导图社区 电力电子技术复习思维导图
这是一个综合了大学授课资源的电力电子技术复习的很全面的思维导图集，可以很好的帮助大家梳理思路，助力复习。
这是一篇关于chapter1计算机系统概述的思维导图，主要内容包括：计算机发展概况，微型计算机系统组成，计算机中的数制与编码，数值数据的表示和运算。
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电力电子技术
第二章 电力电子器件
概念
电力电子器件
用于主电路
实现电能变换或控制
主电路
直接承担任务
特征
功率大，承受高电压和大电流
开关状态
控制电路和驱动电路由信息电子电路来控制
四种功率损耗
开关损耗
关断损耗
开通损耗
通态损耗
损耗量大
断态损耗
损耗量小
系统组成
控制电路
驱动电路
保护电路
以电力电子器件为核心
分类
不可控器件
电力二极管PD
基本工作原理
PN结的单向导电性
双极型器件
结构
垂直导电结构
承受大电流
PiN结构（多了低掺杂N区）
承受高电压
低掺杂N区越厚，承受反压能力越强，但PD会更不易导电
功能
击穿电压由低掺杂N区的厚度决定
电导调制效应
电容效应
基本特性
静态特性（伏安特性）
动态特性
关断特性
开通特性
基本参数
正向平均电流
长期运行时流过最大工频正弦半波电流的平均值，以保证结温不超过允许最高工作结温
有d是平均值，无d是有效值
主要类型
普通二极管
反向恢复时间长
快恢复二极管
反向恢复时间短
肖特基二极管
没有PN结
以金属和半导体形成的势垒为基础的而二极管
单极型
半控型器件
晶闸管 SCR
工作原理
组成了三个三极管
静态特性
工作特性
门极触发
在门极电流＞0时，出现强烈的正反馈，SCR饱和导通（2）
电流型控制器件
半控器件（3）
关断方法
维持电流
其他几种可能导通的情况
开通过程
开通时间
延迟时间
delay
上升时间
rising
关断过程
关断时间
反向阻断恢复时间
正向阻断恢复时间
主要参数
电压定额
晶闸管额定电压是晶闸管将承受峰值电压的2~3倍
电流定额
通态平均电流
维持电流IH
断态电压临界上升率
影响结电容
派生器件
全控型器件
门极可关断晶闸管 GTO
与SCR的区别
比较大，这样晶体管V2控制灵敏，GTO易于关断
在导通时更接近于1，接近于临界饱和，负面影响是正向导通时管压降变大了
多元集成结构使每个GTO单元都很小，易于抽取电流而关断
SCR
开通过程SCR
电力晶体管GTR
BJT三极管
电力场效应晶体管 电力MOSFET
无电导调制效应，所以低掺杂N区窄，耐压值低
多子（电子）导电属于单极型
工作在开关状态
截止区
非饱和区
常常加一个寄生二极管，可以反向导通（逆导型）
安全工作区
优点
不存在二次击穿
使用中注意留有余量
绝缘栅双极晶体管 IGBT
有PiN结构，可以产生电导调制效应
可以耐高压
转移特性
输出特性
饱和区
器件考点
名称（中英文）
掌握计算
第三章 整流电路
单相半波可控整流电流
电路图
特点
输出脉动大(一周期1次)
变压器二次侧电流有直流分量，造成铁芯直流磁化，为使铁芯不饱和，要增大面积
负载
电阻负载
波形
有效值
SCR承受电压
阻感负载
导通角
缺点与改进
电压平均值低
增加续流二极管
电压分析
单相桥式全控整流电路
脉冲
间隔180°
承受电压
平均值
带反电动势负载（不考虑电感）
正负半波都有整流电流
变压器二次侧无直流分量
脉动大（一周期内两次）
开关管比半波可控整流电路多
三相半波可控整流电路
自然换相点
30° 150° 270°
ud是正半波包络线
作为α的零点
α变化
α=30°（电流连续的临界情况）
120°
α=60°（30°~150°）
150°-α
移相范围
0~150°
α＜30°
α＞30°（α=60°）
阴影区是电感续流作用，电感向电源反馈能量
纯电感
0~90°
三相桥式全控整流电路
共阴极组
共阳极组
电路特点
两个管子同时导通形成回路，其中共阴极组个共阳极组各一个，且不能为同一项的器件
触发脉冲按照123456的顺序，相位依次差60° ，135和246各差120°，同一项的上下两个器件差180°
ud一周期内脉动6次，每次的波形都是一样的，故该电路为6脉波整流电路
需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲（对启动过程或电流断续状态）
宽脉冲触发
双脉冲触发
分析方法与三相半波可控整流电路相同
α≤60°
α=0°
α=30°
α=60°
60°≤α≤120°
α=90°
0°~120°
α＞60°
定量分析
谐波
对称性
定义
功率因数
标准正弦电路
非正弦电路
具体带阻感负载的电路举例
整流电路复习重点
整流电路在电阻负载和阻感负载条件下： 触发角的移相范围和各晶闸管之间的触发脉冲间隔 导通角及电流连续和断续条件 整流电压平均值 晶闸管电流平均值 晶闸管电流有效值 晶闸管通态平均电流（额定电流、发热电流） 晶闸管承受正向电压最大值 晶闸管承受反向电压最大值 变压器二次侧电流有效值
第五章 直流-直流变流电路（斩波电路）
降压斩波电路：Buck电路
电路状态
电流连续状态（CCM）
电路数值分析
过程
V导通，电源给电感和负载提供电流
V关断，电感续流
计算
能量分析（假设电感很大且m＜α）
能量的分配
提供能量
电源
消耗能量
电阻
反电动势
依据电荷总量守恒
α
m
电流断续状态（DCM）
电路分析
V导通，电源给电感和负载提供电流（初始值为0）
V关断，当电流较小或者m较大时，电流将断续
断续条件
因素
电感
越大越连续
m＜α
若＞
无论电感多大都一定断续
V关断，电路中无电流
升压斩波电路（Boost电路）
能量分析
T不变
I1不变
能量守恒分析的基础是在其中有一个不变的量
应用
电流连续状态CCM
电流断续状态DCM
三要素法确定一阶响应的函数
初值
终值
时间常数
注意
时间起点t0和过程起点ton
第六章 交流-交流变流电路
单相交流调压电路
负载电压有效值
联想单相桥式全控整流电路
负载电流有效值
晶闸管电流有效值
电压利用率小于1
导通角θ
uG1是宽触发脉冲
利用相似三角形来简化计算
当α＜φ时，晶闸管一直导通，无法调压
晶闸管电流的标幺值
单相调压电路的谐波分析
基波和各次谐波电压有效值
基波和各次谐波电流有效值
斩控式调压电路
第四章 逆变电路
换流方式
逆变电路的基本工作原理
14，23
改变两组开关的切换频率，可以改变输出交流电的频率
电流从一个支路向另一个支路转移的过程
器件换流
全控型器件（利用自关断能力）
第四章
电网换流
不需要器件的关断能力
第三章
负载换流
强迫换流
半控器件，电流逆变电路中讲
电压型逆变电路
单相电压型逆变电路（直流侧是电压源）
半桥逆变电路
导通原则
栅极信号为正的桥臂导通
一个桥臂包括V1和VD1
当电流是IGBT正方向时，IGBT导通
当电流是IGBT负方向时，并联的二极管导通
上下桥臂互相导通，每个桥臂导通180°
输出电压
可视导通桥臂为短接导线，看输出电压与Ud的关系
导通顺序
V1→VD2→V2→VD1
u0
ud/2→-ud/2
全桥逆变电路
同相上下桥臂互相导通，每个桥臂导通180°
不同相上（或下）桥臂开始导通的相位差θ
V1V4→V1VD3→VD2VD3→V2V3……
ud→0→-ud
调压控制
改变θ来使u0的有效值增加
当θ=180°时的谐波分析
三相电压型逆变电路
规则
数量关系
线电压
求unn'
相电压
上三个桥臂电流之和id
控制方式
180°导电方式
纵向换流
先通后断
留死区时间
否则同一相上下两桥臂会短路烧毁
类型
整流
交流变直流
逆变
直流变交流
直流直流变流电路
直流变直流
交流交流变流电路
交流变交流
第七章 PWM控制技术
PWM控制的基本原理
面积等效原理
冲量相同而形状不同的窄脉冲加载具有惯性的环节上时其效果基本相同
输入面积相同（形状不同），输出响应基本形同
两个控制思路
控制输入幅值按正弦变化，占空比均匀变化
控制占空比按正弦变化，但幅值保持恒定
PWM控制技术
PWM逆变电路及其控制方法
计算法
自然采样法
按SPWM基本原理，交点时刻控制通断，解复杂的超越方程，难以在实时控制中在线计算
规则采样法
工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多
单相
三相
调制法
单相电路
单相单极性调制法
分析不同时间段内各管的导通情况
单极双极性调制法
双极性调制信号（正弦）高于三角波输出为+ud，否则为-ud
三相电路
三相桥式双极性调制法
异步调制和同步调制
同步调制
载波比是3的奇数倍
为使三项严格对称
且当N为奇数时，PWM波半波镜对称，半周期前后1/4周期对称
无偶次谐波和余弦项
由于N=const
当调制信号频率很低时载波信号频率也很低
使电动机负载带来脉动和噪声
同高
使开关元件难以承受
改进
分段同步调制
异步调制
低频时异步调制
高频时同步调制
控制简单，效果与分段控制的效果接近
特定谐波消去法
与SPWM相比
谐波次数相同时，开关次数少
调制度（输出相电压幅值，直流电压利用率）α可大于1，α<1.27
直流电容和滤波电感可减少
存在问题
解超越方程困难
不适应快速变频场合
实际应用中，使得谐波小于给定值便可，不要求为0。加快收敛速度。
PWM逆变电路的谐波分析
提高直流电压利用率和减少开关次数
梯形波
三角化率≤1
叠加三次谐波
控制目标为线电压
线电压控制方式
鞍型波
叠加构造信号
复习
一 绪论5‘
电力电子技术概念
使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术
电力变换的种类
整流，直流斩波，交流电力控制、变频、变相，逆变
电力电子技术的发展史
电力电子器件5’
晶闸管
门极可关断晶闸管
电力晶体管
电力场效应晶体管
绝缘栅双极晶体管
整流电路30‘
单相半波
单相桥式
三相半波
三相桥式
谐波和功率因数
逆变电路15‘
三相逆变电路
单相逆变电路
直流-直流变流电路10’
降压斩波电路
升压斩波电路
交流-交流变流电路10‘
PWM控制技术15’
基本原理
PWM逆变电路
原理
调制方式
谐波分析
提高直流电压利用率方法及原理
SPWM（调制法和计算法）
SEPWM（特定谐波消去法）
