电力电子技术(王兆安 第五版)答案(个人整理)
电力电子技术答案（百度账号yuanduboy个人整理）
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降
到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流
最大值均为I
m ，试计算各波形的电流平均值I
d1
、I
d2
、I
d3
与电流有效值I
1
、I
2
、I
3
。
解：a) I
d1=
Im
2717
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
2
1
4
≈
+
=
?π
ω
π
π
π
t
I
1=
Im
4767
.0
2
1
4
3
2
Im
)
(
)
sin
(Im
2
1
4
2≈
+
=
?π
?
π
π
π
wt
d
t
b) I
d2=
Im
5434
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
1
4
=
+
=
?wt
d t
π
π
?
π
I 2=
Im
6741
.0
2
1
4
3
2
Im
2
)
(
)
sin
(Im
1
4
2≈
+
=
?π
?
π
π
π
wt
d
t
c) I
d3=
?=
2
Im
4
1
)
(
Im
2
1π
ω
π
t
d
I
3=
Im
2
1
)
(
Im
2
1
2
2=
?t
dω
π
π
2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、
I
d2、I
d3
各为多少?这时，相应的电流最大值I
m1
、I
m2
、I
m3
各为多少?
解：额定电流I
T(AV)
=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算
结果知
a) I m135.3294767.0≈≈
I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A
b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈
c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管
V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，
121=+αα是器件临界导通的条件。121＞
αα+121＜αα+不能维持饱和导通而关断。
GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； 2)GTO 导通时21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+αα，而GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件； 3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
2-7 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的能力？答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-8 试分析IGBT 和电力MOSFET 在内部结构和开关特性上的相似与不同之处. IGBT 比电力MOSFET 在背面多一个P 型层，IGBT 开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET 。电力MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些？答：门极可关断晶闸管, 电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。
3-1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0?和60?时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
解：α＝0?时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U t
i L
ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L
U i ωω-= ?-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L
U I =L U ω22=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图： 0
π2πωt u 2
π2πωt
u d
0π2πωt
i d 当α＝60°时，在u 2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能
量在u 2负半周期180?~300?期间释放，因此在u 2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立： t U t
i L ωsin 2d d 2d = 考虑初始条件：当ωt ＝60?时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=
其平均值为)(d )cos 21(2213
532d t t L U I ωωωπππ-=?=L
U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图： ωt
u d
i d
++ωt
ωt
u 2
0α
+
+
3-2．图3-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为222U ；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
① 以晶闸管VT 2为例。当VT 1导通时，晶闸管VT 2通过VT 1与2个变压器二次绕组并联，所以VT 2承受的最大电压为222U 。
② 当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α 相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT 1导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u 2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α ~ 2π)期间，单相全波电路中VT 2导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通，输出电压等于- u 2。
对于电感负载：（α ~ π＋α）期间，单相全波电路中VT 1导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u 2相等；（π＋α ~ 2π＋α）期间，单相全波电路中VT 2导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通，输出波形等于- u 2。
可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。
3-3．单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R ＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d 、i d 、和i 2的波形；
②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d 、i d 、和i 2的波形如下图：
u 2
O ωt
O
ωt O
ωt u d i d
i 2
O ωt I d I d ππα
α ②输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2分别为
U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos30°＝77.97（V ）
I d ＝U d /R ＝77.97/2＝38.99（A ）
I 2＝I d ＝38.99（A ）
③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N ＝（2~3）×141.4＝283~424（V ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：I VT ＝I d ∕2＝27.57（A ）
晶闸管的额定电流为：I N ＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。 解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下： 0
π2πωt ωt ωt
u 2
u VD2
u VD4
3-5．单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当α=30?时，要求：作出u d 、i d 和i 2的波形；
① 求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2；
② 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d 、i d 和i 2的波形如下图：
u 2
O
ωt
O
ωt O
ωt
u d i d
i 2O ωt I d I d I d ππα
α
②整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2分别为
U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)
I d ＝(U d －E )/R ＝(77.97－60)/2＝9(A)
I 2＝I d ＝9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT ＝I d ∕2＝6.36（A ）
故晶闸管的额定电压为：U N ＝(2~3)×141.4＝283~424（V ）
晶闸管的额定电流为：I N ＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A ）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT 1、VT 2为晶闸管），电路如图2-11所示，U 2=100V ，电阻电感负载，R =2Ω，L 值很大，当α=60?时求流过器件电流的有效值，并作出u d 、i d 、i VT 、i D 的波形。
解：u d 、i d 、i VT 、i D 的波形如下图：
u 2
O
ωt O
ωt O
ωt u d i d
O ωt O
ωt
I d I d I d i VT1i VD2π
2ππ+α
负载电压的平均值为：2
)3/cos(19.0)(d sin 212
32d πωωπππ+==?U t t U U ＝67.5（V ） 负载电流的平均值为：I d ＝U d ∕R ＝67.52∕2＝33.75（A ）
流过晶闸管VT 1、VT 2的电流有效值为：I VT ＝
3
1I d ＝19.49（A ） 流过二极管VD 3、VD 4的电流有效值为：I VD ＝32I d ＝27.56（A ） 3-7. 在三相半波整流电路中，如果a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d 的波形。
解：假设?=0α，当负载为电阻时，u d 的波形如下： u d
u a u b u c O
ωt u d
u a u b u c O ωt
α 当负载为电感时，u d 的波形如下： u d
u a u b u c O
ωt u d
u a u b u c O ωt
3- 8．三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图2-60所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？
a 1A B C
N
n
N A B
C
n 图2-60b 1c 1a 2b 2c 2a 1
b 1
c 1
a 2
b 2
c 2
图2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当a 1c 2对应的晶闸管导通时，a 1的电流向下流，c 2的电流向上流；当c 1b 2对应的晶闸管导通时，c 1的电流向下流，b 2的电流向上流；当b 1a 2对应的晶闸管导通时，b 1的电流向下流，a 2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120?）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。 3-9．三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180°。
3- 10．有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是α，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a 相，在相位上差多少度？答：相差180°。
3- 11．三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60?时，要求：画出u d 、i d 和i VT1的波形；计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下图：
u d
u a u b u c i d
O ωt O
ωt O ωt αi VT 1
α =30°u 2u a u b u c
O
ωt ②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下U d ＝1.17U 2cos α＝1.17×100×cos60°＝58.5（V ）
I d ＝U d ∕R ＝58.5∕5＝11.7（A ）
I dVT ＝I d ∕3＝11.7∕3＝3.9（A ）
I VT ＝I d ∕3＝6.755（A ）
3-12．在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压u d 波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？ 答：假设VT 1不能导通，整流电压u d 波形如下： u d
O ωt
假设VT 1被击穿而短路，则当晶闸管VT 3或VT 5导通时，将发生电源相间短路，使得
VT 3、VT 5也可能分别被击穿。
3- 13．三相桥式全控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60?时，要求：
① 画出u d 、i d 和i VT1的波形；
② 计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下： α = 60°u 2u d
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a ⅠⅡⅢⅣⅤⅥu b u c
O
ωt ωt 1
O ωt
i d
ωt O
ωt
O i VT 1
②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下
U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×100×cos60°＝117（V ）
I d ＝U d ∕R ＝117∕5＝23.4（A ）
I DVT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝7.8（A ）
I VT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝13.51（A ） 3-14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，E =40V ，U 2=100V ，L B =0.5mH ，当α=60?时求U d 、I d 与γ 的数值，并画出整流电压u d 的波形。
解：考虑L B 时，有：
U d ＝0.9U 2cos α－ΔU d
ΔU d ＝2X B I d ∕π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（πR 0.9U 2cos α＋2X B E ）∕（πR ＋2X B ）＝44.55（V ）
ΔU d ＝0.455（V ）
I d ＝4.55（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2
即得出
)60cos(γ+?=0.4798
换流重叠角
γ ＝ 61.33°- 60°=1.33°
最后，作出整流电压U d 的波形如下： O αωt
O
ωt γu d
u 2
3-15．三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U 2=100V ，R =1Ω，L =∞，L B =1mH ，求当α=30?时、E =50V 时U d 、I d 、γ 的值并作出u d 与i VT1和i VT2的波形。
解：考虑L B 时，有：
U d ＝1.17U 2cos α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕2π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（πR 1.17U 2cos α＋3X B E ）∕（2πR ＋3X B ）＝94.63（V ）
ΔU d ＝6.7（V ）
I d ＝44.63（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
)30cos(γ+?=0.752
换流重叠角
γ ＝ 41.28°- 30°=11.28°
u d 、i VT1和i VT2的波形如下：
u d i VT1
ωt
O ωt O
γI d u a u b u c αi VT2
ωt
O γI d O
3-16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R =5Ω，L =∞，U 2=220V ，X B =0.3Ω，求U d 、I d 、I VD 、I 2和γ 的值并作出u d 、i VD 和i 2的波形。
解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路α＝0°时的情况。
U d ＝2.34U 2cos α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕π
I d ＝U d ∕R
解方程组得：
U d ＝2.34U 2cos α∕（1＋3X B /πR ）＝486.9（V ）
I d ＝97.38（A ）
又∵ αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
γcos =0.892
换流重叠角 γ ＝26.93°
二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为
I VD ＝I d ∕3＝97.38∕3＝32.46（A ）
I 2a ＝
3
2 I d ＝79.51（A ） u d 、i VD1和i 2a 的波形如下：
u d
i VD1
ωt
O ωt O ωt
O ωt O ωt 1
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥi 2a
I d I d
3-17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E =200V ，R =1Ω，L =∞，U 2=220V ，α=60?，当①L B =0和②L B =1mH 情况下分别求U d 、I d 的值，后者还应求γ 并分别作出u d 与i T 的波形。 解：①当L B ＝0时：
U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×220×cos60°＝257.4（V ）
I d ＝（U d －E ）∕R ＝（257.4－200）∕1＝57.4（A ）
②当L B ＝1mH 时
U d ＝2.34U 2cos α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（2.34πU 2R cos α＋3X B E ）∕（πR ＋3X B ）＝244.15（V ）
I d ＝44.15（A ）
ΔU d ＝13.25（V ）
又∵αcos －)cos(γα+＝2X B I d ∕6U 2 )60cos(γ+?＝0.4485
γ＝63.35°－60°＝3.35°
u d 、I VT1和I VT2的波形如下：
u d
i VT1
ωt O ωt
O ωt O
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥI d i VT2
ωt
O I d
3-18．单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？
答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k =1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k ＋1（k ＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。 3-19．三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？
答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k （k ＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k ±1(k =1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。
3-20．试计算第3题中i 2的3、5、7次谐波分量的有效值I 23、I 25、I 27。
解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为
I d ＝38.99（A ）
于是可得：
I 23＝22I d ∕3π＝22×38.99∕3π＝11.7（A ）
I 25＝22I d ∕5π＝22×38.99∕5π＝7.02（A ）
I 27＝22I d ∕7π＝22×38.99∕7π＝5.01（A ）
3-21．试计算第13题中i 2的5、7次谐波分量的有效值I 25、I 27。
解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知
I d ＝23.4（A ）
由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：
I 25＝6I d ∕5π＝6×23.4∕5π＝3.65（A ）
I 27＝6I d ∕7π＝6×23.4∕7π＝2.61（A ）
3-22试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。
解：①第3题中基波电流的有效值为：
I1＝22I d∕π＝22×38.99∕π＝35.1（A）
基波因数为
ν＝I1∕I＝I1∕I d＝35.1∕38.99＝0.9
电路的输入功率因数为：
cos＝0.9 cos30°＝0.78
λ＝να
②第13题中基波电流的有效值：
I1＝6I d∕π＝6×23.39∕π＝18.243（A）
基波因数为
ν＝I1∕I＝I1∕I d＝0.955
电路的输入功率因数为：
cos＝0.955 cos60°＝0.48
λ＝να
3-23．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？
答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：
①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；
②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d是三相桥式电路的2倍。
③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压u d和整流电流i d的波形形状一样。
3-24．整流电路多重化的主要目的是什么？
答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
3-25．12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等即12k±1、（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12k（k=1，2，3···）次谐波。
24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k±1（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24k（k=1，2，3···）次谐波。
3-26．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d为负值。
3-27．三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，L B=1mH，当E M=-400V，β=60?时求U d、I d与γ 的值，此时送回电网的有功功率是多少？
解：由题意可列出如下3个等式：
U d＝2.34U2cos(π-β)－ΔU d
ΔU d＝3X B I d∕π
I d＝（U d－E M）∕R
三式联立求解，得
U d＝[2.34πU2R cos(π-β)＋3X B E M]∕(πR＋3X B)＝－290.3（V）
I d＝109.7（A）
由下式可计算换流重叠角：
α+＝2X B I d∕6U2＝0.1279
α
cos－)
cos(γ
?＝-0.6279
cos(γ+
120
)
γ＝128.90?－120?＝8.90?
送回电网的有功功率为
P =R I I E d d M 2||-=400×109.7-109.72×109.7×1=31.85(W)
3-28．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，U 2=100V ，L =0.5mH ，当E M =-99V ，β=60?时求U d 、I d 和γ 的值。
解：由题意可列出如下3个等式：
U d ＝0.9U 2cos(π-β)－ΔU d
ΔU d ＝2X B I d ∕π
I d ＝（U d －E M ）∕R
三式联立求解，得
U d ＝[πR 0.9U 2cos(π-β)＋2X B E M ]∕（πR ＋2X B ）＝－49.91（V ）
I d ＝49.09（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2=0.2181
即得出
)120cos(γ+?=-0.7181
换流重叠角
γ ＝135.9°- 120°=15.9°
3-29．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
3-30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。
4-l 无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
4-2换流方式各有那儿种？各有什么特点？
答：换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
4-3什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点？
答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是：
①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。
4-5三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，U d=100V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1﹑输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值 U UV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值U UV5 。
解：
)
(7.
63
637
.0
2
1
V
U
U
U
d
d
m
UN
=
=
=
π
)
(
45
45
.0
2
1
1
V
U
U
U
d
m
UN
UN
=
=
=
)
(
110
1.1
3
2
1
V
U
U
U
d
d
m
UV
=
=
=
π
)
(
78
78
.0
6
2
1
1
V
U
U
U
U
d
d
m
UV
UV
=
=
=
=
π
)
(6.
15
5
78
5
1
5
V
U
U UV
UV
=
=
=
并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换
4-6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件?
答;假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u。就通过VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl、VT4向VT2、VT3转移触发VT2、VT3时刻/必须在u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。
4-7串联二极管式电流型逆变电路中,二极管的作用是什么?试分析换流过程。
答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电提供通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好准备;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,
使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压,确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。
以VTl 和VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下:
给VT3施加触发脉冲,由于换流电容C13电压的作用,使VT3导通而VTl 被施以反向电压而关断。直流电流Id 从VTl 换到VT3上,C13通过VDl 、U 相负载、W 相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电,如图5-16b 所示。因放电电流恒为/d,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13
下降到零之前,VTl 一直承受反压,只要反压时间大于晶闸管关断时间rq ，就能保证可靠关断。
Uc13降到零之后在U 相负载电感的作用下,开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降,则在Uc13=0时刻后,二极管VD3受到正向偏置而导通,开始流过电流,两个二极管同时导通,进入二极管换流阶段,如图5-16c 所示。随着C13充电电压不断增高,充电电流逐渐减小,到某一时刻充电电流减到零,VDl 承受反压而关断,二极管换流阶段结束。之后,进入VT2、VT3稳定导逗阶段,电流路径如图5-Ⅰ6d 所示。
4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合? 答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
5-1简述图5-la 所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间on t 。，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，Uo=E 。然后使V 关断一段时间off t ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，Uo=0。一个周期内的平均电压
0on off
E t U t ?=?输出电压小于电源电压,起到降压的作用。 5-2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
02020080()50on t U E V T ?===
输出电流平均值为
0080305()10M U E I A R --=== 5-3．在图5-la 所示的降压斩波电路中，E=100V ，L=lmH ，R=0．5Ω，M E =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当on t =5μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连
续。当on t =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：
101()on off EI t U E I t =-
0.0010.0020.5L R τ===
当s t on μ5=时，有
0.01
t
ρτ==
0.0025
on t αρτ==
由于
0.00250.01110.24911e e m e e αρρ--==>--
所以输出电流连续。 5-4．简述图5-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。
答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ,同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值0U 。设V 处于通态的时间为on t ，此阶段电感L 上积蓄的能量为E 1I on t 。当V 处于断态时E 和己共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为o f f t ，则在此期间电感L 释放的能量为0()U E -1I o f f t ；当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等，即：
101()on off EI t U E I t =-
化简得：
0on off off off t t T U E E t t +=?=
式中的T ／off t ≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 5-5．在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，
R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，on t =25μs 时，计算输出电压平均
值0U ，输出电流平均值0I 。
解：输出电压平均值为：
04050133.3()4025off T U E V t ==?=-
输出电流平均值为：
00133.3 6.667()20U I A R ===
5-6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同点。
答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图。3-4中所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为i 2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，
与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即
00T L u dt =?
当V 处于通态期间，
L u =E ：而当V 处于断态期间0L u u =-。于是： 0on off E t U t ?=?
改变导通比α，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α Cuk 斩波电路的基本原理：当V 处于通态时，E —1L —V 回路和R —2L -C —V 回路分别流过电流。当V 处于断态时，1E L C VD ---回路和R-2L -VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b 所示，相当于开关S 在A 、B 两点之间交替切换。 假设电容C 很大使电容电压c u 的脉动足够小时。当开关S 合到B 点时，B 点电压B u =0，A 点电压A C u u =-；相反，当S 合到A 点时，B C u u =，0A u =103i N U U N +。因此，B 点电压B u 的平均值为off B c t u U T =(Uc 为电容电压“c 的平均值)，又因电感Ll 的电压平均值为零，所以off B c t E U U T ==。另一方面，A 点的电压平均值为on A c t U U T =-，且2L 的电压平均值为零，按图3—5b 中输出电压Uo 的极性，有0on c t U U T =。于是可得出输出电压Uo 与电源电压E 的关系： 01on on of f on t t U E E E t T t αα===-- 两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都 是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。 5-7．试绘制Speic 斩波电路和Zeta 斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。 解：Sepic 电路的原理图如下： 在V 导通on t 期间，1L U E = 21L C U U = 左V 关断off t 期间 101L C u E u u =-- 20L u u =- 当电路工作于稳态时，电感L 、L 的电压平均值均为零，则下面的式子成立 01()0on C of f Et E u u t +--= 100C on of f u t u t -= 由以上两式即可得出 0on off t U E t = Zeta 电路的原理图如下： 在V 导通on t 期间 1L u E = 210L C u E u u =-- 在V 关断off t 期间 11L C u u = 20L u u =- 当电路工作稳定时，电感1L 、2L 的电压平均值为零，则下面的式子成立 10on C of f Et u t += 010()0 C on off E u u t u t ---= 由以上两式即可得出 0on off t U E t 5-8．分析图5-7a 所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b 的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。 解：电流可逆斩波电路中，Vl 和VDl 构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l 象限：V2和2D V 构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。 图3-7b 中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下： 1V 导通，电源向负载供电： 1V 关断，VD ，续流： 2V 也导通，L 上蓄能 : 2V 关断，2D V 导通，向电源回馈能量 5-9对于图5-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。 解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。 当V3导通时，电源向M 供电，使其反转电动，电流路径如下图： 第1章绪论 1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。 2 电力变换的种类 （1）交流变直流AC-DC：整流 （2）直流变交流DC-AC：逆变 （3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。 第2章电力电子器件 1 电力电子器件与主电路的关系 （1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。 2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。 3 电力电子系统基本组成与工作原理 （1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。 （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4 电力电子器件的分类 根据控制信号所控制的程度分类 （1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。如SCR晶闸管。 （2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET 和IGBT。 （3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。 根据驱动信号的性质分类 （1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。 根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。 （2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTR。（3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。 5 半控型器件—晶闸管SCR 将器件N1、P2半导体取倾斜截面，则晶闸管变成V1-PNP 和V2-NPN两个晶体管。 晶闸管的导通工作原理 （1）当AK间加正向电压A E，晶闸管不能导通，主要是中间存在反向PN结。 （2）当GK间加正向电压G E，NPN晶体管基极存在驱动电流G I，NPN晶体管导通，产生集电极电流2c I。 （3）集电极电流2c I构成PNP的基极驱动电流，PNP导通，进一步放大产生PNP集电极电流1c I。 （4）1c I与G I构成NPN的驱动电流，继续上述过程，形成强烈的负反馈，这样NPN和PNP两个晶体管完全饱和，晶闸管导通。 2.3.1.4.3 晶闸管是半控型器件的原因 （1）晶闸管导通后撤掉外部门极电流G I，但是NPN基极仍然存在电流，由PNP集电极电流1c I供给，电流已经形成强烈正反馈，因此晶闸管继续维持导通。 （2）因此，晶闸管的门极电流只能触发控制其导通而不能控制其关断。 2.3.1.4.4 晶闸管的关断工作原理 满足下面条件，晶闸管才能关断： （1）去掉AK间正向电压； （2）AK间加反向电压； （3）设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下。 2.3.2.1.1 晶闸管正常工作时的静态特性 （1）当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。 （3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。 （4）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。 2.4.1.1 GTO的结构 （1）GTO与普通晶闸管的相同点：是PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。 （2）GTO与普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件，其内部包含数十个甚至数百个供阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起，正是这种特殊结构才能实现门极关断作用。 2.4.1.2 GTO的静态特性 （1）当GTO承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （2）当GTO承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情 20××－20××学年第一学期期末考试 《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟 满分100分） （适用于 ××学院 ××级 ××专业学生） 一、 填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 ；带阻感负载时，α角移相范围为 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是 和 。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有 、 和 。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为 。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和 。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是 ；控制方式是 。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 型逆变器和 型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为 。 二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？ 三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。 试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，R=0.5Ω，E m =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值 第1章电力电子器件 填空题： 1.电力电子器件一般工作在________状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。 3.电力电子器件组成的系统，一般由________、________、________三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加________。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为________、________、________三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为________。 6.电力二极管的主要类型有________、________、________。 7.肖特基二极管的开关损耗________快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 ____ 正向有触发则导通、反向截止 ____ 。 9.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。 10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM________Ubo。 11.逆导晶闸管是将________与晶闸管________（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO的________结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为________。 14.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的________、前者的饱和区对应后者的________、前者的非饱和区对应后者的________。 15.电力MOSFET的通态电阻具有________温度系数。 16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而________，开关速度________电力MOSFET 。 17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。 18.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为________和________两类。 19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。 20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。 21.抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于________功率装置的保护。 电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流 最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ? π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ? π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、 I d2、I d3 各为多少?这时，相应的电流最大值I m1 、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算 结果知 电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 21 4≈+= ?πωπ π π t I 1=Im 4767.021 432Im )()sin (Im 21 4 2≈+= ? π?π ππ wt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 1 4 =+= ? wt d t ππ ?π I 2=Im 6741.021 432Im 2)()sin (Im 14 2≈+= ? π?π π π wt d t c) I d3=? = 20 Im 41)(Im 21 π ωπ t d I 3=Im 21)(Im 21 20 2= ? t d ωπ π 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 .3294767.0≈≈ I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A 电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么怎样才能使晶闸管由导通变为关断 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 21 4≈+= ?πωπ π π t I 1=Im 4767.021 432Im )()sin (Im 21 4 2≈+= ? π?π ππ wt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 1 4 =+= ? wt d t ππ ?π I 2=Im 6741.021 432Im 2)()sin (Im 14 2≈+= ? π?π π π wt d t c) I d3=? = 20 Im 41)(Im 21 π ωπ t d I 3=Im 21)(Im 21 20 2= ? t d ωπ π 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 .3294767.0≈≈ I A, ≈≈ I m2,90.2326741.0A I ≈≈ 电力电子技术复习题1 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流I L在数值大小上有I L__大于__IH。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 17.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 电力电子技术答案（第五版） 2-1 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电 压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸 管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大 值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 21 4≈+= ?πωπ π π t I 1=Im 4767.021 432Im )()sin (Im 21 4 2≈+= ? π?π ππ wt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 1 4 =+= ? wt d t ππ ?π I 2=Im 6741.021 432Im 2)()sin (Im 14 2≈+= ? π?π π π wt d t c) I d3=? = 20 Im 41)(Im 21 π ωπ t d I 3=Im 21)(Im 21 20 2= ? t d ωπ π 2-5 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m135 .3294767.0≈≈I A, ≈≈ b) I m2, 90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ 电子电力课后习题答案（王兆安 第五版） 机械工业出版社 第一章 电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 21 4≈+= ?πωπ π π t I 1=Im 4767.021 432Im )()sin (Im 21 4 2≈+= ? π?π ππ wt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 1 4 =+= ? wt d t ππ ?π I 2=Im 6741.021 432Im 2)()sin (Im 14 2≈+= ? π?π π π wt d t c) I d3=? = 20 Im 41)(Im 21 π ωπ t d I 3=Im 21)(Im 21 20 2= ? t d ωπ π 1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 .3294767.0≈≈ I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2 , 90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ c) I m3=2I=314 I d3=5 .7841 3=m I 1.5.GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。121＞ αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜αα+不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； 2)GTO 导通时21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+αα，而GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件； 3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。 1.6.如何防止电力MOSFET 因静电感应应起的损坏? 答：电力MOSFET 的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。MOSFET 的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过±20的击穿电压，所以为防止MOSFET 因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点： ①一般在不用时将其三个电极短接； ②装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必 第一章电力电子器件 交流（AC—AC）。 常用电力电子器件、电路图形文字符号和分类： 二、晶闸管的导通条件：阳极正向电压、门极正向触发电流. 三、晶闸管关断条件是：晶闸管阳极电流小于维持电流。 导通后晶闸管电流由外电路决定 实现方法：加反向阳极电压。 3、晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 4、I T(AV)与其有效值I VT 的关系是I T(AV) =I VT /1.57 5、晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。 第二章：整流电路 1、单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d 和I d 的计算公式， 要求能画出在α角下的U d ，I d 及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d 和I d 计算公式 要求能画出在α角下的U d ,I d ，U vt1 及I 2 的波形(参图3-6); 2、三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt 计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt 的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、三相桥式全控整流电路的工作特点： A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并标出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV） 及额定电压U tn 的确定 D）三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。 电力电子技术复习题1 第1章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流I L 在数值大小上有I L__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压Ubo 数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo 。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.MOSFET 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR 共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET 的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 的开启电压UGE （th ）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 17.IGBT 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数， 在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET ，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 第2章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O _。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为_22U __，续流二极管承受的最大反向电压为__22U _（设U 2为相电压有效 值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 .. 20××－20××学年第一学期期末考试 《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟满分100分） （适用于××学院××级××专业学生） 一、填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是和。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有、和。6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是；控制方式是。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为型逆变器和型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为。 二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？ 三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当 2 π α＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d=200V。试求输出相电压的基波幅值U UN1m和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V，L值极大，R=0.5Ω，E m=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当t on=5μs时，计算输出电压平均值U o，输出电流平均值 目录 目录 (1) 第1章绪论 (1) 第2章电力电子器件 (1) 第3章整流电路 (5) 第4章逆变电路 (21) 第5章直流-直流变流电路 (24) 第6章交流-交流变流电路 (31) 第7章PWM控制技术 (36) 第8章软开关技术 (40) 第9章电力电子器件应用的共性问题 (41) 第10 章电力电子技术的应用 (41) 第2章电力电子器件 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或：U AK >0 且 U GK >0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持 电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以 下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3. 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ， J 2 0 _ 4 5 2 0 4 2 a) b) c) 图 1-43 图晶闸管导电波形 1 m sin td( 丄、|m J~2 八 0.2717 | a) |d = t) = - 1 ) 2n __ I 1 4 n 2 |1= A ( I m S ^^ 2 d (t) = 0.4767 |m b) 1 |d2= m sin td( t)= n 4 1 ) 0.5434 |m |2 = r m sin t) 2 d ( J t)= 2 | m '3 1 .4 2 0.67411 m 2 c) 1 |d=— 2n 2 0 | m d( t)= 1 _ | m 4 试计算各波形的电流平均值 山1、|d2、|d3与电流有效值|1、|2、|3 解: 1 | m 3 n 2 第一章 1、电力电子技术是用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术 2、四种电力变换①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）。 第二章 1 2、晶闸管的导通条件：晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。 晶闸管关断条件是：（1）晶闸管承受反向电压时，无论门极是否触发电流，晶闸管都不会导通；(2)当晶闸管承受正向电压时，反在门极有触发电流，晶闸管都不会导通；(3)晶闸管一旦导通，门极就是去控制作用；(4)若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值一下。 3、晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 4、I T(AV)与其有效值I VT 的关系是I T(AV) =I VT /1.57 5、晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。 第三章：整流电路 1、单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d 和I d 的计算公式， 要求能画出在α角下的U d ，I d 及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d 和I d 计算公式 要求能画出在α角下的U d ,I d ，U vt1 及I 2 的波形(参图3-6); 2、三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt 计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt 的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并括出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV） 及额定电压U tn 的确定 D）三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的， 电力电子技术答案（百度账号yuanduboy个人整理） 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流 最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、 I d2、I d3 各为多少?这时，相应的电流最大值I m1 、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算 结果知 第一章电力电子器件 1、电力电子技术是用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术 2、四种电力变换①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）。 二、晶闸管的导通条件：阳极正向电压、门极正向触发电流. 三、晶闸管关断条件是：晶闸管阳极电流小于维持电流。 导通后晶闸管电流由外电路决定 实现方法：加反向阳极电压。 3、晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 4、I T(AV)与其有效值I VT 的关系是I T(AV) =I VT /1.57 5、晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。 第二章：整流电路 1、单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d 和I d 的计算公式， 要求能画出在α角下的U d ，I d 及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d 和I d 计算公式 要求能画出在α角下的U d ,I d ，U vt1 及I 2 的波形(参图3-6); 2、三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt 计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt 的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、三相桥式全控整流电路的工作特点： A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并标出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV） 及额定电压U tn 的确定 D）三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。 2）对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按V T1-V T2 -V T3 -V T4 -V T5 -V T6 的顺序，相位一次差60 o；共阴极 组V T1,V T3 ,V T5 的脉冲依次差120 o，共阴极组V T4 ,V T6 ,V T2 也依次差120 o；同一相得上下两个桥臂，即V T1 与 V T4，V T3 与V T6 ，V T5 与V T2 ，脉冲相差180o 3）整流输出电压U d 一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证导通的两个晶闸管均 有脉冲。为此可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o（一般取80~100o），称为宽脉冲触发；另一电力电子技术重点王兆安第五版打印版
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