现代电力电子技术(2)

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1、现代电力电子技术答卷Y141502路威德2015214010671、简述现代电力电子器件的特点及发展趋势？答：现代电力电子技术在器件、电路及其控制技术方面与传统电力电子技术相比有如下特点：1）集成化：几乎所有全控型器件都由许多单元胞管子并联而成，即一个器件是由许多子器件所集成。例如一个1000A的GT0含有近千个单元GT0；一个40A的功率M0SFET由上万个单元并联而成；一个300A的S1TH含有5万个子器件。2）高频化：从高电压大电流的GT0到高频率多功能的SIT,工作频率已从数千赫到兆赫，这标志着电力电子技术已进入高频

2、化时代。目前GT0的工作频率可达l-2kHz,电力晶体管可达2-5kHz,功率M0SFET可达数百千赫，STT则可达10MH刁以上。3）全控化：电力电子器件实现全控化，即自关断化是现代电力电子器件在功能上的重大突破，无论是双极型器件的GT0、GTR、SITH或单极型器件的功率M0SFET、SIT以及混合型器件的IGBT、MCT等都实现了全控化，从而避免了传统电力电子器件关断吋所需要的强迫换流电路。4）电路形式弱电化和控制技术数字化：全控型器件的高频化促进了电力电子电路形式的弱电化。PWM电路、谐振变换电路以及高频斩波电路这些

3、本来用于弱电领域的电路而今乂成为电力电子电路的主要形式。控制这些电路的技术也逐步数字化。电力电子技术的发展趋势：电力电子器件（高频大功率、集成与智能化、新材料（碳化硅、金刚石））有关资料介绍，与硅材料相比，采用金刚石的M0SFET,其功率可提高106数量级，频率提高50倍，通态压降降低一个数量级，结温高达600度。变换电路。传统电力电子技术采用相控电路，而现代电力电子技术已经由四大基本变换向PWM电路及斩PWM电路发展。控制技术。随着计算机控制技术的应用现代电力电子装置的控制不仅依赖硬件电路，而且可以利用软件编程，既灵活方便

4、又利用复杂控制策略和方案的实现。传统电力电子技术的研究其实就是电源技术，但是现代电力电子技术不仅在电源技术方面满足各种负载要求，提供巨大的经济效益，同时也在电力系统作为电子补偿器来控制电能运输，从而改善电力系统的运行特性和运行经济性。这类应用涉及高电压大功率开关电路和复杂的控制技术。2、为什么晶闸管相控整流电路的功率因数比较低？提高整流电路网侧功率因数的方法主要有哪些？答：1、功率因数低的原因：晶闸管相控整流电路在可控整流电路中，整流电源是依靠改变控制角來实现调压或稳压，这种传统的相控整流电路的网侧电流绝大多数都是非正弦的，

5、失真严重。晶闸管相控整流工作在深度相控状态时（和控整流电路在触发角Q较大时），输入电流滞后于电压，产牛大量的无功，功率因数很低。整流电路中，尽管输入电压是正弦波，但是输入电流时非正弦波，而且产生了严重的畸变。功率因数与下面式子有关：这其中，PF是功率因数，这里是把电流进行了傅里叶变换，II是基波幅值，左边一项（畸变因数）指的是基波电流效值与总的输入电流有效值所占的比例。右边一项相位移因数，两者的乘积即为功率因数，在晶闸管进行整流吋，晶闸管的触发角影响着谐波电流的幅值。并且触发角的角度越大时，谐波电流的幅值也会增大，影响着整个

6、功率因数，使得整个功率因数下降。综上所述，晶闸管和控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发延迟角a的增大而增大，位移因数也随之降低。同时，输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低。2、提高整流电路网侧功率因数的方法主要有：以保证电网供电质量，提高电网的可靠性，同时也为了提高输入端功率因数，必须限制电路的输入端谐波电流分量。提高变流电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法有：1）多重化整流。增加整流相数，使网侧电流更加接近正弦。按照一定的规律将两个或更多的相同结构的整流电路进行组合得到多重整流。移项多重联结减少

7、交流侧输入电流谐波，串联多重整流电路采用顺序控制可提高功率因数。2）无功补偿装置。利用有源功率因数校正，放弃传统的相控整流方案，代之以高频调制原理，通过适当的控制策略，使网侧电流近似为正弦。这就是新一代整流电路（高功率因数变流器）所依据的工作原理。对得到的全波脉动电压进行DC/DC变换。通过适当的控制使得输入电流自动跟随全波脉动电压，输入阻抗呈纯阻性，从而实现功率因数为lo3）利用自关断器件代替晶闸管，通过适当的控制策略，如熄灭角控制、对称角控制、正弦脉宽调制（SPWM）等来改善功率因数。3、简述PWM整流电路的原理，以及该

8、电路功率因数高的原因?答：1.PWM整流电路的原理：PWM整流电路采用全控型器件组成，把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，通过对电路进行控制，使其输入电流非常接近止弦波，且和输入电压同相位，且功率因数近似1,因此PWM整流电路也称单位功率变流器。以单相全桥PWM整流电路为例说明工作