜，制造、调试、维修都比较容易。但其输出的直流电压脉动系数较大，若想改善波形，就需加入电感量较大的平波电抗器，因而增加了设备的复杂性和造价；又因为其接在电网的一相上，当容量较大时，易使三相电网不平衡，造成电力公害，影响供电质量。因此，单相可控整流电路只用在较小容量的地方，一旦功率超过4kW或要求电压脉动系数小的地方都采用三相可控整流电路。在实际电路中为什么要用晶闸管串联？答：单个晶闸管的额定电压是有一定限度的，当实际电路要求晶闸管承受的电压值大于单个晶闸管的额定电压时，可以用两个以上的同型号的晶闸管串联使用。在实际电路中为什么要用晶闸管并联，晶闸管并联时应采用哪些措施？答：单个晶闸管的额定电流是有一定限度的，当实际电路要求晶闸管通过的电流值大于单个晶闸管的额定电流时，可以用两个以上同型号的晶闸管并联使用。由于各晶闸管的正向特性不可能一样，将使晶闸管在导通状态和导通过程中电流分配不均，使通过电流小的管子不能充分利用，而通过电流大的管子可能烧坏，因此要采取以下措施：(1)尽量选用正向特性一致的管子并联。(2)采取均流措施。(3)采用强触发。(4)降低电流额定10%使用。晶闸管整流电路为什么要用整流变压器，三相整流变压器为什么都用D，y联结？答：一般情况下，晶闸管整流电路要求的交流供电电压与电网电压不一致，因此需配用适合变压器，以使电压匹配；另外，为了减少电网与晶闸管整流电路之间的相互干扰，要求两者隔离。基于上述两种理由，要用整流变压器。由于晶闸管整流电路输出电压中除直流分量外，还含有一系列高次谐波，三相整流变压器的一次侧采用三角形联结，可使幅值较大的三次谐波流通，有利于电网波形的改善；二次侧接成星形联结是为了得到中性线，特别是三相半波整流电路，必须要有中性线。三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点？答：三相半控桥用三只晶闸管，不需要双窄脉冲或大于60的宽脉冲，因而触发电路简单、经济、调整方便。三相半控桥只能做可控整流，不能工作于逆变状态，因而只应用于中等容量的整流装置或不可逆的直流电动机传动系统中。实际应用中，还需在输出端并接续流二极管，否则在大电感负载时，一旦脉冲突然丢失，则会产生失控。三相半控桥电路，控制灵敏度低，动态响应差。调试晶闸管整流装置时，应注意哪些问题？答：调试晶闸管整流装置时，应注意的问题有：(1)核对接线确保无误。(2)先调试触发电路。触发脉冲的宽度、幅值、移相范围等必须满足要求。(3)再调试主回路。必须保证触发脉冲与主回路电压同步，对于三相整流电路，要特别注意三相交流电源的相序，不能颠倒。主回路的调试可先在低压下进行、正常后再接入正常电压试运行。(4)试运行中要注意观察整流装置的电压、电流有无异常声响等。运行一段后，确实没有问题，方可投入正常运行。常用的触发电路有哪几种？答：触发电路的形式多种多样，常用的触发电路主要有阻容移相桥触发电路、单结晶体管移相触发

电路、同步信号为正弦波的触发电路、同步信号为锯齿波的触发电路、KC系列的集成触发电路和数字式触发电路。什么是电力电子器件的驱动电路？答：电力电子器件的驱动电路是主回路与控制电路之间的接口，它对设备的性能有很大的影响。驱动电路性能良好，可使器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间、减小开关损耗，对设备的运行效率、安全性和可靠性都有重要的意义。驱动电路的主要任务是什么？答：驱动电路的主要的任务是将信息电子电路传来的信号按照控制目标的要求，转换成使电力电子器件开通或关断的信号。什么是逆变？如何分类？答：将直流电转变为交流电的过程就叫逆变。变流器工作在逆变状态时，把直流电转变为50Hz的交流电送到电网，称为有源逆变；若把直流电转变为某一频率或频率可调的交流电供给负载使用，则叫做无源逆变或变频。要想使变流器工作在逆变状态，应该具备什么条件？答：应同时具备以下两个条件：(1)外部条件。必须有外接的直流电源。(2)内部条件。控制角90。什么叫逆变角？答：变流器工作在逆变状态时，常将控制角改用表示，将称为逆变角，规定以处作为计量角的起点，角的大小由计量起点向左计算。和的关系为。三相逆变电路对触发电路的要求和整流电路相比有什么不同？答：以三相半波共阴极接法为例进行分析。三相半波电路要求每隔120按顺序给V1、V3、V5施加触发脉冲，以保证换相到阳极电压更高的那一相上。对于整流电路来说，如果同时给三个晶闸管施加触发脉冲，电路也能正常换相，而逆变电路则不行。逆变电路要求触发电路必须严格按照换相顺序，依此给三个晶闸管施加触发脉冲，才能保证电路正常工作。什么叫逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。造成逆变失败的原因主要有：(1)触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。(2)晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。(3)交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。(4)换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。为了防止逆变失败，最小逆变角min应取多大？答：逆变状态允许采用的最小逆变角应为：min 式中 ——晶闸管关断时间tq折合的角度，约45； ——换相重叠角，与负载电流IL和变压器漏抗成正比，约1520。——安全裕量角，考虑脉冲不对称，一般取10。综上所述，得出：min30——35。变频器是如何分类的？答：按能量变换情况，可将变频器分成两大类：交—交变频器和交—直—交变频器。前者是将50Hz交流电直接转换成所需频率（一般是低于50Hz）的交流电，叫作直接变频。后者是将50Hz的交流电先经晶闸管装置整流成直流电，然后再将直流电逆变成所需频率的交流电，叫做间接变频。变频器有哪些换相方式？答：变频器有如下换相方式：（1）自然换相。有两种形式：电网电压换相和负载换相。（2）

强迫换相。如何区分电压源型和电流源型变频器？两者都属于交—直—交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件，如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；若采用大电抗器缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。什么是斩波器？答：斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用以改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。斩波器怎样分类？答：斩波器按选用的晶闸管元件，可分为逆阻型和逆导型两类。应用全控型器件，可以构成降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路等基本斩波电路。什么是交流调压器，应用在哪些地方？答：通过对晶闸管控制，可把固定的交流电压转换成可调的交流电压，这种变流装置叫交流调压器。交流调压器广泛用于电炉的温度控制、舞台灯光的调节、中小功率异步电动机小范围调速以及电解电镀中整流变压器的一次绕组电压控制等。什么是晶闸管交流开关？答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关。交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？答：交流调压器的晶闸管常用两种方式控制：相位控制和通—断控制。在交流调压器或交流开关中，使用双向晶闸管有什么好处？答：双向晶闸管不论是从结构上，还是从特性上，都可以把它看作是一对反并联晶闸管集成元件。它只是一个门极，可用交流或直流脉冲触发，使之能正、反向导通。在交流调压器或交流开关中使用双向晶闸管可以简化电路、减小装置体积和质量、节省投资、方便维修。单相半波可控整流电路接大电感负载，为什么必须接续流二极管，电路才能正常工作？与单相桥式半控整流电路中的续流二极管的作用是否相同？答：电感足够大时，若不接续流二极管，则在正半周导通期间电感吸收能量，并储存起来；在电压负半周，电感释放所吸收的能量，使晶闸管的阳极承受正压继续导通，这样在负载上就出现负电压波形，且负电压波形接近于正电压波形时，Ud0,Id0。因此，在接上续流二极管后不论延迟角多大，电感储存的能量经续流二极管续流，同时晶闸管因承受反压而关断，负载上不出现负电压波形，则整流输出电压Ud0.45U21cos2。至于单相桥式半控整流电路，不接续流二极管，电路本身具有续流回路，但是在实际运行中，可能会发生一只晶闸管导通而两只二极管轮流导通的异常现象，为避免这种失控情况，在负载测并联了续流二极管。由此可见，两只二极管的作用不完全相同。在单相桥式全控整流电路中，若有晶闸管因为过流而烧成断路，结果会怎样？如果这只晶闸管被烧成短路，结果又会怎样？答：若有一晶闸管因为过流而烧成断路，则单相桥式全控整流电路变为单相半波可控整流电路，如果这只晶闸管被烧成短路，会引起其它晶闸管因对电源短路而烧毁，严重时使输入变压器因过流而损坏。(因此在设计电路时，在变压器二次侧与晶闸管之间应串联快速熔断丝，起到过流保护作用。)GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？答：GTO能够自动关断，而普通晶闸管不能自动关断的原因是：GTO的导通过程与普通的晶闸管是一样的，有同样的正反馈过程，只不

过导通时饱和程度不深。其中不同的是，在关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽出电流，则晶体管V2的济济电流Ib2减小，使Ik和IC2减小，IC2减小又使IA和IC1减小，又进一步减小V2的基极电流，如此形成强烈的正反馈。当两个晶体管发射极电流IA和IK的减小使a1+a2<1时，器件退出饱和而关断。与GTR相比功率MOS管有何优缺点?答：与GTR相比功率MOS管的优缺点有是：功率MOS的显著特点第一个是驱动电路简单，需要的驱动功率小。第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，它的热稳定性优于GTR。其缺点有：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10KV的电力装置。电力电子器件的缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：电力电子器件的缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压，du/dt或者古流和di/dt,减小器器件的开关损耗。关断缓冲与开通缓冲在电路上的形式区别有：关断缓冲电路是由电阻和二极管并联再和电容串联所构成，开通缓冲电路是由电阻和二极管串联再和电感并联所构成。其各自的功能是：关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt,减小关断损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt,减小器件的开通损耗。

1、指出下图中①～⑦各保护元件 及VD、Ld的名称和作用。

解：①星形接法的硒堆过电压保护； ②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电流保护；④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；⑦直流回路上过电流快速开关保护； VD是电感性负载的续流二极管；Ld是电动机回路的平波电抗器；

四、画图题（10分）

请利用六块锯齿波同步触发电路的X、Y控制端，来组成六路互相相差60°的双窄脉冲触发系统图，并画出其脉冲输出波形的相互关系图。

解：

第二篇：电力电子技术简答题

2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？

答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。

造成逆变失败的原因主要有：

（2分）

触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。

晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。

交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。

换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。

逆变失败后果会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4分）

防止逆变失败采用最小逆变角βmin防止逆变失败、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？

答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

（3分）

实现关断的方式：1>减小阳极电压。

2>增大负载阻抗。

3>加反向电压。

3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（5分）

答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路，它们不能输出负电压Ud固不能实现有源逆变。

（5分）

2、电压型逆变电路的主要特点是什么？（8分）

(1)

直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2分）

(2)

输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）

(3)

阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。（3分）

3、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？

答：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：

（1）变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。

（3分）

（2）变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势Ed构成同极性相连，且满足Ud

（2分）

1、3、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因哪些电路类型不能进行有源逆变？（5分）

（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；（2分）

（2）内部条件：变流电路必须工作于β<90°区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。（2分）

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时，也会发生逆变失败。（3分）

不能实现有源逆变的电路有：半控桥电路，带续流二极管的电路

3、下面BOOST升压电路中，电感L、电容C与二极管的作用是什么？（7分）

答：储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（4分）。

1、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。（12分）

器

件

优

点

缺

点

IGBT

开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小

开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO

GTR

耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低

开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题

GTO

电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强

电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低

电

力

MOSFET

开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题

电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置

2、试分析下图间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。（10分）

答：图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上（5分）。其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用（5分）。

3、软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？（10分）

答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。

准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。

零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。

零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小（2分）。

3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压？（7分）

答：采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上，可以使晶闸管的电压定额下降（2分），使晶闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提高晶闸管的利用率，实际上也减少的晶闸管的电流定额

由于控制角小，这对变流装置的功率因素的提高也大为有利（2分）。

4、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响？电路结构有哪些变化？（7分）

答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波（2分）。

电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小（3分）。

在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管（2分）。、简述对触发电路的三点要求。（5分）

1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；（1分）

2）触发电路必须满足主电路的移相要求；（2分）

3）触发电路必须与主电路保持同步。（2分）

5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比？（5分）

答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作调制信号；（2分）

而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；（2分）

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=

fc

/

fr称为载波比。（1分）

1、什么是可控整流?它是利用晶闸管的哪些特性来实现的?（5分）

答：将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。

（3分）

可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。（2分）

4、电压源型变频器和电流源型变频器的区别是什么？（5分）

答：电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。（3分）

电压型变频器不能工作于再生制动状态，因为电容两端电压不能跃变。（2分）

试简述三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的特点。

1、答：三相全控桥式整流电路采用6只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成；（2分）

三相全控桥可以工作在有源逆变状态，而三相半控桥只能工作在整流状态；（2分）

三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。（1分）

3、举出三种常用过电流保护电器，并指出其动作时间的典型值。

答：1）快速熔断器，在流过6倍额定电流时熔断时间小于20ms（2分）

2）直流快速开关，动作时间只有2ms（1分）

3）电流检测和过电流继电器，开关动作几百毫秒。（2分）

在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时电动机的机械特性有哪些特点？

答：在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高；机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。

2、在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换流点以前，可能会出现什么情况？能否换相？、答：在三相半波可控整流电路中，如果每只晶闸管采用独立的触发电路，那么控制脉冲出现在自然换流点以前，电路将停止工作；如果三只晶闸管采用同一个触发电路（对共阴极连接），则控制脉冲出现在自然换流点以前，电路仍然能正常换相，但此时的控制角较大，输出电压较低。

3、在三相全控桥式有源逆变电路中，以连接于A相的共阳极组晶闸管V14为例说明，在一个周期中，其导通及关断期间两端承受电压波形的规律。

答：共阳极组三只晶闸管轮流导通1200，其顺序是VT4àVT6àVT2。所以，当VT4导通时，两端电压为零；当VT6导通时，VT4两端电压为线电压uvu；当VT2导通时，VT4两端电压为线电压uwu。

6、脉宽可调的斩波电路如图，说明电路中V12及L1、C、V22各有什么作用？V11承受反压的时间由哪些参数决定?（6分）

答：（1）V12为换相辅助晶闸管。

（1分）

（2）L1、C、V22构成换相单方向半周期谐振电路，C为换相电容

V22为单方向振荡限制二极管。

（2分）

（3）V11承受反压时间由C、L和R决定。

（2分）

5、试说明功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由哪几条曲线所限定?

答：功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由以下条曲线所限定：最高电压UceM、集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。

什么是晶闸管交流开关？交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？

答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关（1分）。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式：(1)相位控制在电源电压的每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻即可达到调压的目的，即相控方式（2分）；(2)通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通若干周波，然后再断开一定的周波，通过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式两种形式（2分）。

3、3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道（3分）。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管（2分）。

4、什么是组合变流电路？一般的开关电源是怎样组合的？为什么要这样组合？

答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路（2分）。开关电源通常采用交-直-交-直方式组合（1分）。由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。除此之外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。由于这些原因，在数百KW以下的功率范围内，开关电源正逐渐取代相控整流电源（2分）。

4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？

答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：

（1）直流侧短路；

（2）机械过载；

（3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；

（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。

（5分）

5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?。

IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,ⅠGBT是电压驱动型器件,IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

（1分）

GTR驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,这样可加速开通过程,减小开通损耗,关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。

（1分）

GTO驱动电路的特点是:GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路,关断驱动电路和门极反偏电路三部分。（2分）

电力MOSFET驱动电路的特点:要求驱动电路具有较小的输入电阻,驱动功率小且电路简单。

（1分）

2、单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？

（2）其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时，由续流二极管续流，使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值

（3）单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是为了避免失控现象的发生，保证整流电路的安全运行

4、变频器由那些基本部分构成？

答：1)整流器。2)逆变器。3)中间直流环节。4)控制电路。

1、什么是控制角а？导通角θ？为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管？（5分）

答：（1）把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电度角称为控制角。

（2分）

（2）晶闸管一个周期内导通的电角度称为导通角。

（2分）

（3）晶体管的性能与三极管性能差不多，都是在正向压降触发导通，反向截止（1分）

4、用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸管变成全关断是何原因?（5分）

答：单结晶体管导通后,如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是若进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。

（5分）

1、单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电（反电势负载），在控制角α相同，负载电流平均值相等的条件下，哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些？为什么？（6分）

答：（1）反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。因为当控制角为α时，电阻性负载时，晶闸管的导通角θ＝π-α。

（1分）

（2）而反电动势式负载时，当α小于不导电角δ时，θ＝π-2δ；当α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ＝π-α-δ。

（2分）

（3）所以，反电动势负载时的波形系数Kf1大于电阻性负载时的波形系数Kf2。当负载电流平均值相等的条件下，反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。因此，反电动势负载晶闸管的额定电流大一些。

（3分）

4、什么是换相重叠角？换相重叠角是什么原因造成的？（5分）、在三相整流电路中，由于换相过程持续的时间电角度，称为换相重叠角。

原因由于变压器漏抗对电路的影响，造成换流电路中的电流不能发生突变引起的换相重叠角。

2、换流重叠角的产生给逆变电带来哪些不利影响？（4分）

答：（1）由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流（换相）不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角γ所对应的时间。

（2分）

（2）如果逆变角β<γ，将使换相不能完成，造成逆变失败。

（2分）

1、直流电动机负载单相全控桥整流电路中，串接平波电抗器的意义是什么？平波电抗器电感量的选择原则是什么?（6分）

1）意义：利用电厂的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。

（3分）

（2）原则：在最小的负载电流时，保证电流连续，即使晶闸管导通角θ＝180°。

（2分）

3、如图为三相全控桥同步相控触发系统框图，试回答：

该触发系统采用哪种控制方式？

图中的1A、1B、1C、F、E以及1D~6D的电路名称是什么?（6分）

答：（1）横向控制原理。

（1分）

（2）1A为同步变压器。

（0.5）

（3）1B为同步信发发生器。

（0.5）

（4）1C为移相控制电路。

（1分）

（5）F为6倍频脉冲信号发生器。

（1分）

（6）E为环形分配器和译码器。

（0.5分）

（7）1D~6D为脉冲整形与功放电路。

（0.5分）

4、如图为单相桥式SPWM逆变器的主电路。试说明单极性控制方式在调制波ur的负半周的控制方法和工作过程?（6分）

答：设ur为正弦调制，uc为负向三角形载波，在ur的负半周，关断V31、V34、使V32始终受控导通，只控制V33。在ur＜uc时，控制V33导通，输出电压u0为－Ud，在ur

5、何谓斩波电路的直流调压和直流调功原理？分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压U0电源电压Ud的关系式?（6分）

答：（1）改变导通比Kt即可改变直流平均输出电压U0又可改变负载上消耗功率的大小，这就是斩波电路的直流调压和调功原理。

（1分）

（2）降压斩波电路。

（2分）

（3）升压斩波电路。

（2分）

6、简述降压斩波电路的工作原理。(5分)

2、简述图3-1a

所示的降压斩波电路工作原理。

3、答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让

V导通一段时间ton，由电源

E

向

L、R、M供电，在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感

L通过二极管

VD

向

R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。

3、在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？

答：可以改善输入功率因数。（2分）

因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区），a角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。（3分）

1什么是换流？换流的四种方式是什么？（5分）

答：换流（commutation）指电力电子电路中支路间电流的转移。

换流方式可分为：

①

电网换流：换流电压取自交流电网。

②

负载换流：换流电压取自呈容性的负载端电压。

②

器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。

③

强迫换流：换流电压由附加的独立电路产生。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。（1分）

④

5、全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求

答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：

（3分）

化简得：

（1分）

式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。（1分）

2、．三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b

两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？（5分）

答：不是同一点。它们在相位上相差180°。

5、多相多重斩波电路有何优点？（5分）

答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。

此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。

2什么是PWM控制？（5分）

答：它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制电流的目的。

简述绝缘栅双极型晶体管IGBT的特点是什么？（5分）

3、IGBT(Insulated

Gate

Bipolar

Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

1、如题图2-21所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象，何为失控，怎样抑制失控？（5分）、当a

突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。

增加续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。

3、交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？（5分）

效率较高（一次变流）、可方便地实现四象限工作、低频输出波形接近正弦波接线复杂，采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管。受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低。输入功率因数较低。输入电流谐波含量大，频谱复杂。

主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低转速的交流调速电路中。目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合应用。

既可用于异步电动机，也可用于同步电动机传动。

2、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？（5分）

载波信号和调制信号不同步的调制方式，是异步调制。载波信号和调制信号保持同步的调制方式，是同步调制。

异步调制的特点是当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。

同步调制的特点是使一相的PWM波正负半周镜对称，N为奇数。

分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用。在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。

3、什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么？（5分）

通过在电路中增加小电感、小电容等谐振元件，在开关过程中实现零电压开通，零电流关断，消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声，这样的电路称为软开关电路，目的是进一步提高开关频率和减少损耗。

5、试说明SPWM控制的基本原理。（5分）

答：PWM控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。（2分）

用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM）。（3分）

6、试说明PWM控制的基本原理。

PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制

来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。

（1分）

在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。

（1分）

以正弦pWM控制为例。把正弦半波分成Ⅳ等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉

冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/n,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直

线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

（3分）

5、如何区分电压源型和电流源型变频器？

答：电压源型变频器：交-直-交变频器中，直流部分采用大电容器滤波，理想情况下直流电压波形为一直线，可看作是一个内阻为零的电压源，再经逆变器输出交流电压波形；交-交变频器虽无滤波电容器，但是交流电源系统的阻抗很低。（2分）电流源型变频器：交-直-交变频器中采用大电感滤波，其直流电流波形较平直，可看作是一个电流源；交-交变频器在输出端接有电抗器。（2分）两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同，于是在用途上也各不相同：电压源型变频器因电容器上的电压不能突变，所以对电压控制响应慢，对调整型负载动态响应慢，适于多台电动机同步运行的电源，且无快速加减速的负载；电流型变频器因滤波电感上的电流不能突变，虽对负载变化反应慢，但对系统调速的动态响应灵敏，因而适于单台变频器配用单台电动机的系统，可满足快速起动、制动和可逆运行的要求。如果将不可控整流改成可控整流，还可实现电动机的回馈制动。（1分）

三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点？

答：三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的3个晶闸管换成整流二极管，其显著特点是共阴极组元件必须触发才能换流；共阳极元件总是在自然换流点换流。一周期中仍然换流6次，3次为自然换流，其余3次为触发换流，这是与全控桥根本的区别（3分）。改变共阴极组晶闸管的控制角α，仍可获得0~2.34U2Φ的直流可调电压。三相半控桥式整流电路只需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便。电路结构比三相全控桥更简单、经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖动的电力装置中（2分）。

晶闸管的额定电流IT(AV)、维持电流IH和擎住电流IL是如何定义？（5分）

答：1)

在环境温度小于40℃和标准散热及全导通的条件下，晶闸管可以连续导通的工频正弦半波电流平均值称为通态平均电流IV(AV)或正向平均电流，通常所说晶闸管是多少安就是指这个电流。

2）在室温且控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流IH。

3）给晶闸管门极加上触发电压，当元件刚从阻断状态转为导通状态时就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流IL。

4、变压器漏感对整流电路有什么影响？（8分）

答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；（2分）

晶闸管的di/dt

减小，有利于晶闸管的安全开通；（2分）

有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt；

换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路（2分）；

换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。（2分）

第三篇：有关电力电子专业

国内电气工程学科,最强的四个大学: 清华大学,华中科技大学,西安交通大学,浙江大学.但说电力电子与电力传动学科,其实是两个学科的组合:工业电子学和电力拖动自动化两个老学科的组合.工业电子学 以浙江大学基础最扎实（是81年唯一的首批博士点）。其他的项清华大学(蔡宣三，等),华中科技大学(陈坚,贾正春等),西安交通大学(王兆安,黄俊等),南航(严仰光等)都实力非常雄厚.这其中被大部分学子认识的可能是西交大,因为西交有本《电力电子技术》本科生教材应用比较广泛。华中科技大学陈坚《电力电子学》（高教版）应用面也挺广，不过有点厚，相对难不少，科研上主要是军工项目多。南航的开关电源有特色。

电力拖动自动化，以华中科技大学基础最扎实（是81年唯一的首批博士点）。其他的项清华大学，浙江大学，中国矿业大学，西南理工大学等在拖动领域都有特色和实力。

把工业电子和拖动自动化合在一起，目前的电力电子与电力传动学科 的实力可大致分档如下：

第一档：浙江大学，华中科技大学，清华大学

第二档：西安交通大学，南京航空航天大学

第三挡：合肥工业大学，中国矿业大学，华南理工大学，西南交通大学等。合工大和矿大电力电子有二级国家重点学科。

电力电子与电力传动专业

排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级

1清华大学A+7哈尔滨工业大学A13中国矿业大学A2西安交通大学A+8华北电力大学A14山东大学A

3华中科技大学A+9西北工业大学A15合肥工业大学A4浙江大学A+10上海交通大学A16天津大学A5南京航空航天大学A11西安理工大学A17北京交通大学 A6华南理工大学A12西南交通大学A

B+ 等(26 个)： 武汉大学、上海海事大学、河北工业大学、大连交通大学、武汉理工大学、江苏大学、燕山大学、东南大学、湖南大学、南京理工大学、沈阳工业大学、上海大学、东北大学、辽宁工程技术大学、河海大学、江南大学、西华大学、大连海事大学、北京航空航天大学、兰州交通大学、西安电子科技大学、湖北工业大学、同济大学、中南大学、电子科技大学、东华大学

B 等(25 个)： 哈尔滨理工大学、大庆石油学院、中国农业大学、北方工业大学、江苏科技大学、长春工业大学、东北电力大学、辽宁工学院、郑州大学、安徽理工大学、兰州理工大学、安徽工业大学、黑龙江科技学院、西安科技大学、南昌大学、湘潭大学、石家庄铁道学院、上海理工大学、贵州大学、哈尔滨工程大学、北华大学、广东工业大学、西安工程大学、广西大学、太原理工大学

第四篇：电力电子说课稿

黑龙江职业学院课程说案体例及说明

根据学院两次说课比赛的实际情况，针对2013年人才培养工作评估要求，现就课程说案的编写提出以下说明，供各单位撰写说案时参考：

1.说案重点要阐述授课者的教学思想、教学设计和理念依据。说案与教案不同，教案（讲稿）是教师对备课的复杂思维过程的总结，是教师进行教学的操作性方案，它主要设定教师在教学中的具体内容和行业；说案（说课稿）重要的是体现授课者的教学思想、教学设计和理念依据。其思维逻辑是：为什么开这门课程—本课稿讲授哪些内容—怎样开好本门课程—用什么保障本门课的教学效果—怎样考核与评价教学效果。

2.说案要保证每个二级学院（部）体例的一致性。学院开展了两次说课大赛，要求各二级学院（部）开展初赛，因此，各二级学院（部）对说案要做详细且具体的规定，要统一体例和格式，以此保证比赛的公共性，形成说案的标准范式。

3.说案的内容要完整。说案的内容应该包括课程设置、内容设计、教法设计、学法指导、教学过程、评价方式、课程特色等，具体参考《黑龙江职业学院首届教师说课比赛方案》。各二级院（部）可根据学院的要求做出具体的规定。

4.说案要有课程的基本信息和说课人的基本情况，应包括课程代码、课程名称、课程性质、课程类型、授课专业、授课年级，说课人的职称和学历等。具体说明参照人才培养工作状态数据采集说明。

5.说案的格式要求：一级标题为小三号黑体，二级标题为小三号楷体加粗，三级标题为小三号仿宋加粗，正文为小三号仿宋； 行距为固定值28；页面为A4 页边距为上3.0cm、下2.5cm、左3.0cm、右2.5cm。

附件：黑龙江职业学院说案参考体例

黑龙江职业学院

《电力电子技术》课程说案

二级院（部）： 电气工程分院 教 学 团 队： 机电一体化 说 课 人： 鲍 敏

2013年5月

《电力电子技术》课程说案

040312 课程代码： 课程名称：

课程性质： 专业基础课 课程类型： 授课专业： 电气自动化及相关专业 授课年级： 说课人： 鲍敏 职称/学历：

电力电子技术

必修课 二年级 讲师/硕士

一、课程设置

电力电子技术课程是电气自动化及相关专业开设的。学生在入学后第一学年以基础课为主，包括电路分析、电子技术基础等，电力电子技术在第三学期与电机与拖动、工厂电气控制等课程一同开设，并为后续专业课自动控制系统、生产过程控制系统安装与调试打下坚实基础。1.课程性质：

电气自动化及相关专业的一门专业基础课、必修课。本课程面向电气产品安装、运行及维护职业岗位能力的培养。是电气自动化双证体系主干课。2.课程作用：

通过本门课程的学习使学生从理论上掌握各种电力电子装置的工作原理；从实践上熟悉电力电子装置的组成、应用。使学生能对简单电力控制电路进行设计、制作、调试和故障维修。并培养学生的分析问题和解决问题的能力。3.教学目标：

知识目标：掌握各类变流装置的电路结构、基本原理、控制方法、波形分析及设计计算，掌握电气绘图、识图要领。掌握电路焊接工艺。

能力目标：具备电力电子器件测试、选型能力；能正确使用示波器、万用表等仪器；能制定项目方案，具备设计、安装、调试和检修电气设备能力。

素质目标：掌握收集、分析、整理参考资料的技能；培养良好的团队合作精神，养成及时完成阶段性工作任务的习惯

4.课程设计的理念与思路：

课改小组通过整合优化多年本课程教育教学改革的研究成果，借鉴国内外先进教育理念，将CDIO工程教育理念与校企合作、国家维修电工职业标准深度融合，开发以职业能力培养为重点的CDIO教学模式。

二、内容设计

1.教学内容选取依据

教学内容的选取基于大量针对岗位的调研与分析，参考行业企业最前沿的新技术，选择生活中或行业企业典型的真实案例，并且这些案例适用于教学，能转化成学习性的工作任务。选取五大教学情境，以这些典型真实的教学情境为载体，构建教学做一体的电力电子技术课程。

2.教学内容组织与安排

众所周知，电流分为交流电和直流电两种形式。电力电子技术就是研究交-直电流的变换，根据电力变换的过程，将本课程教学内容整合设计为五大教学情境，包括我们生活中经常见到用到的可调亮度的调光台灯的设计制作与调试，可使电风扇实现无级变速的调速器的设计制作与调试，已经上市出售的新产品—可无线充电手机的微距无线充电器的设计制作与调试，还有直流电机调速系统的设计制作与调试，该系统在生产中可起重重物，驱动水泵，控制数控机床的加工动作等。变频器的用处更是广泛，包括变频空调、变频微波炉、变频电梯等。这些教学情境可涵盖本课程全部教学内容。再围绕这些主情境的完成开发出设计、安装、调试等子情境。3.课程内容的表现形式

课程教学资源丰富，包括：教材（主编，清华大学出版社出版）、课件（交互式）、教案、实验指导书（与实训设备配套，可完成本课程全部验证性实验）、试题库、习题库等。

交互式课件：交互课件可吸引学生注意力，提高兴趣。本课程教学重点、难点：电路计算、波形分析、比较。交互课件可引导学生观察、思考。解决重点、难点教学困难。

三、教法设计

本课程教学采用案例教学、讲练结合、多层次实训、情境教学等多种教学方法和手段。本课程在理实一体化教室授课，教室前面是桌椅黑板，后面是实训设备。理论学习和实践验证可同时进行，讲练结合。

实践分多个层次实行，学生先进行验证性实验，通过实验可直接观察到波形，加深印象。实验后学生要进行汇报，考察学生理论联系实际情况。最后，利用专业软件进行仿真实训，借助虚拟实训手段让学生更扎实的掌握知识的同时又多掌握一项技能。

情境教学：为学生创造真实的工作情境，使学生在教师的指引下模拟完成一项完整任务。学生全面参与信息收集、计划制定、做出决策、实施计划、反馈控制、结果评价等教学全过程。教学过程与工作过程融合，使学生通过自己的实践和行动提高职业能力。

四、学法指导 1.学情：

生源分数低、学习主动性差，学习过电路分析、电子技术等前导课程，有一定基础。本课程电路原理复杂、波形晦涩难懂，公式、计算较多，给学习带来困难。2.学法

学生为主 教师为辅，启发引导 咨询服务，性格不同 各有所长，因材施教 合理分工

五、教学过程

在CDIO教学模式下，每个教学情境都采用构思、设计、实施和运作4个阶段来实现。

1.构思阶段——提前下发任务书，学生要明确任务，进行任务准备。即要明白自己要做什么，并考虑怎样做。教师可引导学生查找资料、自主学习。

2.设计阶段——学生以小组为单位，讨论设计方案，制定实施计划。3.实施阶段——根据设计方案，学生自己动手完成项目。即进行电路焊制和调试。

4.运作阶段——即根据任务要求，对学生完成情况进行评价和反馈。

课改成果：无线充电器、电风扇无极调速器、直流电机拖动系统、调光灯。

六、评价方式

1．学习效果考核：

项目考核单+实验考核单（考核标准）2．教学评价：

项目考核+期末考试+平时表现=100%（多层次考核，3方面按一定权重）

教学效果评价方式包括：学生评教（学院每学期学生填评教单）+教师评教（院长、教研室主任、教师相互听课）+督导评教（督导听课打分）+社会、企业评价（参加大赛成绩优异、用人企业反馈）

七、课程特色

本课程突出特色为以下几点：

1．创新教学理念，采用CDIO工程教学模式 2．教学做一体化教学

3．学历证和国家电工职业资格证书双证融通

4．交互式课件、专业仿真软件等多种现代化教学手段广泛应用 5．多元化多层次考核评价机制，对学习效果、教学效果全面考察，评价更科学。

第五篇：电力电子实验报告

实验

一、直流斩波电路的性能研究

一、实验目的

1．熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理。2．掌握这两种基本轿波电路的工作状态及波形情况。

二、实验项目

降压型（Buck）斩波电路性能研究。

三、实验原理 3.1 实验原理图

降压斩波电路

四、实验步骤及方法

1.熟悉各个模块的功能，检査控制电路和主电路的电源开关是否为关闭状态。2.按照实验原理图进行接线。

3.对 PWM 控制模块依次进行如下设置： a 调节“幅值调节”旋钮，向左旋转至最小。b“控制方式”开关拨为开环。c“载波频率”设置为 20K。d“输出模式”开关拨为模式 1。

4.打开底柜 24V 和 15V 电源，将 PWM 控制模块的开关拨为 ON，用示波器分别观察载波（三角波）和 PWM 信号的波形，记录其波形、频率和幅值。调节“幅 值调节”旋钮，观察 PWM 信号的变化情况。

5.斩波电路的输入直流电压 Ui 由底柜的可调直流源给出，观察 Ui 波形，记录其平均值。6.接通主电路和控制电路的电源。调节“幅值调节”旋钮，改变 PWM 波的占空 比，观测输出电压 U o 波形。分别记录几组 PWM 信号占空比α, U i、U o 的平均值。

五、实验结果

1.Vi=50V时，D=19.04%，输出电压波形如下图所示，由图知，Vo=8.8V，Vo理论值=Vi*D=9.52V。

2.Vi=40V时，D=66.94%，输出电压波形如下图所示，由图知，Vo=20V，Vo理论值=Vi*D=26.776V。

六、结果分析

将降压斩波电路中实际输出电压与理论分析结果逬行比较, 讨论产生差异的原因。

答：实际上斩波电路会由于输出端使用电容滤波，而造成输出电压与理论值不同。

实验二、三相交直交变频电路的性能研究

一、实验目的

1．熟悉三相交直交变頻电路的组成。

2.熟悉三相桥式 PWM 逆变电路中各元器件的作用、工作原理。

3.对三相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工怍情况及其波 形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。

二、实验电路

原理图

三、实验步骤

1.按图中电路接线，接线完成后进行检查。

2.先打开控制电路电源，暂不接通主电路的交流电源。

3.观察正弦波发生电路输出的正弦信号～U，～V，～W 波形，测试其频率可调范围。

4.观察载波（三角波）的波形，测出其频率，并观察正弦波与载波的对应关系。5.观察六路PWM信号（SPWM控制模块中的PWM1～PWM6），并分别观测施加于V1~V6的栅极与发射极间的驱动信号，判断驱动信号是否正常。在主电路不接通电源的情况下，对比 V1 和 V2 的驱动信号，观测同一相上、下两管驱动信号之间的互锁延迟时间。

6.接通主电路的交流电源。观察主电路的中整流后的直流电压 Ud 的波形，并测量其平均值。

四、实验结果

观察载波、调制波、中间直流Ud、输出电压Uan、Uab、ia的波形。

中间直流Ud

输出侧电压Vab

输出侧电压Van

载波

电流ia

五、结果分析

1.分析说明实验电路中的 PWM 控制是采用单极性方式还是双极性方式。答：实验电路中的PWM控制是采用双极性方式。

2.分析说明实验电路中的 PWM 控制是采用同歩调制还是异步调制。答：实验电路中的PWM控制是采用同步调制。

3.为使输出波形尽可能地接近正弦波，可以采取什么措施？

答：增大逆变器主电路的功率开关器件在其输出电压半周内的开关次数N。

实验三、三相全控桥整流电路分析

一、实验目的

1.熟悉三相全控桥整流电路组成。

2.熟悉电路中器件的工作原理及作用，并研究输出波形。

二、实验电路

三、实验步骤

在不同的导通角下，记录输出电压、晶闸管输出电压和电流的波形。

四、实验结果

1.00时导通，输出波形下图所示。

2.600时导通，输出波形下图所示。

3.900时导通，输出波形下图所示。