电力电子装置总结

1、电力电子装置的主要类型：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、静态开关

2、器件特点

电力二极管：由于存在结电容，有反向恢复时间，在未恢复阻断能力之前，相当于

短路状态

晶闸管：电流型器件。擎住电流IL，触发后，当IA>IL撤除Ig，仍导通。

维持电流IH，当IA

电力三极管：电流型器件。二次击穿，当Uce超过超过集电极额定电压后，发生正向

雪崩击穿，Ic剧增，称为一次击穿。一次击穿后如不及时限流，大的集

电结功耗会造成局部过热，导致三极管等效电阻减小，Ic再次急剧上上

升，管子瞬时过热烧毁，称为二次击穿。

电力场效应管：电压型器件。单极性导电，开关速度快，常工作在高频方式，存在

寄生体二极管D，有反向恢复过程，易引起管子损坏。导通电阻有正

的温度系数，便于并联使用（易于均流）

IGBT：电压型器件。MOSFET与双极晶体管构成的复合管，无二次击穿，有擎住效应。

达到擎住电流后，IGBT失去控制能力。解决办法：工作电流不超过规定最大

值，并尽量减小du/dt值。

3、器件缓冲电路

主要作用：抑制开关器件的di/dt、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工

作在安全工作区内。

分类：无极性、有极性、复合型

RCD关断缓冲电路（P14）

电容选择：原则1：按总损耗为最小确定电容值

原则2：按临界缓冲计算电容

电阻选择：1、器件最小导通时间应大于电容的放电时间常数

2、电容的最大电流与工作电流之和不超过器件额定值，为防振荡，采用

无感电阻

二极管选择：要求快速回复，耐受瞬时大电流，耐压高，一般选用快速恢复二极管。

4、保护技术

保护的类型：过电流保护、输出过压保护、输入瞬态电压抑制、输入欠压保护、过

温保护、器件控制极保护（P19重点，清楚其中各元件的作用。）

1、线性电源与开关电源的区别：线性电源管子工作在线性放大区，开关电源工作在

开关模式

2、开关电源的基本组成：1.开关电源输入环节，（输入浪涌电流的抑制：限流电阻

加开关、采用负温度系数热敏电阻NTC）

2.功率变换电路（P23）：拓扑结构，Buck、Boost、BuckBoost

正激、反激、推挽、半桥、全桥（带隔离变压器）

重点掌握前5种的工作原理，波形绘制很重要

3.控制及保护电路：控制主要方式是PWM，又分为电压控制

模式和峰值电流控制模式

3、反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当开

关管关断时再将磁能变为电能传送到负载(那么应该知道正激变换器了吧)

单端变换器：变压器磁通仅在单方向变化

4、重点掌握单端反激开关电源（P27）

工作模式：连续和不连续，两种模式输出电压表达式（输入公式困难，自己看书）

第三章逆变器

1、逆变器的主电路拓扑机构：半桥式、全桥式、推挽式（P55）

2、半桥电压利用率低，仅为直流母线电压一半，但其可以利用两个大电容自动补偿不对称波形，这是其一大优点。

3、全桥和推挽电压利用率均为半桥2倍，但存在变压器直流不平衡的问题

4、推挽的主要优点是电压损失小，只有单管压降。而且两个开关管的驱动可以共用，驱动电路简单。

5正弦脉宽调制（SPWM）：利用面积冲量等效的原理获得谐波含量很小的正弦电压输出，其谐波主要分布在载波频率以及载波频率的整数倍附近。

5、SPWM类型：单极性SPWM，双极性SPWM，单极性倍频SPWM

6、怎样区分单极性与双极性：（简单）看输出半周期内脉冲是否正负交替

7、单级倍频的有点：Uab存在三种电平（哪三种因该知道吧），电压脉动幅度比双极性低一倍，相同开关频率下输出SPWM脉动频率单极性倍频比双极性高一倍（单极倍频为载波频率两倍，双极性为载波频率），有利于猴急滤波。

8、会分析什么时候产生什么样的驱动信号，那些管子导通，输出什么样的波形。

9、什么是载波比什么是调制比（自己找一下答案比较好）

10、输出电压表达式：幅值=直流侧电压调制比。有效值又是什么样的

11、直流偏磁问题：由于逆变电压中出现直流分量，使变压器磁芯的工作磁滞回线

中心偏离了坐标原点,正反向脉冲磁过程中工作状态不对称，使得变压器正负半周传输的能量不平衡，称为直流偏磁现象。

12、哪些变换电路存在直流偏磁现象：全桥变换一般存在，半桥变换利用两个大电

容自动补偿不对称波形，不存在。

13、直流偏磁危害：造成变压器磁芯单向饱和,励磁电流急增,威胁器件的安全运

行。同时逆变器输出电压波形发生严重畸变。

14、直流偏磁产生原因：控制系统的电源电压或元件参数引起三角载波或正弦调制

波正、负半周不对称

15、抗不平衡措施：分静态、动态。静态：严格挑选器件，注意驱动电路一致性动态：模拟补偿、数字适时补偿

16、辅助电源：为控制电路、检测电路、驱动电路等供电

17、感应加热电源：先将市电整流，在逆变为高频交流给感应线圈供电。分为串联

谐振和并联谐振两种。其功率调节是靠调节工作频率来实现的，在谐振点附近时负载等效阻抗最低，电流大，功率亦大。提高频率后阻抗增加，电流减小，功率减小。

第四章不间断UPS

1、UPS定义：UninterruptiblePowerSupply是指当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置。

2、UPS的类型：后备式、双变换在线式、在线互动式、Delta变换式

3、后备式原理：原理框图（P95）

市电正常时，充电器给蓄电池充电，市电经过滤波、稳压后向负载供电

市电异常（含掉电）时，蓄电池通过逆变器向负载供电

特点：1、市电—电池转换时，输出电压有转换时间

2、供电品质不高

3、结构简单、成本低、效率高

4、双变换在线式原理：原理框图（重点掌握P95）

市电正常时，市电经AC/DC，DC/AC两次变换后给负载供电

市电故障时，由蓄电池经DC/AC变换供电

只有当逆变器故障时，才通过装换开关切换，市电直接旁路给负载供电

特点：市电—电池切换时，可实现零时间切换

供电品质高，结构复杂，成本高、效率低

5、在线互动式:

市电正常时，UPS逆变器工作在整流状态，向电池充电，市电通过智能调压直接向负载供电

市电掉电后，逆变器转为逆变状态，电池通过逆变器向负载供电

特点：1、市电—电池转换时，输出电压有转换时间

2、供电品质较低

3、结构简单、成本低、效率高

6、Delta变换式

只对输出电压的差值进行调整和补偿

特点：1、市电—电池转换时，可实现零切换时间

2、供电品质高

3、前端变换器功率等级较低

4、结构较复杂、成本较高（低于双变换在线式UPS）、效率高

7、蓄电池的基本性能指标（P106）：

放电终止电压：表示电池不允许再放出电能时的电压，通常为1.75V/单格。放电率：放电至终止电压的电流大小或时间快慢。可用放电电流或放电时间表示。容量：放电电流与放电时间的乘积来表示，单位为安时(Ah)

放电电流：就是电池的输出电流

8、逆变、市电切换

a.机械接触器：可以防止电弧，但不能很好解决对后级负载不间断、无扰动供电b.静态开关：零时间切换，但是有管耗

c.混合式开关：同时导通实现不间断供电，但可能产生环流

9、输出滤波：作用是滤除逆变桥输出SPWM波中的谐波分量。由于输出脉宽调制波中的谐波主要分布在开关频率附近，选取LC滤波器的谐振频率满足（P113式4-5）

10、同步锁相组成：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器

1、四象限斩波调速（重点分析P135）

各象限运行时的工作原理，各管的通断状态（对照书上进行分析,图不好贴）

2、具有中间环节的DC/DC变换器

为什么采用具有中间变换环节的变换形式：输入输出电压悬殊，采用具有中间高频环节的变换形式，经高频变压器实现降压或升压

工作原理：直流输入电压经输入滤波后加到半桥式逆变器电路上，逆变后的方波经高频变压器降压，再经二极管不空整流，得到低压直流电压。输出电压通过闭环控制逆变器的PWM信号，达到电压的控制，实现电压稳定输出。

3、TL494锯齿波形成（P141）：频率由5端和6端电容、电阻决定f=1.1/RC（知道1.1

是都少吗Ln3,想到什么了吗）。5端产生锯齿波

4、TL494的脉宽控制原理（P141，结合图5.11进行分析）

1、交流调功器：调节输出功率，对电压，电流没有严格要求。

2、交流调功器的控制模式：过零触发半周波控制（定周期/变周期）、调相触发控制

3、过零触发半周波控制：将交流电源每N个电压半周定为一个调节周期T，在该调节

周期内调节导通电压半周的个数M来调节输出功率。

特点：负载得到的电压(电流)波形总是完整的正弦波，避免了电流的瞬时冲击，

功率因数高，但负载电流存在频率低于基频的次谐波分量，应用范围受限

制，且调节周期较长。

4、调相触发控制：以每个交流电压半周为调节周期，通过调节晶闸管的导通相位角

进行调功。

特点：负载的电压(电流)是缺角正弦波，功率因数差，且存在高次谐波，对电网

和无线电波会产生射频干扰

5、谐振型逆变器（有可能会画波形）

主电路结构：1.串联谐振逆变电路。

2.电容分压电路（可增强电路承受冲击负载的能力P168）

3.移相调压(使得逆变电压可控P168)

6、400Hz谐振型逆变器实例分析

总体构成（P169图6.19）：

1浪涌抑制电路（启动电阻R97，接触器JC）

2输入滤波电路（滤波电感L01电容C1-C4）

3移相全桥电路（Q1、Q2、Q3、Q4以及开关器件的RCD缓冲电路）

4主变压器、

5反馈变压器、

6桥臂直通保护电路（上下桥臂直通时，触发QE、QF，强制关断Q2、Q4）

第七章电力系统用电力电子装置

1、阻抗补偿方案（P175）：1.晶闸管投切电容器TSC

2.晶闸管控制电抗器TCR（晶闸管触发角90-180）

3.晶闸管控制串联电容器TCSC

2、电压源变流器补偿方案：1.无功功率发生器2.开关型串联基波电压补偿

3、谐波危害：公用电网、电缆、用电设备、继电器接触器、电气仪表、环境电磁干

扰、电网局部谐振等（P181）

3、无源滤波器的缺点：1.受参数影响；

2.消除特定次谐波；

3.与无功补偿、调压要求难以协调

4、有源滤波器（APF）的原理：针对电网中非线性负载，检测其谐波电流，作为电流指令控制一个与电网并联的电流发生源，使之输出电流跟踪指令电流，该电流源就提供了非线性负载所需的谐波电流，电网只需提供基波电流。

5、有源滤波器拓扑结构：串联型、并联型、混合型，其变流器分电压型和电流型

6、直流输电基本原理：包括直流输电线和两个换流站，一站工作在整流，一站工作在逆变，功率从整流站向逆变站传送。直流输电系统通过调节换流器的触发控制

角，将两端换流站的直流电压极性同时反向，实现输送功率翻转。

7、直流输电主接线方式:双极方式、单极大地回线方式、单极金属回线方式、单极

双极线并联大地回线

8、直流输电有点：1.方便电网互联

2．线路造价低，功耗小

3．适宜远距离输电

9、直流输电缺点：1、换流装置价格昂贵，结构复杂

2、消耗无功功率

3、产生谐波

4、控制装置复杂

10、直流输电适用场合：1、与距离大功率输电

2、海底电缆隔海输电

3、出线走廊拥挤地区

4、两大系统互联或不同频率电网连接

11、直流输电的控制和调节：稳态直流电流表达式（P193）

明显从式中可以看出改变那些量可以改变直流电流

1、形成电磁干扰的条件：

1.向外发送电磁干扰的源——噪声源

2.传递干扰的途径——噪声耦合和辐射

3.承受电磁干扰的客体——受扰设备

2、常用抑制电磁干扰的措施：1.用电路和器件抑制电磁干扰

2．滤波

3.屏蔽

4.布线

5.接地