电力电子技术问答1 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： 电压定额。 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%。 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）。 8、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： 触发电路功率不足。 脉冲变压器极性接反。 负载断开。 门极—阴极间并联的保护二极管短路。 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。 14、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： 晶闸管过载。 通态平均电压，即管压降偏大。 门极触发功率偏高。 晶闸管与散热器接触不良。 环境温度和冷却介质温度偏高。 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。定义为  式中 ——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。 16、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。 17、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。 18、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。 19、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： 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。 20、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。 21、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。 22、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。 23、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。 24、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。