電力電子技術(shù)習(xí)題集

前言

第一章 緒論

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

第二章 電力電子器件

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

第三章 AC-DC變換電路

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

第四章 DC-DC變換電路

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

第五章 DC-AC變換電路

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

第六章 AC-AC變換電路

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

第七章 諧振開關(guān)技術(shù)

一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)

二、習(xí)題與解答

三、練習(xí)題

附錄一 自測試題與答案

一、自測試題

二、自測試題答案

附錄二 常用數(shù)學(xué)公式與基礎(chǔ)訓(xùn)練

一、常用數(shù)學(xué)公式

二、基礎(chǔ)訓(xùn)練

三、練習(xí)題

參考文獻(xiàn)2100433B

《普通高等教育十一五規(guī)劃教材·電力電子技術(shù)習(xí)題集》為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材?！镀胀ǜ叩冉逃晃逡?guī)劃教材·電力電子技術(shù)習(xí)題集》是李先允主編的《電力電子技術(shù)》的配套學(xué)習(xí)指導(dǎo)性用書?！镀胀ǜ叩冉逃晃逡?guī)劃教材·電力電子技術(shù)習(xí)題集》對(duì)《電力電子技術(shù)》各章要掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出了基本要求，對(duì)各章的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和歸納。《普通高等教育十一五規(guī)劃教材·電力電子技術(shù)習(xí)題集》擬通過典型題目的解答，幫助學(xué)生加深對(duì)電力電子基本理論的理解，提高計(jì)算能力和解決問題的能力，提高應(yīng)試水平。《普通高等教育十一五規(guī)劃教材·電力電子技術(shù)習(xí)題集》精選了各類題目590多題，其中大部分為例題，留有少量習(xí)題，供讀者練習(xí)用。

電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。

第1章　電力電子技術(shù)概述　1

1.1　電力電子技術(shù)的概念　1

1.2　電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容　2

1.2.1　電力電子器件　3

1.2.2　電力電子電路　4

1.2.3　電力電子電路的控制　6

1.2.4　電力電子裝置　8

1.3　電力電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r　9

1.4　電力電子技術(shù)的應(yīng)用　12

1.4.1　電力電子變換電源　12

1.4.2　電力電子補(bǔ)償控制器　15

小結(jié)　19

習(xí)題　19

第2章　電力電子器件與應(yīng)用　20

2.1　電力電子器件概述　20

2.1.1　電力電子器件的概念和特征　20

2.1.2　電力電子器件的分類　21

2.1.3　電力電子器件的主要技術(shù)指標(biāo)　22

2.2　不可控器件——電力二極管　22

2.2.1　電力二極管的結(jié)構(gòu)與工作原理　22

2.2.2　電力二極管的主要特性　23

2.2.3　電力二極管的主要參數(shù)　23

2.3　半控型器件——晶閘管　25

2.3.1　晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理　25

2.3.2　晶閘管的主要特性　27

2.3.3　晶閘管的主要參數(shù)　28

2.3.4　晶閘管的門極觸發(fā)電路　31

2.3.5　晶閘管的派生器件　31

2.4　全控型器件　32

2.4.1　門極可關(guān)斷晶閘管　32

2.4.2　功率場效應(yīng)晶體管　35

2.4.3　絕緣柵雙極型晶體管　38

2.4.4　集成門極換流晶閘管　41

2.4.5　智能功率模塊　44

2.5　電力電子器件的保護(hù)　45

2.5.1　過電壓保護(hù)　45

2.5.2　過電流保護(hù)　46

2.5.3　緩沖電路　47

2.5.4　器件溫度控制　49

小結(jié)　51

習(xí)題　52

第3章　DC/DC變換電路　54

3.1　概述　54

3.2　單管非隔離變換電路　55

3.2.1　Buck變換器　56

3.2.2　Boost變換器　59

3.2.3　Boost/Buck變換器　62

3.2.4　Cuk變換器　63

3.2.5　Zeta變換器　64

3.2.6　Sepic變換器　64

3.2.7　非隔離變換電路的比較　65

3.3　單管隔離式變換電路　65

3.3.1　單端反激變換器　65

3.3.2　單端正激變換器　68

3.4　多管變換電路　70

3.4.1　推挽變換器　70

3.4.2　半橋變換器　70

3.4.3　全橋變換器　71

3.4.4　隔離變換電路的比較　71

3.5　雙向變換器　72

3.5.1　Buck/Boost雙向變換器　72

3.5.2　Cuk雙向變換器　72

3.5.3　三相Buck/Boost雙向變換器　73

小結(jié)　74

習(xí)題　74

第4章　AC/DC變換電路　76

4.1　概述　76

4.1.1　整流電路的分類　76

4.1.2　整流電路的學(xué)習(xí)方法　77

4.2　相控整流電路　78

4.2.1　相控整流電路一般結(jié)構(gòu)　78

4.2.2　單相可控整流電路　78

4.2.3　三相可控整流電路　90

4.2.4　變壓器漏感對(duì)相控整流電路的影響　100

4.2.5　相控整流電路的設(shè)計(jì)方法及舉例　103

4.3　PWM整流電路　105

4.3.1　PWM整流器的簡單原理　106

4.3.2　PWM整流器的分類　107

4.3.3　電壓型PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　108

4.3.4　電流型PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　109

4.3.5　三相VSR的電流控制技術(shù)　110

4.3.6　三相VSR的其他控制策略　112

小結(jié)　114

習(xí)題　114

第5章　DC/AC變換電路　117

5.1　概述　117

5.1.1　逆變電路的分類　118

5.1.2　DC/AC變換的工作原理　118

5.1.3　逆變電路的換流方式　119

5.2　電壓型DC/AC變換電路　121

5.2.1　電壓型單相逆變電路　121

5.2.2　電壓型三相全橋式逆變電路　125

5.3　電流型DC/AC變換電路　128

5.3.1　電流型單相橋式逆變電路　128

5.3.2　電流型三相橋式逆變電路　128

5.4　諧振式逆變電路　129

5.4.1　電壓型串聯(lián)諧振逆變電路　130

5.4.2　電流型并聯(lián)諧振逆變電路　132

5.5　DC/AC變換的多重化技術(shù)　134

5.5.1　電壓型逆變器的多重化　134

5.5.2　電流型逆變器的多重化　136

5.5.3　單元串聯(lián)型高壓逆變器　137

5.5.4　多電平型高壓逆變器　139

5.6　變頻器　140

5.6.1　變頻器的構(gòu)成及基本功能　141

5.6.2　變頻器的控制方式　143

小結(jié)　143

習(xí)題　144

第6章　AC/AC變換電路　145

6.1　交流電力電子開關(guān)　145

6.2　單相交流調(diào)壓電路　146

6.2.1　相控式單相交流調(diào)壓電路　146

6.2.2　斬控式單相交流調(diào)壓電路　149

6.3　三相交流調(diào)壓電路　151

6.3.1　三相相控式交流調(diào)壓電路　151

6.3.2　三相斬控式交流調(diào)壓　152

6.4　交流調(diào)功電路　153

6.5　交-交變頻電路　154

6.5.1　單相交-交變頻電路原理　154

6.5.2　交-交變頻電路的調(diào)制方式　156

6.5.3　交-交變頻電路的控制　158

6.5.4　交-交變頻電路的工作特性　159

6.5.5　三相交-交變頻電路　160

6.6　矩陣式變頻電路　163

小結(jié)　164

習(xí)題　165

第7章　PWM控制技術(shù)　166

7.1　PWM控制的基本原理　166

7.2　PWM控制的分類　167

7.3　SPWM控制　170

7.4　馬鞍波PWM的調(diào)制原理　172

7.5　兩電平SVPWM控制　174

7.5.1　兩電平逆變器的空間電壓矢量　175

7.5.2　兩電平SVPWM算法　176

7.6　三電平載波PWM控制　177

7.6.1　三角載波層疊法　178

7.6.2　優(yōu)化PWM方法　181

7.7　三電平SVPWM控制　182

7.7.1　三電平逆變器的空間電壓矢量　182

7.7.2　基本矢量及其對(duì)中點(diǎn)電壓的影響　184

7.7.3　三電平SVPWM控制的算法　186

小結(jié)　191

習(xí)題　191

附錄　英文縮寫　192

參考文獻(xiàn)　1942100433B

前言

第1章 緒論1

內(nèi)容提要1

本章內(nèi)容導(dǎo)入1

1.1 電力電子技術(shù)的概念與發(fā)展1

1.1.1 電力電子技術(shù)的概念1

1.1.2 電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容2

1.1.3 電力電子技術(shù)的發(fā)展4

1.2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用6

1.2.1 電源設(shè)計(jì)中的電力電子技術(shù)6

1.2.2 一般工業(yè)中的電力電子技術(shù)6

1.2.3 電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)7

1.2.4 交通運(yùn)輸中的電力電子技術(shù)8

1.2.5 家用電器中的電力電子技術(shù)8

1.2.6 新能源發(fā)電中的電力電子技術(shù)9

1.3 電力電子技術(shù)課程的基本要求及仿真軟件10

1.3.1 電力電子技術(shù)課程的基本要求10

1.3.2 電力電子技術(shù)常用的仿真軟件10

第2章 電力電子器件13

內(nèi)容提要13

本章內(nèi)容導(dǎo)入13

2.1 概述13

2.1.1 理想開關(guān)特性14

2.1.2 實(shí)際開關(guān)與損耗15

2.1.3 電力電子器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)下的優(yōu)勢16

2.2 功率二極管16

2.2.1 功率二極管的結(jié)構(gòu)及工作原理17

2.2.2 功率二極管的靜態(tài)特性18

2.2.3 功率二極管的動(dòng)態(tài)特性18

2.2.4 功率二極管的參數(shù)20

2.2.5 功率二極管的主要類型22

2.3 晶閘管22

2.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理23

2.3.2 晶閘管的靜態(tài)伏安特性25

2.3.3 晶閘管的動(dòng)態(tài)特性25

2.3.4 晶閘管的參數(shù)27

2.3.5 晶閘管的派生器件30

2.4 門極關(guān)斷晶閘管31

2.5 電力晶體管32

2.5.1 GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理32

2.5.2 GTR的靜態(tài)特性33

2.5.3 GTR的動(dòng)態(tài)特性33

2.5.4 GTR的主要參數(shù)34

2.6 功率場效應(yīng)晶體管34

2.6.1 功率MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理34

2.6.2 功率MOSFET的靜態(tài)特性36

2.6.3 功率MOSFET的動(dòng)態(tài)特性37

2.6.4 功率MOSFET的主要參數(shù)39

2.7 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)41

2.7.1 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理41

2.7.2 IGBT的靜態(tài)特性42

2.7.3 IGBT的動(dòng)態(tài)特性43

2.7.4 IGBT的主要參數(shù)43

2.8 功率集成模塊44

2.8.1 二極管模塊44

2.8.2 晶閘管模塊44

2.8.3 MOSFET和IGBT模塊44

2.8.4 智能功率模塊(IPM)45

2.8.5 電力電子器件的研制水平46

2.9 晶閘管的典型測試方法46

2.9.1 萬用表測試法47

2.9.2 發(fā)光測試法49

2.10 IGBT的雙脈沖測試法49

2.10.1 雙脈沖實(shí)驗(yàn)的電路及設(shè)備49

2.10.2 雙脈沖實(shí)驗(yàn)的基本過程50

本章小結(jié)54

思考題與習(xí)題55

第3章 電力電子器件應(yīng)用基礎(chǔ)56

內(nèi)容提要56

本章內(nèi)容導(dǎo)入56

3.1 電力電子器件的基本驅(qū)動(dòng)電路56

3.1.1 晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)電路57

3.1.2 電流型全控器件的驅(qū)動(dòng)58

3.1.3 電壓型全控器件的驅(qū)動(dòng)60

3.2 電力電子器件的保護(hù)61

3.2.1 過電壓保護(hù)61

3.2.2 過電流保護(hù)63

3.3 電力電子器件的緩沖電路63

3.4 電力電子器件的串聯(lián)與并聯(lián)65

3.4.1 電力電子器件的串聯(lián)65

3.4.2 電力電子器件的并聯(lián)66

3.5 電力電子器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)典型應(yīng)用電路67

3.5.1 三相晶閘管智能控制模塊67

3.5.2 集成化驅(qū)動(dòng)芯片及電路介紹68

3.6 2SC0106T集成芯片及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)73

3.6.1 2SC0106T芯片介紹73

3.6.2 基于2SC0106T的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)76

本章小結(jié)79

思考題與習(xí)題79

第4章 交流-直流變換電路81

內(nèi)容提要81

本章內(nèi)容導(dǎo)入81

4.1 單相可控整流電路81

4.1.1 單相半波可控整流電路82

4.1.2 單相橋式全控整流電路86

4.1.3 單相橋式半控整流電路90

4.1.4 單相全波可控整流電路92

4.2 三相可控整流電路93

4.2.1 三相半波共陰極可控整流電路94

4.2.2 三相半波共陽極可控整流電路98

4.2.3 三相橋式全控整流電路99

4.3 大功率可控整流電路106

4.3.1 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路106

4.3.2 兩組三相橋式整流電路并聯(lián)的12脈波相控整流電路108

4.3.3 兩組三相橋式整流電路串聯(lián)的12脈波相控整流電路109

4.4 考慮變壓器漏感的整流電路110

4.4.1 換相過程與換相重疊角110

4.4.2 換相期間基本的數(shù)量關(guān)系111

4.4.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響112

4.5 有源逆變電路112

4.5.1 有源逆變的概念112

4.5.2 三相橋式整流電路的有源逆變工作狀態(tài)115

4.5.3 逆變失敗與最小逆變角的限制116

4.6 整流電路的諧波和功率因數(shù)117

4.6.1 整流電路對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響117

4.6.2 整流電路的諧波分析基礎(chǔ)118

4.6.3 交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析119

4.6.4 直流側(cè)輸出電壓和電流的諧波分析120

4.7 電壓型PWM整流器122

4.7.1 電壓型單相PWM整流器122

4.7.2 電壓型三相PWM整流器126

4.8 可控整流電路的典型應(yīng)用案例128

4.8.1 可控整流電路在高壓直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用128

4.8.2 可控整流電路在冶金熔煉電源中的應(yīng)用129

4.8.3 城市軌道交通供電系統(tǒng)整流機(jī)組的電路131

4.8.4 晶閘管可逆直流調(diào)速系統(tǒng)132

本章小結(jié)133

思考題與習(xí)題133

第5章 直流-交流變換電路136

內(nèi)容提要136

本章內(nèi)容導(dǎo)入136

5.1 逆變電路概述137

5.1.1 逆變電路的基本工作原理137

5.1.2 逆變電路的基本類型137

5.1.3 逆變電路的控制方式138

5.2 電壓型方波逆變電路138

5.2.1 單相電壓型逆變電路138

5.2.2 三相橋式電壓型方波逆變電路140

5.3 電流型方波逆變電路143

5.3.1 單相橋式電流型逆變電路143

5.3.2 三相橋式電流型逆變電路144

5.4 逆變電路的多重化及多電平化145

5.4.1 多重逆變電路145

5.4.2 多電平逆變電路147

5.5 逆變電路的脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)149

5.5.1 SPWM控制的基本原理149

5.5.2 SPWM的生成方法150

5.5.3 異步調(diào)制和同步調(diào)制152

5.6 電壓正弦SPWM逆變電路153

5.6.1 單相橋式SPWM逆變電路153

5.6.2 三相橋式SPWM逆變電路155

5.7 電流跟蹤SPWM控制技術(shù)156

5.7.1 電流跟蹤SPWM控制原理156

5.7.2 三相電流滯環(huán)控制型SPWM逆變電路157

5.8 逆變電路的典型應(yīng)用案例158

5.8.1 逆變電路在超聲波電源中的應(yīng)用158

5.8.2 逆變電源在感應(yīng)加熱電源中的應(yīng)用159

5.8.3 逆變電路在變頻器中的應(yīng)用160

5.8.4 逆變電路在有源電力濾波器中的應(yīng)用162

5.8.5 逆變電路在直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用164

本章小結(jié)165

思考題與習(xí)題165

第6章 直流-直流變換電路167

內(nèi)容提要167

本章內(nèi)容導(dǎo)入167

6.1 概述167

6.1.1 直流斬波的基本工作原理168

6.1.2 直流斬波電路的基本控制方式168

6.1.3 DC-DC變換電路的分類169

6.1.4 直流斬波電路中電感、電容的基本特性169

6.2 非隔離型斬波電路170

6.2.1 降壓斬波電路170

6.2.2 升壓斬波電路172

6.2.3 升降壓斬波電路174

6.2.4 Cuk斬波電路175

6.2.5 Sepic斬波電路177

6.2.6 Zeta斬波電路178

6.3 復(fù)合斬波電路和多相、多重?cái)夭娐?79

6.3.1 電流可逆斬波電路180

6.3.2 橋式可逆斬波電路180

6.3.3 多相多重?cái)夭娐?81

6.4 隔離型斬波電路182

6.4.1 正激變換電路182

6.4.2 反激變換電路185

6.4.3 半橋型變換電路186

6.4.4 全橋型變換電路187

6.5 直流-直流變換電路的典型應(yīng)用案例189

6.5.1 Boost電路在LED應(yīng)急照明電路中的應(yīng)用189

6.5.2 反激式電路在手機(jī)充電器中的應(yīng)用191

6.5.3 多相多重升壓斬波技術(shù)在船用逆變器中的應(yīng)用193

本章小結(jié)194

思考題與習(xí)題194

第7章 交流-交流變換電路196

內(nèi)容提要196

本章內(nèi)容導(dǎo)入196

7.1 單相交流調(diào)壓電路196

7.1.1 單相相控式交流調(diào)壓電路196

7.1.2 單相斬控式交流調(diào)壓電路201

7.2 三相交流調(diào)壓電路202

7.2.1 三相相控式交流調(diào)壓電路202

7.2.2 三相斬控式交流調(diào)壓電路204

7.3 交流調(diào)功電路及電力電子開關(guān)205

7.3.1 交流調(diào)功電路205

7.3.2 晶閘管交流開關(guān)206

7.4 交-交變頻電路207

7.4.1 單相交-交變頻電路207

7.4.2 三相交-交變頻電路210

7.5 交流-交流變換電路典型應(yīng)用案例212

7.5.1 交流調(diào)壓電路在調(diào)光臺(tái)燈中的應(yīng)用212

7.5.2 交流調(diào)壓電路在電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器中的應(yīng)用214

7.5.3 電力電子開關(guān)在靜止無功補(bǔ)償裝置中的應(yīng)用215

本章小結(jié)216

思考題與習(xí)題217

第8章 PSIM仿真軟件的應(yīng)用218

內(nèi)容提要218

本章內(nèi)容導(dǎo)入218

8.1 PSIM仿真軟件介紹218

8.1.1 PSIM使用介紹218

8.1.2 PSIM軟件的元件選取219

8.2 直流斬波電路的仿真221

8.2.1 降壓斬波電路仿真(CCM模式)221

8.2.2 升壓斬波電路仿真(CCM模式)222

8.3 整流電路仿真224

8.3.1 單相橋式全控整流電路仿真224

8.3.2 三相橋式全控整流電路仿真225

8.4 單相橋式逆變電路仿真228

8.5 單相斬控式交流調(diào)壓電路仿真230

第9章 電力變換電路綜合應(yīng)用案例232

內(nèi)容提要232

本章內(nèi)容導(dǎo)入232

9.1 雙PWM變頻器硬件電路設(shè)計(jì)232

9.1.1 雙PWM變頻器硬件總體結(jié)構(gòu)233

9.1.2 主電路設(shè)計(jì)234

9.1.3 DSP開發(fā)平臺(tái)238

9.1.4 信號(hào)處理電路239

9.2 典型不間斷電源實(shí)例電路分析241

9.2.1 UPS不間斷電源系統(tǒng)組成241

9.2.2 各個(gè)模塊的電路原理242

本章小結(jié)245

參考文獻(xiàn)246