《电力电子》
1.电力电子器件为什么要以开关方式工作？电力电子器件开通时，其电压、电流电阻值是怎样的？关断时，其电压、电流电阻值又是怎样的？
一个开关管工作在理想状态时是不耗电的，因为饱和时只有电流没有管压降，因此没有功耗；而截止时只有压降没有电流，也没有功耗。实际上管压降还是有一点的，所以还有一点较小的功耗。 如果工作在放大状态，时时刻刻都有管压降和电流，它们的乘积就是功耗，很大。
2.场效应管和IGBT有哪些特点？
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点:
具有输入电阻高（100MΩ～1 000MΩ）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者. 作用:
场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器. 场效应管可以用作电子开关.
场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源. IGBT的主要优点有：
① IGBT在正常工作时，导通电阻较低，增大了器件的电流容量。
② IGBT的输出电流和跨导都大于相同尺寸的功率MOSFET。
③ 较宽的低掺杂漂移区（n-区）能够承受很高的电压，因而可以实现高耐压的器件。
④ IGBT利用栅极可以关断很大的漏极电流。
⑤ 与MOSFET一样，IGBT具有很大的输入电阻和较小的输入电容，则驱动功率低，开关速度高。
⑥若把IGBT的p+漏极区分割为几个不同导电型号的区域（即再加进几个n+层），这就可以降低漏极p-n结对电子的阻挡作用，则还可进一步减小器件的导通电阻。
IGBT也具有若干重大的的缺点：
① 因为IGBT工作时，其漏极区（p+区）将要向漂移区（n-区）注入少数载流子——空穴，则在漂移区中存储有少数载流子电荷；当IGBT关断（栅极电压降为0）时，这些存储的电荷不能立即去掉，从而IGBT的漏极电流也就相应地不能马
上关断，即漏极电流波形有一个较长时间的拖尾——关断时间较长（10～50ms）。所以IGBT的工作频率较低。为了缩短关断时间，可以采用电子辐照等方法来降低少数载流子寿命，但是这将会引起正向压降的增大等弊病。
② IGBT中存在有寄生晶闸管——MOS栅控的n+-p-n--p+晶闸管结构，这就使得器件的最大工作电流要受到此寄生晶闸管闭锁效应的限制（采用阴极短路技术可以适当地减弱这种不良影响）。
3.什么是PWM控制，PWM控制有哪些特点？
脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。
PWM控制具有经济、节约空间、效率高、精度高、抗噪性能强、可控性强等特点 4.开关频率提高对电力电子装置带来哪些优缺点？
随着开关电源的频率的提高，一是可以提高效率，二是可以减小体积可用于开关频率较高的电路
这些优越的特性使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段
开关频率的不断提高，即电力 电子器件的损耗和热流密度的不断提高
5.写出Buck电路图推导出稳态时，输入、输出关系？并说明滤波电感和电容选择依据？并说明什么情况下，才能认为滤波电感和电容足够大？
6.什么是状态空间平均法？这是电力电子系统建模的小信号模型？它成立的前提条件有哪些？
状态空间平均法是开关转换器瞬态建模分析的常用方法之一，其特点是物理概念清晰，模型比较简洁。但其缺点是方法较烦琐，尤其是建立高阶开关转换电路时不甚方便。
由美国加里福尼亚理工学院的R.D.Middlebrook于1976年提出,可以说电力电子学领域建模分析的第一个真正的重大突破.后来出现的如电流注入等效电路法、等效受控源法(该法由我国学者张兴柱于1986年提出)、三端开关器件法等,这些均属于电路平均法的范畴.
它是电力电子系统建模的小信号模型 1.
三极管可以用一个模型来代替。
2. 对于低频模型可以不考虑结电容的影响。
3.状态空间平均法的适用条件：１）若开关频率过小，状态空间平均法的精度会降低，甚至会不适用。当开关频率足够大，平均模型能反
映原系统（开环）的性质（包括稳定性）；２）对于闭环的变换器，
2.
小信号模型通常用来求解某一静态工作点处的“动态”特征。
如果放大电路的输入信号电压很小，就可以设想把BJT小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把BJT这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理，这就是BJT小信号建模的指导思想。这种方法是把非线性问题线性化的工程处理方法。
关于BJT的小信号建模，通常有两种方法，一种是已知网络的特性方程，按此方程画出小信号模型；另一种则是从网络所代表的BJT的物理机构出发加以分析， 再用电阻、电容、电感等电路元件来模拟其物理过程，从而得出模型。 本节从方程出发结合特性曲线来建立小信号模型。 7.单相DC/AC逆变电路中，常用面积等效电流的依据是什么？要产生一个正弦波，如何计算其脉冲个数和脉冲宽度？ 等面积法
该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点
DC/AC逆变电路由于是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高。但转换输出的波形却很差，期中含有相当多谐波成分的方波。而多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波
要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，即换流问题
在工业应用中许多负载对逆变器的输出特性有严格要求，除频率可变、电压大小可调外，还要求输出电压基波尽可能大、谐波含量尽可能小。对于采用无自关断能力晶闸管元件的方波输出逆变器，多采用多重化、多电平化措施使输出波形多台阶化来接近正弦。这种措施电路结构较复杂，代价较高，效果却不尽人意。改善逆变器输出特性另一种办法是使用自关断器件作高频通、断的开关控制，将方波电压输出变为等幅不等宽的脉冲电压输出，并通过调制控制使输出电压消除低次谐波、只剩幅值很小、易于抑制的高次谐波，从而极大地改善了逆变器的输出特性。这种逆变电路就是脉宽调制（Pulse Width Modulated——PWM）型逆变电路
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上是，其效果基本相同；冲量即窄脉冲的面积，所说的效果基本相同是指环节的输出波形基本相同。如果把各输入波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频略有
状态空间平均法只适用于以平均值作为反馈
信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义
差异。面积等效原理是PWM控制技术的重要基础理论。
脉宽计算方法如图3所示。第一，在每一个确定的时间间隔内，对频率指令信号ω1*进行积分，其结果加到相位指令信号θ*上得到总相位θt。在变频器部分，频率指令信号ω1*和相位指令信号θ*是指CPU-0计算所得的指令值。在整流器部分，θ*是工业用交流电源的频率，θ*是依照电流指令与直流电流之间的偏差信号计算所得的。
8.在高频电力电子装置中，其磁性材料选择和50HZ低频电路有哪些异同？ 工作频率在 50Hz～60Hz或400Hz～800Hz的电源要消除或衰减频率小于10kHz的干扰信号，最好选用金属磁性材料（或非晶超微晶)。
根据变压器的工作频率和传输功率，选择合适的磁芯材料。高频功率变压器磁芯材料通常选用铁氧体
9.带有隔离变压器DC/DC电路有哪些？说明其中之一的z？
正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路 P132
10.在电力电子装置中，抑制EMI提高EMC的措施有哪些？
A、地线设计1.正确选择单点接地与多点接地2.将数字电路与模拟电路分开3.
尽量加粗接地线4.将接地线构成闭环路B、电磁兼容性设计
1.选择合理的导线宽度2.采用正确的布线策略C、去耦电容配置
D、印制电路板的尺寸与器件的布置
E、散热设计
采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现 采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法
⑺尽量使用屏蔽的继电器并使屏蔽壳体接地。 ⑻选用有效地屏蔽、隔离的输入变压器。
⑼用于敏感电路的电源变压器应该有静电屏蔽，屏蔽壳体和变压器壳体都应接地。
⑽设备内部的互连信号线必须使用屏蔽线，以防它们之间的骚扰耦合。 ⑾为使每个屏蔽体都与各自的插针相连，应选用插针足够多的插头座。