第一章電力電子器件的原理與特性
1、本章學習要求
1.1 電力電子器件概述，要求達到「熟悉」層次。
1）電力電子器件的發展概況及其發展趨勢。
2）電力電子器件的分類及其各自的特點。
1.2 功率二極體，要求達到「熟悉」層次。
1）功率二極體的工作原理、基本特性、主要引數和主要型別。
2）功率二極體額定電流的定義。
1.3 閘流體，要求達到「掌握」層次。
1）閘流體的結構、工作原理及伏安特性。
2）閘流體主要引數的定義及其含義。
3）電流波形係數kf的定義及計算方法。
4）閘流體導通和關斷條件
5）能夠根據要求選用閘流體。
1.4 門極可關斷閘流體（gto），要求達到「熟悉」層次。
1）gto的工作原理、特點及主要引數。
1.5 功率場效電晶體，要求達到「熟悉」層次。
1）功率場效電晶體的特點，基本特性及安全工作區。
1.6 絕緣柵雙極型電晶體（igbt），要求達到「熟悉」層次。
1）igbt的工作原理、特點、擎住效應及安全工作區。
1.7 新型電力電子器件簡介，要求達到「熟悉」層次。
2、本章重點難點分析
有關閘流體電流計算的問題：
閘流體是整流電路中用得比較多的一種電力電子器件，在進行有關閘流體的電流計算時，針對實際流過閘流體的不同電流波形，應根據電流有效值相等的原則選擇計算公式，即允許流過閘流體的實際電流有效值應等於額定電流it對應的電流有效值。
利用公式i = kf×id = 1.57it進行閘流體電流計算時，一般可解決兩個方面的問題：一是已知閘流體的實際工作條件（包括流過的電流波形、幅值等），確定所要選用的閘流體額定電流值；二是已知閘流體的額定電流，根據實際工作情況，計算閘流體的通流能力。
前者屬於選用閘流體的問題，後者屬於校核閘流體的問題。
1）計算與選擇閘流體的額定電流
解決這類問題的方法是：首先從題目的已知條件中，找出實際通過閘流體的電流波形或有關引數（如電流幅值、觸發角等），據此算出通過閘流體的實際電流有效值i，考慮（1.5~2）倍的安全裕量，算得額定電流為it = (1.
5~2) i /1.57，再根據it值選擇相近電流系列的閘流體。
2）校核或確定閘流體的通流能力
解決這類問題的方法是：由已知閘流體的額定電流，計算出該管子允許通過的電流有效值。根據實際電流波形求出電流波形係數，算得閘流體允許的實際電流平均值為id = 1.
57it / kf（未考慮安全裕量時）。
3、本章典型例題分析
例1.1 閘流體導通和關斷的條件是什麼？
解：閘流體導通條件是：1）閘流體陽極和陰極之間施加正向陽極電壓；2）閘流體門極和陰極之間必須加上適當的正向脈衝電壓和電流。
在閘流體導通後，門極就失去控制作用，欲使其關斷，只需將流過閘流體的電流減小到其維持電流以下，可採用陽極加反向電壓、減小陽極電壓或增大迴路阻抗等方式。
例1.2 單相正弦交流電源，其電壓有效值為220v，閘流體和電阻串聯相接，試計算閘流體實際承受的正、反向電壓最大值是多少？考慮2倍安全裕量，閘流體的額定電壓如何選取？
解：閘流體所承受的正、反向電壓最大值為輸入正弦交流電源電壓的峰值：220= 311v；考慮2倍安全裕量，則閘流體額定電壓不低於2×311=622v，可取為700v。
4、本章作業
1.1．有些閘流體觸發導通後，觸發脈衝結束時它又關斷是什麼原因？
1.2．閘流體導通後，流過閘流體的電流大小取決於什麼？閘流體關斷後，其承受的電壓大小取決於什麼？
1.3．什麼訊號可用做閘流體的門極觸發訊號？
1.4．教材p43：1.3，1.4，1.5，1.6
第二章相控整流電路
1、本章學習要求
2.1 整流電路的概念，要求達到「熟悉」層次。
2.1.1 整流電路的概念、電路組成、分類等知識。
2.2 單相可控整流電路，要求達到「掌握」層次。
2.2.1 單相半波可控整流電路，要求達到「掌握」層次。
1）單相半波可控整流電路的組成及工作原理。
2）計算帶電阻性負載的單相半波可控整流電路的相關引數。
2.2.2 單相橋式全控整流電路，要求達到「熟練掌握」層次。
1）單相橋式全控整流電路的組成及工作原理。
2）帶電感性負載時的工作波形。
3）帶反電動勢負載時的工作波形。
4）帶反電動勢負載時串接平波電抗器的作用。
5）計算帶不同性質負載時，單相橋式全控整流電路的相關引數。
6）帶大電感負載時電路的輸出電壓、輸出電流和閘流體的電壓、電流波形。
7）帶不同性質負載時，控制角α的移相範圍。
8）該電路中，閘流體可能承受的最大正、反向電壓值。
9）該電路中相應閘流體的選取。
2.2.3 單相橋式半控整流電路，要求達到「掌握」層次。
1）單相橋式半控整流電路的組成及工作原理。
2）單相橋式半控整流電路產生失控現象的原因及防止失控的措施。
3）電路中，閘流體可能承受的最大正、反向電壓值。
2.2.4 單相全波可控整流電路，要求達到「熟悉」層次。
1）單相全波可控整流電路的組成及工作原理。
2.3 三相可控整流電路，要求達到「掌握」層次。
2.3.1 三相半波可控整流電路，要求達到「熟練掌握」層次。
1）三相半波可控整流電路的組成及工作原理。
2）三相半波可控整流電路的自然換相點，掌握移相控制角α的計算方法。
3）帶大電感負載時的工作波形。
4）帶大電感負載時電路相關引數的計算。
5）該電路中，閘流體可能承受的最大正、反向電壓值。
6）該電路中相應閘流體的選取。
7）帶不同性質負載時，控制角α的移相範圍。
2.3.2 三相橋式全控整流電路，要求達到「熟練掌握」層次。
1）三相橋式全控整流電路的組成及工作原理。
2）當負載電流連續時，各閘流體的換流順序、相互間隔角度及每只管子的導電角。
3）帶大電感負載時電路的輸出電壓、輸出電流和閘流體的電壓、電流波形。
4）帶大電感負載時，控制角α的移相範圍。
5）帶大電感負載時電路相關引數的計算。
2.3.3 三相橋式半控整流電路，要求達到「熟悉」層次。
1）三相橋式半控整流電路的組成及工作原理。
2）三相橋式半控整流電路的失控現象。
3）電路中，閘流體組和二極體組的自然換相點以及各自的換相規律。
2.4 整流變壓器漏抗對整流電路的影響，要求達到「掌握」層次。
1）在考慮變壓器漏抗時，整流電路在換相過程中輸出電壓值的特點。
2）在考慮變壓器漏抗時，閘流體換相的物理過程和換相重疊角γ的概念。
3）由於變壓器漏抗的影響，將產生換相壓降、造成整流輸出電壓波形畸變以及平均值的變化。
4）換相壓降與哪些因素有關。
2.5 整流電路的有源逆變工作狀態，要求達到「掌握」層次。
2.5.1 逆變的概念，要求達到「熟悉」層次。
1）逆變的概念。
2）整流和逆變的關係。
3）電源間能量的流轉關係。
2.5.2 有源逆變產生的條件，要求達到「掌握」層次。
1）產生有源逆變的兩個條件及其含義。
2）有源逆變時能量的流轉方向。
2.5.3 三相有源逆變電路，要求達到「掌握」層次。
1）三相半波有源逆變電路的組成及工作原理。
2）三相半波有源逆變電路中相關電量的計算。
3）三相橋式有源逆變電路的組成及工作原理。
4）三相橋式有源逆變電路中相關電量的計算。
2.5.4 逆變失敗的原因及最小逆變角的限制，要求達到「掌握」層次。
1）逆變角β的定義。
2）逆變失敗的概念。
3）逆變失敗的原因及防止措施。
4）確定最小逆變角的三個因素及其含義。
2.5.5 有源逆變的應用，要求達到「熟悉」層次。
1）直流可逆電力拖動系統中，反併聯變流電路控制直流電機的四象限工作執行狀態和執行條件。
2）高壓直流輸電系統的結構。
3）高壓直流輸電系統中，能夠根據功率的流向，判斷中間直流環節兩側變流器的工作狀態。
2.6 整流電路的諧波和功率因數，要求達到「熟悉」層次。
1）整流電路中，功率因數λ的定義。
2.7 閘流體直流電動機系統，要求達到「熟悉」層次。
1）整流狀態下，電流連續和電流斷續時電動機的機械特性。
2）逆變狀態下，電流連續和電流斷續時電動機的機械特性。
2.8 電力公害及改善措施，要求達到「熟悉」層次。
2、本章重點難點分析
本章的重點是：波形分析法和單相橋式可控整流電路；有源逆變產生的條件；難點是：帶不同性質負載時整流電路的工作情況；變壓器漏抗對整流電路的影響。
波形分析法：
整流電路的分析，通常採用波形分析法。所謂波形分析法，是指根據電源電壓和控制角以及負載性質，作出負載電壓、負載電流、整流元件的電壓和電流等波形圖，再由波形圖推導出該電路基本電量的計算公式和數量關係。具體來說，分析方法和步驟如下：
1）繪出主電路原理圖，包括標明交流電壓、各整流元件序號和負載性質。
2）畫出各相電壓或線電壓波形圖，並確定整流元件的自然換相點。
3）根據控制角在相應位置上繪出觸發脈衝，並標明相應序號。
4）根據可控整流電路的工作原理，繪出負載電壓、負載電流、閘流體電流以及閘流體兩端電壓的波形，
5）根據波形圖推導出基本電量的計算公式。
變壓器漏抗對整流電路的影響：
通常整流電路輸入端都接有整流變壓器，由於整流變壓器存在漏抗，在換相時，對整流電壓波形將產生影響，不僅產生換相壓降，而且使相電壓和線電壓波形出現缺口，造成電網電壓發生畸變。
3、本章典型例題分析
例2.1 接有續流二極體的單相半波可控整流電路，帶大電感負載，r=5ω，變壓器二次側電壓u2=220v。試計算當觸發角α分別為30°和60°時，流過閘流體和續流二極體中電流的平均值和有效值；問在什麼情況下，流過續流二極體的電流平均值大於流過閘流體的電流平均值？
解：1）當α= 30°時，
流過閘流體的電流平均值為
流過閘流體的電流有效值為
流過續流二極體的電流平均值為
流過續流二極體的電流有效值為
2）當α= 60°時，
流過閘流體的電流平均值為
流過閘流體的電流有效值為
流過續流二極體的電流平均值為
流過續流二極體的電流有效值為
3）要使idd＞idt，由公式知，只需滿足＞，即＞0°
例2.2 在單相橋式全控整流電路中，如果有乙隻閘流體因為過流而燒成斷路，該電路的工作情況將如何？如果這只閘流體被燒成短路，該電路的工作情況又會如何？
答：如果有乙隻閘流體因為過流而燒成斷路，則該單相橋式全控整流電路將作為單相半波可控整流電路工作；如果這只閘流體被燒成短路，則會引起其他閘流體因對電源短路而燒毀，嚴重情況下甚至可能使整流變壓器因過流而損壞。因此，在設計電路時，在變壓器二次側與閘流體之間應串聯快速熔斷絲，起到過流保護的作用。
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