华中科技大学电力电子学考试提纲.pptx

电力电子学是研究电力系统与电子技术相互交叉的学科，主要关注如何利用半导体器件进行电能的转换和控制。在华中科技大学的电力电子学考试提纲中，涵盖了多个核心知识点，包括开关型电力电子变换的基本原理、控制方法、半导体开关器件的工作特性以及直流-直流变换器的类型和原理。 开关型电力电子变换器是电力电子技术的核心，其基本原理在于通过开关器件的交替导通和截止来改变电能的形态。四种基本的变换器包括：DC-DC变换器、AC-DC变换器、DC-AC变换器和AC-AC变换器。这些变换器的控制方式多样，可以实现电压或频率的调整，广泛应用于V-V-V-F（变电压、变频率）电源、不间断电源（UPS）、直流输电以及电力补偿器等领域。 开关型电力电子变换器有五条基本特性：1) 它们由一组开关电路构成，输出电压vo(t)可以是正、负或零；2) 输出vo(t)和输入ii(t)通常包含谐波，需要通过滤波器进行平滑处理；3) 高频脉宽调制（PWM）技术常用于改善性能和降低成本；4) 傅立叶分析是分析vo(t)和ii(t)波形的常用工具；5) 通过特定设计，可以消除偶次谐波，简化波形表达。 半导体电力开关器件是电力电子变换器的关键组件，主要包括二极管、双极结型电力三极管（BJT）、晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）以及模块化器件。每个器件都有独特的开通和关断条件，控制和驱动信号特点，以及静态和动态的工作特性。例如，二极管的额定电流IR定义为允许的电流有效值除以1.57。 直流-直流变换器是电力电子学中的重要部分，Buck变换器和Boost变换器是两种基本类型。Buck变换器通过调节占空比D实现降压，而Boost变换器则通过改变占空比实现升压。四象限直流-直流变换器则可以适应直流电机在不同工作状态下的供电需求。 在复习提纲中，强调了理解硬开关和软开关的概念，开关轨迹，开关特性，以及元件的安全工作区等概念，这些都是理解和设计高效、可靠的电力电子系统的基础。 总结来说，电力电子学是一门综合性的学科，涵盖了电力系统、电子技术和控制理论，其主要目标是优化电能的转换和管理。掌握开关型变换器的基本原理、半导体开关器件的工作特性和直流-直流变换器的运行机制，对于理解整个电力电子系统的运作至关重要。