电力电子技术答案 王兆安 黄俊（完整版）

### 电力电子技术知识点解析 #### 一、电力电子器件 **知识点1：晶闸管导通条件** - **导通条件**：晶闸管必须同时满足两个条件才能导通： - 晶闸管承受正向阳极电压（\(u_{AK} > 0\)）； - 在门极施加触发电流（或脉冲）（\(u_{GK} > 0\)）。 **知识点2：晶闸管维持导通条件及关断方法** - **维持导通条件**：为了保持晶闸管导通状态，其电流需大于维持电流。 - **关断方法**：通过外加电压和外电路作用降低流经晶闸管的电流至维持电流以下，即可实现关断。 **知识点3：晶闸管电流波形计算** - 对于给定的不同电流波形，可以通过积分运算来计算平均值和有效值： - 平均值 \(I_{d}\) 计算公式：\(\int_{t_1}^{t_2} I(t) dt\)，其中 \(I(t)\) 是时间 \(t\) 的函数。 - 有效值 \(I\) 计算公式：\(\sqrt{\int_{t_1}^{t_2} [I(t)]^2 dt}\)。 - 示例计算： - 波形 a) 的平均值 \(I_{d1}\) 和有效值 \(I_1\)。 - 波形 b) 的平均值 \(I_{d2}\) 和有效值 \(I_2\)。 - 波形 c) 的平均值 \(I_{d3}\) 和有效值 \(I_3\)。 **知识点4：晶闸管电流容量计算** - 给定晶闸管的额定电流 \(I_{T(AV)} = 100A\)，计算不同波形下的平均电流 \(I_{d}\) 和最大电流 \(I_m\)。 - 根据晶闸管的电流容量，可以计算出在不同波形下晶闸管能送出的最大平均电流。 - 示例计算：对于波形 a)，\(I_{d1}\) 和 \(I_{m1}\) 的具体计算。 #### 二、GTO与普通晶闸管的区别 **知识点5：GTO自关断原理** - GTO与普通晶闸管虽然都是 PNPN 结构，但它们的设计和工艺上有显著差异，使得 GTO 能够实现自关断。 - 关键区别在于： - GTO 设计时 \(\alpha_2\) 较大，这使得 V2 晶体管更灵敏，易于控制 GTO 的关断过程。 - GTO 导通时的 \(\alpha_1 + \alpha_2\) 控制机制不同于普通晶闸管，使得 GTO 可以通过改变 \(\alpha_1\) 和 \(\alpha_2\) 的比例实现自关断。 #### 三、后续章节概述 **知识点6：整流电路** - 整流电路主要用于将交流电转换为直流电，在电力电子系统中极为常见。 **知识点7：直流斩波电路** - 直流斩波电路用于调节直流电压的大小，常应用于电动汽车、电源变换等领域。 **知识点8：交流电力控制电路和交交变频电路** - 交流电力控制电路和交交变频电路涉及对交流电的频率和电压进行调整，广泛应用于电机调速系统。 **知识点9：逆变电路** - 逆变电路是将直流电转换为交流电的关键技术之一，对于可再生能源发电系统的并网运行至关重要。 **知识点10：PWM 控制技术** - PWM 技术通过调节脉冲宽度来控制输出电压的大小，是电力电子技术中的核心控制策略之一。 **知识点11：软开关技术** - 软开关技术旨在减少开关损耗，提高电力电子设备的效率，适用于高频电力变换器。 **知识点12：组合变流电路** - 组合变流电路是指将多种类型的变流器组合在一起，以实现更复杂的电力转换功能。 电力电子技术涵盖了从基础器件如晶闸管到复杂电路如PWM控制技术的各个方面。通过对这些知识点的学习，可以深入理解电力电子技术的基本原理及其在现代工业中的应用。