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电力电子技术课后题答案

电力电子技术课后题答案
电力电子技术课后题答案

0-1.什么是电力电子技术?

电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术;它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会(IEEE)的电力电子学会对电力电子技术的定义为:“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具,实现对电能的高效能变换和控制的一门技术,它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。”

0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么?

电力电子器件是基础。电能变换技术是核心.

0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。

电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。

0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型?

AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类:相控方式、频控方式、斩控方式。

0-5.从发展过程看,电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为:集成电晶闸管及其应用;自关断器件及其应用;功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用:大功率整流器。自关断器件及其应用:各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用:功率集成电路(PIC),智能功率模块(IPM)器件发展。

0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么?

传统电力电子技术的特征:电力电子器件以半控型晶闸管为主,变流电路一般

为相控型,控制技术多采用模拟控制方式。

现代电力电子技术特征:电力电子器件以全控型器件为主,变流电路采用脉宽

调制型,控制技术采用PWM数字控制技术。

0-7.电力电子技术的发展方向是什么?

新器件:器件性能优化,新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。

1-1.按可控性分类,电力电子器件分哪几类?

按可控性分类,电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。

1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少?

电力二极管类型以及反向恢复时间如下:

1)普通二极管,反向恢复时间在5us以上。

2)快恢复二极管,反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者在100ns 以下,甚至达到20~30ns,多用于高频整流和逆变电路中。

3)肖特基二极管,反向恢复时间为10~40ns。

1-3.在哪些情况下,晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么?

1、正向的阳极电压;

2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。

1-4.已处于通态的晶闸管,撤除其驱动电流为什么不能关断,怎样才能使晶闸管由导通变为关断?

已处于通态的晶闸管在内部已形成强烈的正反馈,即使撤去其驱动电流,会仍然维持导通的状态。因此晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用,门极的电压和驱动电流对管子随后的导通或关断均不起作用。

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。

1-6.根据 GTO 的关断原理,说明:GTO 和普通晶闸管同为 PNPN 结构,为什么 GTO能够通过门极控制关断,而普通晶闸管不能?

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:

1)在设计GTO时使其α2较大,这样,晶体管VT2控制灵敏,使GTO容易关断。

2)由于GTO的内部包含着许多共阳极的小GTO单元,GTO元阴极面积小,门极和阴极间的距离短,P2基区的横向电阻小,可以从门极抽出更大的电流。3)GTO导通时,双晶体管模型中的2个晶体管共基极电流放大倍数之和α1+α2大于1且近似等于1(1.05左右),因而处于临界饱和导通状态,若要关断GTO,可用抽出部分阳极电流的办法破坏其临界饱和状态,使GTO用门板负信号关断。SCR的α1+α2比1大(大约为1.15),SCR导通后处于深度饱和状态,因而用门极负脉冲不足以使α1+α2达到小于1的程度,因而也就不能用门极负信号去关断阳极电流。这是GTO与SCR的一个极为重要的区别。

1-7.关于 GTR,请回答如下两个问题:

1)描述 GTR 的二次击穿特性。

2)为什么 GTR 在开关瞬变过程中易被击穿?有什么预防措施?

1)当GTR集射极间的电压升高至击穿电压BUceo时,发生一次击穿,此时集电极电流急速增加,如果有外接电阻限制集电极电流的增长,一般不会引起晶体管特性变坏;一次击穿发生时,如果对集电极电流不加限制,集电极电流继续增加,集射极间的电压陡降,就会导致破坏性的二次击穿。所以,二次击穿是在器件发生一次击穿后,在某电压和电流点产生向低阻抗区高速移动的负阻现象。2)GTR的安全工作区较窄,当GTR在工作过程中所承受的电压电流都较大时,超出安全工作区域,那么GTR在开关瞬变过程中易被击穿。

预防措施就是加辅助电路,确保GTR所承受的电压电流在安全工作区域之内。1-8.如何防止电力 MOSFET 因静电感应应起的损坏?

1.一般在不用时将三个电极短接;

2.装配时,人体、工作台、电烙铁必须接地,测试时所有的仪器外壳必须接地;

3.电路中,栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高;

4.漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。

1-9.比较电力 MOSFET 与 IGBT 内部结构,说明电力 MOSFET 在开关特性上的优点。

内部结构相似之处:IGBT内部结构包含了MOSFET内部结构。内部结构不同之处:IGBT内部结构有注入P区,MOSFET内部结构则无注入P区。

开关特性的相似之处:IGBT开关大部分时间由MOSFET运行,特性相似。开关特性的不同之处:IGBT的注入P区有电导调制效应,有少子储存现象,开关慢,所以,电力MOSFET开关速度快。

1-10.作为开关使用时,IGBT 有哪些优点?

IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身,既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型,又具有通态压降低,高电压、大电流的优点。

1-12.试说明 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。

I GBT优点:开关速度高,开关损耗小,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。

缺点:开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTO。

GTR优点:耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱和压降低。

缺点:开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题。

GTO优点:电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强。

缺点:电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低。

电力MOSFET优点: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。

缺点:电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。1-13.试分析电力电子集成技术可以带来哪些益处。智能功率模块与功率集成电路实现 集成的思路有何不同?

带来的益处:装置体积减小、可靠性提高、使用方便、维护成本低。

智能功率模块与功率集成电路实现集成的思路的不同:前者是将一系列的器件集成为一个模块来使用(封装集成),而后者则是将所有的东西都集成于一个芯片当中(芯片集成)。

1-14.IGCT 与 GTO、IGBT 相比,有哪些特点?

1.保留了GTO阻断电压高(6kV)、导通电流大(6kA)的优点;

2.在相同运行功率条件下,开关频率比GTO更高,可达到1kHz,开关损耗降

低,约为GTO的一半。

3.由于采用了很薄的缓冲层和可穿透发射区结构,所以通态压降小,通态损耗

几乎可以忽略不计,有利于器件的保护。

4.GTO关断时需要一个庞大的缓冲电路。而IGCT可承受很大的du/dt的冲击,

无需缓冲电路。逆变器结构设计的比IGBT还要简单,与传统的GTO相比,元器件数减少一半以上,系统更加简单、可靠。

5.器件与器件之间的开关过程一致性好,所以,可以容易地实现IGCT的串并

联,扩大其功率使用范围。

6.电压等级高于IGBT,现有IGCT的电压等级为4.5kV和6kV。

1-15.请说出 3 种硅材料制成的电流控制电力电子器件、3 种硅材料制成的电压控制电力电子器件和 3 种碳化硅材料制成的电力电子器件。

硅材料电流控制电力电子器件:SCR,GTO,GTR

硅材料电压控制电力电子器件:MOSFET、IGBT、IECT、SIT、SITH、MCT

碳化硅电力电子器件:现在,二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT都已经有对应的碳化硅产品。

2-1.电力电子器件的驱动电路对整个电力电子装置影响有哪些?

采用性能良好的驱动电路,可以使电力电子器件工作在较理想的开关状态,缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的奴性效率、可靠性和安全性都有重要的意义。2-2.驱动电路的基本任务有哪些?

按控制目标的要求施加开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号。对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号。除此之外,驱动电路一般还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节,一般采用

光隔离或磁隔离。

2-3.为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?其基本方法有哪些? 为了防止主电路和控制电路之间的干扰。其基本方法有光隔离和磁隔离。光隔离一般采用光电耦合器,有普通、高速和高传输比三种类型,输入为高电平时,输出为低电平,磁隔离的元件通常是脉冲变压器。

2-4.由晶闸管构成的主电路对触发脉冲一般要求有哪些?

1.触发信号应有足够大的功率。

2.触发脉冲的同步及足够的移相范围

3.触发脉冲信号应有足够的宽度,且前沿要陡

4.应能产生强触发脉冲

5.应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离

2-6.画出 GTO 理想的门极驱动电流波形,并说明门极开通和关断脉冲的要求。

为使被触发的晶闸管能保持住导通状态,晶闸管的阳极电流必须在触发脉冲消

失前达到擎住电流,因此要求出发脉冲应具有一定宽度而不能过窄。特别是当

负载为感性负载时,因此电流不能突变,更需要较宽的出发脉冲。

具体要求:

t1小于1μs,

t1?t2强脉宽度,I M达到3~5倍I GT。

t3为脉冲宽度,应大于550μs ,I为1.5~2倍I GT左右。

2-7.说明电力场效应晶体管栅极驱动电路的一般要求。

1. 具有较小的输出电阻;

2. 开通时,栅源极驱动电压一般取10~15V;

3. 关断时,一般加负驱动电压;

4. 在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。

外因过电压:装置外部因素引起。有操作过电压;浪涌过电压

内因过电压:开关过程等内部因素引起。有换相过电压;关断过电压

2-10.发生过电流的原因有哪些?

1.当晶闸管变流装置内部某一器件击穿或短路

2.触发电路或控制电路发生故障

3.外部出现过载重载、直流侧短路或逆变失败

4.以及交流电源电压过高或过低、缺相等状况时,均可引起过电流。

2-11.电力电子器件过电压保护和过电流保护各有哪些主要方法?

过电压保护主要方法有避雷器过电压抑制、各种RC过电压抑制、非线性元件过电压抑制等方法。

过电流保护主要方法有电路过流保护、快速熔断器过流保护、快速断路器过流保护和过流继电器过流保护等方法。

2-12.电力电子器件过热保护有哪些主要方法?

电力电子器件过热保护主要方法有:

1)降低损耗。

2)减小热阻。一方面减小接触热阻Rθcs。另一方面减小散热器热阻Rθsα。

3)加强散热。电力电子装置常用冷却方式分为四种:自冷、风冷、液冷和沸腾冷却。

2-13.电力电子器件缓冲电路是怎样分类的?全控器件缓冲电路的主要作用是什么?试分析 RDC 缓冲电路中各元件的作用。

电力电子器件缓冲电路有不同的分类方法。缓冲电路又称为吸收电路,通常可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为d u/d t抑制电路,开通缓冲电路又称为d i/d t抑制电路。将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起,称为复合缓冲电路。还可以分类方法:缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上,则被称为耗能式缓冲电路;如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源,则被称为馈能式缓冲电路,或称为无损吸收电路。

全控器件缓冲电路分为关断、开通缓冲电路。全控器件关断缓冲电路的主要作用是抑制过电压或du/dt, 全控器件开通缓冲电路的主要作用是抑制过电流或di/dt。RDC缓冲电路中电阻R的作用是为电容C提供释放能量的通路并消耗C上的能量,二极管D的作用是在器件关断、电压上升时,使器件电压嵌位在电容C 上的电压,电容C的作用是在器件关断时抑制过电压和du/dt。

2-15.在高压变流装置中,晶闸管串联使用以提高耐压,其均压措施有哪些?

静态均压措施:1. 选用参数和特性尽量一致的器件;2. RP的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。

动态均压措施包括:1. 选择动态参数和特性尽量一致的器件;2. 用并联RDCD 支路作动态均压;3. 采用门极强脉冲触,可以显著减小器件开通时间的差异。

2-16.电力 MOSFT、NPT 型 IGBT 易于并联使用的原因是什么?并联使用时还应注意哪些事项?

电力MOSFT、NPT 型IGBT 易于并联使用的原因在于电力MOSFT 的通态电阻具有正温度系数特性,NPT 型IGBT 的通态压降具有正温度系数特性。MOSFET 或IGBT 并联使用时,多个管子型号、厂家一致,连线尽量做到一致,同时主回路各模块布线电阻和电感一致。即使这样,n 个相同等级的模块并联时,允许的电流应小于nI CN ( I CN为额定值),因为每个开关管之间的电流不可能完全均衡,所以,应适当降低允许值。

2-17(其它基本概念—比较杂)、电力电力电子器件工作状态、开关损耗、通

态损耗、常用的器件、串并联、开关速度、器件内部(PNPN 结构,MOSFET 与 IGBT),晶闸管各电流名称、常用开关管的名称、晶闸管触发电路各环节名称(脉冲宽度、锯齿宽度、移相范围)以及要求。其它器件触发电路及其方式,另外,如贝克钳位、栅极电阻、电压值。

3-1.时间比控制有哪三种控制方式?

脉冲频率调制(PFM);脉冲宽度调制(PWM);混合调制。

3-2.试述脉冲宽度调制(PWM)基本原理。

脉宽调制是目前电能变换中最重要的变换技术,其基本原理内容为:冲量相等而形状不同的PWM 波(或窄脉冲)加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。

3-3.结合原理图,简述降压斩波电路的工作原理。

降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让VT导通一段时间t on,由电源E向L、R 供电,在此期间,u0 =U S。然后使VT关断一段时间t off,此时电感L通过

U+。输二极管VD向负载R供电,u0 = 0。一个周期内的平均电压U" =%&'

%&'()

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出电压小于电源电压,起到降压的作用。

// 3.8. 结合原理图,简述升压斩波电路的基本原理。

如下图,电路的基本原理是:1:设开关管VT 由信号u G 控制,当u G为高电平时,开关管T导通,u L=U S> 0,电感L 承受的电压为极性左正右负,如图所示,i L 增加,电感L 储能增加,二极管VD 截止,负载由电容C供电; 2:当u G 为低电平时,开关管VT 关断,因电感电流不能突变,i L通过二极管VD向电容、负载供电,电感储能传递到电容、负载侧,此时U O =U S?u L,此时i L减少,电感L感应电势u L<0,故U O>U S,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。

3.1

4.分别简述 Sepic 变换电路与 Zeta 变换电路的工作原理,并写出输入输出电压关系。

Sepic 变换电路:

Sepic 变换电路由电感 L 1 和 L 2 、电容 C 1、开关管 VT 、二极管 VD 、输出侧电容C 2和负载 R 、输入电源U S 构成。当 VT 处于通态时,U S 、L 1、VT 构成一个回路, C 1 、VT 、 L 2也构成一个回路同时导电,L 1和L 2贮能,通过电感的电流上升。

当 VT 处于断态时,U S 、L 1、C 1、VD 、负载构成一个回路,L 2、VD 、负载也构成一个回路,两个回路同时导电,此阶段U S 通过L 1既向负载供电,同时也向C 1充电,其中C 1上贮存的能量在VT 处于导通时向 L 2 转移。

输入输出关系:

U "U +=ρ1?ρ

Zata 变换电路

Zata 斩波电路由电感L 1 和 L 2 、电容 C 1、开关管 VT 、二极管 VD 、输出侧电容C 2和负载 R 、输入电源U S 构成。在VT 处于通态期间,电源U S 经开关VT 向电感L 1贮能。同时,U S 和 电容 C 1 共同向负载R 供电,并向C 2充电。

VT 关断后,L 1、C 1 、VD 构成振荡回路,L 1的能量转移至C 1,同时,C 2 向负载供电,L 2的电流则经负载并通过 VD 续流。 L 1能量全部转移至C 1上之后,VD 关断, C 1 经 L 2 向负载供电。

输入输出关系:

U "U +=ρ1?ρ

3-15.分析图3-21a)所示的电流可逆斩波电路,并结合图3-21b 的波形,绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

VT1

导通,电源向负载供电

:

VT1

关断,VD1续流:

VT2导通,L 上蓄能:

VT2关断,VD2导通,向电源回馈能量:

3-16.多相多重斩波电路有何优点?

总输出电流最大脉动率与相数的平方成反比,电流脉动率降低;如果各电感量相同,总的输出电流脉动幅值降低,电源侧的电流谐波分量显著减小;当要求总输出电流脉动率相同时,所需平波电抗器总重量大为减轻;多相多重斩波电路还具有备用功能,各斩波电路单元可互为备用,万一某一斩波单元发生故障,其余各单元可以继续运行,使得总体的可靠性提高。

b)

3.17.为什么正激变换器需要磁场复位电路?

正激变换器在开关VT 开通后,变压器的原边电流i W1由两部分构成,一部分是副边电流的折算值,另一部分是激磁电i m ,激磁电流i m 随时间线性增长。线圈通过的是单向脉动激磁电流,如果没有磁场复位电路,剩余磁通的累加可能导致磁场饱和。磁场饱和使开关导通时电流很大;断开时使电压过高,导致开关器件的损坏。所以,一方面限制开关管持续导通时间,另一方面必须设法使激磁电流i m 在VT 关断后到下一次再开通的时间内降回零,这一过程称为变压器的铁芯磁场复位。

3-20.试分析全桥,半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压,输入输出电压关系。

1) 全桥电路 开关在工作时承受的最大电压u 1=U 2。

如图,整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4

546U 2。 输入输出电压关系:滤波电感电流连续时7879=4546:%&'19,在负载为零的极限

情况下U "=4

546U +。 2) 半桥电路

开关在工作时承受的最大电压u 1=U 2。

如图,整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4

5:46U 2。 输入输出电压关系:滤波电感电流连续时7879=4546%&'19,在负载为零的极限情

况下U "=454679:。

3) 推挽电路 开关在工作时承受的最大电压u 1=2U 2。

如图,整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4

546U 2。 输入输出电压关系:滤波电感电流连续时7879=4546:%&'19,在负载为零的极限

情况下U "=4

546U +。 3-21.试分析全桥式变换器的工作原理。

原理图如下:

当u <=与u <>为高电平,u <:和u

当u <=与u <>为低电平,u <:和u =U 2,在此期间变压器建立反向磁化电流,也向负载传递能量,这时铁芯工作在B ‐H 磁滞回线中的磁通密度减小然后反向增加,匝数为N 2的副边W 2绕组感应电势下正上负,二极管VD6和VD7导通、VD5和VD8截止,u DD 电压约为N 2U S /N 1,电感L 上的电流i L 上升。在VT1、 VT4导通期间(或VT2和VT3导通期间),施加在一次绕组W1上的电压约等于输入电压U S 。

当 4 个 IGBT 都关断时,变压器绕组W1和W2中的电流为零,一次绕组上是没有施加电压的,二次绕组上电压为 0,u DD 电压为0。假设VD5 ~ VD8 通态电阻相等,根据磁平衡原理,各分担一半的电感电流,电感L 的电流i L 逐渐下降。

3-22.开关电源与线性稳压电源相比有何优缺点。

开关稳压电源的优点有:体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、 模块化。开关电源的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰, 输出电压存在纹波。线性电源的优点有:工作在线性状态,对周围设备干扰小,输出电压无高频纹波;缺点有:工作效率低、发热量较大、体积大、重量重。

4-1.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同?

两种电路的不同主要是:当逆变电路的交流侧接电网(源),电网(源)成为负载,在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网(源)中去,称为有源逆变。当逆变电路交流侧接负载,在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给交流负载,称为无源逆变。

4-2.逆变电路与变频电路有什么区别?

通常所说的变频电路与逆变电路有所不同,变频电路分为交-交变频和交-直-交变频两种。交-直-交变频由交-直变换(整流)和直-交变换(逆变)两部分组成,后一部分才是逆变。

4-3.换流方式有哪几种?各有什么特点?

器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流。

电网换流:电网提供换流电压的换流方式称为电网换流。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上并保持一定时间即可使其关断。这种换流方式主要适用于半控型器件,不需要为换流添加任何元件,不需要器件具有门极可关断能力。这种换流方式不适用于没有交流电网的无源逆变电路。

负载换流:采用负载换流时,要求负载电流的相位必须超前于负载电压的相位,即负载为电容性负载,且负载电流超前电压的时间应大于晶闸管的关断时间,即能保证该导通晶闸管可靠关断,触发导通另一晶闸管,完成电流转移。

强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强迫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。

上述四种换流方式,器件换流适用于全控型器件,其余三种方式针对晶闸管。器件换流和强迫换流属于自换流,电网换流和负载换流属于外部换流。

4-4.什么是电压型逆变电路?有何特点?

按照逆变电路直流测电源性质分类,直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路,直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。电压型逆变电路的特点有:

1)直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动。 2)输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同。

3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆 变桥各桥臂并联反馈二极管。

直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。电流源型逆变电路采用大电感作储能元件,电流源型逆变器有如下特点:

1)直流侧为电流源或串联大电感,直流侧电流基本无脉动。

2)直流回路串以大电感,储存无功功率,构成了逆变器高阻抗的电源内阻特性(电流 源特性),即输出电流波形接近矩形,而输出电压波形与负载有关,在正弦波基础上叠加换流电压尖峰。

3)由于直流环节电流不能反向,只有改变逆变器两端直流电压极性来改变能量流动方 向并反馈无功功率,无需设置无功二极管作为反馈通道。

4-5.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?

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,电压型逆变桥各臂都并联 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。

4-6.说出总谐波畸变因数 THD 的含义。

总谐波畸变因数THD,在电气工程学科中表征波形相对正弦波畸变程度的一个性能参数。其定义为全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比,用百分数表示。

总谐波畸变因数为:

4-8.什么是异步调制?什么是同步调制?两者各有何特点?分段同步调制有什么优点?

载波比N等于常数,变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点是:在同步调制方式中,信号波频率变化时载波比N不变,信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的,输出波形谐波较小。缺点是:载波频率过低时由调制带来的谐波不易滤除。而当逆变电路输出频率很高时,同步调制时的载波频率fc会过高,使开关器件难以承受。

载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中,通常保持载波频率fc 固定不变,因而当信号波频率fr变化时,载波比N是变化的。异步调制的主要特点是:在信号波的半个周期内,PWM 波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。输出波形谐波较大。

分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段,每个频段的载波比一定,不同频段采用不同的载波比。其优点主要是,在高频段采用较低的载波比,使载波频率不致过高,可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比,以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。

4-9.什么是 SPWM 波形的规则化采样法?与自然采样法相比规则采样法有什么优点?

SPWM 波形的规则化取样法是指信号为正弦波,以规则时间点对信号波

进行取样来计算脉冲宽度的PWM波形生成方法,规则取样法也称规则采样法。其基本思路是:取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个PWM 脉冲的中点和三角波一周期的中点(即负峰点)重合,在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而得到正弦波的采样值,并认为信号波在该三角波周期中幅值不变,均等于该采样值,该采样值水平线与三角波载波的交点即为功率开关器件通断的时刻,即可计算PWM的宽度。用规则采样法得到脉冲宽度代替正弦波与三角载波交点的脉冲宽度,误差很小,如图所示。

4-10.PWM 调制有哪些方法?它们各自的出发点是什么?

PWM 调制方法有两种:一是采样法,二是特定谐波消去法。

1)采样法,包括自然采样法和规则采样法,其中规则采样法有对称规则采样法和不对称规则采样法。以一个正弦波为基准波(称为调制波),用一列等幅的三角波(称为载波)与基准正弦波相交,由它们的交点确定逆变器的开关模式。采样法是为了使输出的PWM波形 接近于信号波。

2)指定谐波消去法。该方法的出发点是为了消去指定的低次谐波。

4-11.电流跟踪 SPWM 逆变有哪几种控制方式?

电流跟踪 SPWM 逆变有 3 种控制方式:1.电流滞环控制方式; 2.三角形比较方式; 3.定时比较方式。

4-15.三相 SPWM 逆变电路采用什么样的控制方法可以提高直流电压利用率?

对于三相 SPWM 逆变电路,采用如下2种控制方法可以提高直流电压利用率:

(1) 采用梯形波调制方法的思路为:采用梯形波作为调制信号,当梯形波幅值和三角波幅值相等时,梯形波所含的基波分量幅值超过了三角波幅值,相当于m A>1的过调制状态,可有效提高直流电压利用率。

(2) 还可以采用线电压控制方式,即在相电压调制信号中叠加3 的倍数次谐波及直流分量等,同样可以有效地提高直流电压利用率。

4-16.SVPWM 控制方法中,直流电压利用率(线电压峰值与直流电压的比值)最大值为多少?

SVPWM 中电压矢量幅值U+的最大值等于U C / √2,三相正弦波线电压有效值为U C / √2等效,线电压峰值为U C,直流电压利用率为1。

4-17.逆变电路多重化、多电平化的目的是什么? 三电平逆变电路有什么突出优点?

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。

多电平化的目的是使逆变电路的相电压输出更多种电平,不仅使逆变器可以承受更高的电压,而且可以使其波形更接近正弦波,这是逆变电路多电平化的目的。三电平逆变电路的突出优点是每个主开关器件关断时所承受的电压仅为直流侧电压的一半。因此,这种电路特别适合于高压大容量的应用场合。

5-4.单相全波可控整流电路,分别给电阻性负载供电和带阻感负载供电时,如果流过负载电流的平均值相同,试问哪种情况下通过负载的电流有效值更大?

电阻性负载的电流有效值大些,带阻感负载的电流有效值小一些。由于具有电感,当其电流增大时,在电感上会产生感应电动势,抑制电流脉动,电流波形平直,平均值相同时,其电流有效值更小,相反,电阻负载时,电流波形波动较大,平均值相同时有效值大。

// 5-5.具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,变压器有直流磁化问题吗?试说 明:

1)晶闸管承受的最大反向电压为2√2U2 ;

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。

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。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VT2为例。当VT1导通时,晶闸管VT2的阴极与变压器二次侧上绕组的上端连接,阳极与二次侧下绕组的下端连接,所以VT2承受的最大电压为

2√2U2。

2)因为单相桥式可控整流电路的对角晶闸管同时通断,组对角晶闸管分别与全波可控整流电路的2个晶闸管的通断相对应,只要导通,负载电压就为变压器二次侧绕组电压。只要单相全波可控整流电路具有中心抽头变压器二次侧的上绕组、下绕组、单相桥式可控整流电路中的变压器二次侧绕组电压相同,则其输出电压波形相同,负载相同时,则其输出电流波形也相同。

5-8.在三相半波可控整流电路中,如果触发脉冲出现在自然换流点附近之前,能否进行换流?可能会出现什么情况?

触发脉冲出现在自然换流点附近之前,不能换流。

如果三个触发脉冲全部出现在自然换流点附近之前,输出电压为 0,如果其中一个触发 脉冲全部出现在自然换流点附近之前,该相无输出电压。

5-9.三相半波可控整流电路,如果 a 相的触发脉冲消失,试绘出电阻性负载和

波形。

电感性负载下的直流电压u

d

在如图控制角的作用下,电阻性负载和电感性负载下的直流电压 ud 波形分别如图 b)和c)。

// 5-12.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 ud 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?

假设 VT1 不能导通,整流电压 ud 波形如下:

假设 VT1 被击穿而短路,则当晶闸管 VT3 或 VT5 导通时,将发生电源相间短路,使得 VT3、VT5 也可能分别被击穿。

5-15.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?

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0~180,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围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0~120,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0~90 。

5-16.三相桥式可控整流电路,六个晶闸管分别由六个同步信号为锯齿波的触发电路驱动,某个触发电路的同步信号与对应晶闸管的阳极电压之间的相位有什么关系?

共阴极组的晶闸管,哪个阳极电位最高时,那个相应的晶闸管应触发导通;共阳极组的晶闸管,哪个阳极电位最低时,那个相应的晶闸管应触发导通,同步信号为锯齿波的触发电路驱动,触发电路的同步信号与对应晶闸管的阳极电压之间的相位相差180°。

// 5-19.电容滤波的单相不可控桥式整流电路,输出直流电压平均值的极限范围是多少? 三相不可控桥式整流电路呢?

单相:空载时U C=√2U: ,重载时R很小,电容放电很快,几乎失去储能作用,随着负载加重,U C逐渐趋近于0.9U:。因此输出直流电压平均值的极限范围为U C=0.9U:~√2U:。

三相不可控桥式整流电路输出直流电压平均值的极限范围为: U C= 2.34U:~√6U:

5-20.三相半波逆变电路,当α>π/2 时,反电动EM 和整流电压Ud 均为负 值,若反电动势 EM > Ud,电路运行情况如何?若反电动势 EM < Ud,电路运行情况又如何?

α>π/2时,反电动势E R和整流电压U C均为负值。

若反电动势|E R|>|U C|,电路运行于逆变状态。

若反电动势|E R|<|U C|,电路不满足逆变状态,为待逆变状态。

5-21.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么?

条件有两个:

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 C为负值。

5-22.试从电压波形图上分析,无论何种逆变电路,当电抗器电感量不够大时,则在α=π/2 时输出直流平均电压Ud >0,将造成被拖动直流电动机爬行(极 低速转动)。

如果L C足够大,电流连续,则α=π/2,正负面积相等,U C=0。

从下面三相桥式电路输出电压波形图上看出,如果L C不够大,则电流断续,出现负面积小于正面积现象,故U C≠0,但输出电压值很小,如果负载为直流电机,则电机速度很低, 造成直流电机爬行。

5-26.什么是逆变失败?如何防止逆变失败?

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等。

5-27.结合电路原理图,简要说明倍流整流电路的工作原理。

5-28.结合电路原理图,简要说明同步整流电路的工作原理。

5-30.间接电流控制的PWM整流电路,当测量的交流侧电感量与工作过程中 的实际值误差较大时,会影响输入电流与输入电压相位差吗?

5-31.直接电流控制的PWM整流电路,当设计的交流侧电感量与工作过程中 的实际值误差较大时,对输入电流有何影响?

该控制方法是让实际电流跟踪给定电流,电路参数L的大小对输入电流基波几乎无影响,对输入电流的谐波有较小影响。主要表现在:实际电感很大时,电流的变化率较小,滞环控制输出切换频率变小,即PWM频率降低;相反,实际电感很小时,电流的变化率较大,滞环控制输出切换频率变大,即PWM频率增加。当设计的交流侧电感量与工作过程中的实际值误差较大时,对输入电流的影响主要体现在高次谐波上。

6-11.交流调压电路和交流调功电路有什么区别?各适合予何种负载?

交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同,二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波,再断开几个周波,通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

交流调压电路是通过改变电压波形来实现调压的,因此输出的电压波形不再是完整的正弦波,谐波分量较大。从调压器输入端所观察到的调压器及其负载的总体功率因数也随着输出电压的降低而降低。但这种交流调压器控制方便、体积小、投资省,因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电机调速等场合。

交流调功电路一般用于电炉调温等交流功率调节的场合,由于控制对象的时间常数大,没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。

6-X、单相交流调压斩控电路工作原理。

电路:IGBT与二极管串联再反并联,共两组,4个支路。开关管导通方向与所串联的二极管相同。

在u WX输入为正半周时,VT3开通,VT4断开,VT1进行斩波控制:VT1导

通时u YX=u WX;VT1断开时,u YX=0。

在u WX输入电压负半周,VT4开通,VT3断开,VT2进行斩波控制;VT2导

通时uO=uin;断开时,u YX=0。基波与输入电压同相位。

7-1.何谓软开关和硬开关? 谐振软开关的特点是什么?

硬开关: 硬开关指的是电力电子器件在承受电压或电流应力条件下的开关

行为。在功率开关的开通和关断过程中,电压和电流的变化比较大,产生开关损

耗和噪声也比较大,开关损耗随着开关频率的提高而增加,导致电路效率下降,

开关噪声给电路带来严重的电磁干扰,影响自身和周边的电子设备的正常工作。

软开关: 在硬开关电路的基础上,加入电感、电容等谐振器件,在开关转换

过程中引入谐振过程,开关在其两端的电压为零时导通,或使流过开关器件的电

流为零时关断,是的开关条件得以改善,降低硬开关的开关损耗和开关噪声,从

而提高了电路的效率。

谐振软开关的特点:实现了零电压开通、零电流关断、软开通、软关断;减少

开关损耗,有助于提高开关频率;解决由硬开关引起的电磁干扰问题,有利于电

力电子装置的小型化。

电力电子技术课后习题全部答案解析

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I1、I2、I3。 解:a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= 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 I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t

电力电子技术课后习题答案教学内容

电力电子技术课后习题答案2014

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I1、I2、I3。 解:a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= 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 I2= 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 I3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π 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 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2 , 90 . 232 6741 .0 A I ≈ ≈ I d2A I m 56 . 126 5434 .0 2 ≈ ≈

电力电子课后习题答案 5

第五章 直流-直流交流电路 1.简述图5-1a 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 t on ,由电源E 向L 、R 、M 供电,在此期间,u o =E 。然后使V 关断 一段时间t off ,此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电,u o =0。一个周期内的平均电压U o =E t t t ?+off on on 。输出电压小于电源电压,起到降压的作用。 2.在图5-1a 所示的降压斩波电路中,已知E =200V ,R =10Ω,L 值极大,E M =30V ,T =50μs,t on =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 U o = E T t on =50 20020?=80(V) 输出电流平均值为 I o = R E U M o -=10 30 80-=5(A) 3.在图5-1a 所示的降压斩波电路中,E =100V , L =1mH ,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I o ,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t on =3μs 时,重新进行上述计算。 解:由题目已知条件可得:

m = E E M =100 10 =0.1 τ= R L =5.0001.0=0.002 当t on =5μs 时,有 ρ=τ T =0.01 = τ on t =0.0025 由于 1 1--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m 所以输出电流连续。 此时输出平均电压为 U o = E T t on = 20 5 100?=25(V) 输出平均电流为 I o = R E U M o -=5 .010 25-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为 I max =R E m e e ???? ??-----ραρ11=5.01001.01101.00025 .0???? ??-----e e =30.19(A) I min =R E m e e ??? ? ??---11ραρ=5.01001.01 101.00025.0???? ??---e e =29.81(A) 当t on =3μs 时,采用同样的方法可以得出: αρ=0.0015 由于 11--ρ αρe e =1 101.0015.0--e e =0.149>m

电力电子技术第3章-习题答案

3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分:填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同;只消耗电能,不储存、释放电能,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?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用,使得流过电感的电流不发生突变,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? ≤a≤ 180? 2 ,续流二极管承受的最大反向电压 2 (设U2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?≤a≤ 180?,单 2和 2 ;带阻感负载时, α角移相范围为0?≤a≤ 90?,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ;带反电动势负载时,欲使电阻上的电流不出现断续现象,可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中,当控制角α大于不导电角δ时,晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时,晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看,单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基 本相同,只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ,随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2,通常设计时,应取RC≥ 1.5~2.5T,此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中,晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ,晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?,使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?,当它 带阻感负载时,α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压;这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?,u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中,电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =,电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中,整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数,当 α 从0°~90°变化时, 整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大,当 α 从90°~180°变化时,整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时,设交流侧电抗为零,直流电感L为足够大。当 α =30°时,三相电流有效值与直流电流的关系为I I d,交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…,其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使输出电压平均值减小。

电力电子技术第2章习题-答案

班级姓名学号 第2/9章电力电子器件课后复习题 第1部分:填空题 1. 电力电子器件是直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。 2. 主电路是在电气设备或电力系统中,直接承担电能变换或控制任务的电路。 3. 电力电子器件一般工作在开关状态。 4. 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。 5. 按照器件能够被控制的程度,电力电子器件可分为以下三类:不可控器件、 半控型器件和全控型器件。 6.按照驱动电路信号的性质,电力电子器件可分为以下分为两类:电流驱动型和电压驱动型。 7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 8. 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。 9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的

整流电路。其反向恢复时间较长,一般在5s以上。 10.快恢复二极管简称快速二极管,其反向恢复时间较短,一般在5s以下。 11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10~40ns之间。 12.晶闸管的基本工作特性可概括为:承受反向电压时,不论是否触发,晶 闸管都不会导通;承受正向电压时,仅在门极正确触发情况下,晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通, 门极就失去控制作用。要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。 13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选 用时,一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。 14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管刚从断态转 入通态并移除触发信号后,能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的称为2~4 倍。 15.晶闸管的派生器件有:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10 微秒左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。17. 双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

电力电子技术课后答案

电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么?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: 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; 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。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形,各波形的电流最大值均为m I , 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ,和它们的波形系数1f K ,2f K ,3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解: a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ,考虑晶闸管的安全裕量为1.5,问其允许通

电力电子技术(王兆安第五版)课后习题答案

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,显着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与电流有效值丨1、I 2、I 3。 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:额定电流算结果知I T(AV)=100A的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计 解:a)I d1= 24 Im sin( t) 罟"Em I—(Im sin t)2d(wt) 11= 2 410.4767Im 2 b) J—(Imsin t)2d(wt) d2= I 2= Im <2 Im sin td (wt) ( 1) 4 2 Im 3 1 4 2 0.67411m 0.5434 Im c) 丄2Im d( d3= 2 0 t) 1 Im 4 3= 1 2Im2d( t) 2 0 i Im

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案 第二章电力电子器件 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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43

图2-27晶闸管导电波形 解:a)I d1=π21ππωω4 )(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=π π ωωπ42)()sin(21 t d t I m=2m Iπ 2143+≈0.4767I m b)I d2= π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=2 2m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=2 02)(21πωπt d I m=2 1I m2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸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≈4767 .0I≈329.35,I d1≈0.2717I m1≈89.48 2/16b)I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314, I d3=41

电力电子技术习题与解答

《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 什么是整流它与逆变有何区别 答:整流就是把交流电能转换成直流电能,而将直流转换为交流电能称为逆变,它是对应于整流的逆向过程。 单相半波可控整流电路中,如果: (1)晶闸管门极不加触发脉冲; (2)晶闸管内部短路; (3)晶闸管内部断开; 试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。 答:(1)负载两端电压为0,晶闸管上电压波形与U2相同; (2)负载两端电压为U2,晶闸管上的电压为0; (3)负载两端电压为0,晶闸管上的电压为U2。

某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电,在流过负载电流平均值相同的情况下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 答:带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感,当其电流增大时,在电感上会产生感应电动势,抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些,在流过负载电流平均值相同的情况下,为防此时管子烧坏,应选择额定电流大一些的管子。 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路,若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断,试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解:设α=0,T 2被烧坏,如下图: 相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么带大电感负载时,负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么 答:相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波,除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ,负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。

《电力电子技术第二版》课后习题及解答

《电力电子技术》习题及解答 第1章思考题与习题 1、1晶闸管的导通条件就是什么? 导通后流过晶闸管的电流与负载上的电压由什么决定? 答:晶闸管的导通条件就是:晶闸管阳极与阳极间施加正向电压,并在门极与阳极间施加正向触发电压与电流(或脉冲)。 导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定,负载上电压由输入阳极电压U A决定。 1、2晶闸管的关断条件就是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定? 答:晶闸管的关断条件就是:要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态,可采用阳极电压反向使阳极电流I A减小,I A下降到维持电流I H以下时,晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断,其两端电压大小由电源电压U A决定。 1、3温度升高时,晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压与反向击穿电压如何变化? 答:温度升高时,晶闸管的触发电流随温度升高而减小,正反向漏电流随温度升高而增大,维持电流I H会减小,正向转折电压与反向击穿电压随温度升高而减小。 1、4晶闸管的非正常导通方式有哪几种? 答:非正常导通方式有:(1) I g=0,阳极电压升高至相当高的数值;(1) 阳极电压上升率du/dt过高;(3) 结温过高。 1、5请简述晶闸管的关断时间定义。

答:晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即gr rr q t t t +=。 1、6试说明晶闸管有哪些派生器件? 答:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。 1、7请简述光控晶闸管的有关特征。 答:光控晶闸管就是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管,在光的照射下,光电二极管电流增加,此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。 1、8型号为KP100-3,维持电流I H =4mA 的晶闸管,使用在图题1、8所示电路中就是否合理,为什么?(暂不考虑电压电流裕量) 图题1、8 答:(a)因为H A I mA K V I <=Ω =250100,所以不合理。 (b) 因为A V I A 2010200=Ω =, KP100的电流额定值为100A,裕量达5倍,太大了。 (c)因为A V I A 1501150=Ω= ,大于额定值,所以不合理。 1、9 图题1、9中实线部分表示流过晶闸管的电流波形,其最大值均为I m ,试计算各图的电流平均值.电流有效值与波形系数。 解:图(a): I T(A V )=π21 ?π ωω0)(sin t td I m =πm I

电力电子技术课后习题答案

电力电子技术习题集 标* 的习题是课本上没有的,作为习题的扩展 习题一 * 试说明什么是电导调制效应及其作用。 答:当PN结通过正向大电流时,大量空穴被注入基区(通常是N型材料),基区的空穴浓度(少子)大幅度增加,这些载流子来不及和基区的电子中和就到达负极。为了维持基区半导体的电中性,基区的多子(电子)浓度也要相应大幅度增加。这就意味着,在大注入的条件下原始基片的电阻率实际上大大地下降了,也就是电导率大大增加了。这种现象被称为基区的电导调制效应。 电导调制效应使半导体器件的通态压降降低,通态损耗下降;但是会带来反向恢复问题,使关断时间延长,相应也增加了开关损耗。 1.晶闸管正常导通的条件是什么,导通后流过的电流由什么决定?晶闸管由导通变为关断 的条件是什么,如何实现? 答:使晶闸管导通的条件是:晶闸管承受正向阳极电压(U AK>0),并在门极施加触发电流(U GK>0)。 2.有时晶闸管触发导通后,触发脉冲结束后它又关断了,是何原因? 答:这是由于晶闸管的阳极电流I A没有达到晶闸管的擎住电流(I L)就去掉了触发脉冲,这种情况下,晶闸管将自动返回阻断状态。在具体电路中,由于阳极电流上升到擎住电流需要一定的时间(主要由外电路结构决定),所以门极触发信号需要保证一定的宽度。 * 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其阳极电流I A大于能保持晶闸管导通的最小电流,即维持电流I H。 要使晶闸管由导通转为关断,可利用外加反向电压或由外电路作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下,便可使导通的晶闸管关断。 3.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形,其最大值均为I m,试计算各波形的 电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量,额定电流100A的晶闸管,流过上述电流波形时,允许流过的电流平均值I d各位多少? (f) 图1-30 习题1-4附图 解:(a)m m m m I 11 I sin()()2I0.3185I 22 da I t d t π ωω πππ ==== ? m I 2 a I==

电力电子学 陈坚课后习题答案

答 案 5.1 什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高频PWM整流? 答:半波整流:整流器只在交流电源的半个周波输出整流电压,交流电源仅半个周期中有电流。 全波整流:整流器在交流电源的正、负半波都有直流电压输出,交流电源在正负半周期均有电 流。 全控整流:指整流主电路中开关器件均为可控器件。 半控整流:指整流主电路中开关器件不全是可控器件,而有不控器件二极管。 相控整流:全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管,控制触发脉冲出现的时刻(即改变晶 闸管的移相控制角的大小),从而控制负载的整流电压。 高频PWM整流:整流主电路中开关器件均为全控器件,采用高频PWM控制,即在一个电源周期 内高频改变开关管的导通状况。 答案5.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流位移因数(基波功率因数)和整流输入功率因数? 答:电压纹波系数RF:输出电压中全部交流谐波分量有效值V H与输出电压直流平均值V d 之比值,。 电压脉动系数S n:整流输出电压中最低次谐波幅值V nm与直流平均值V d之比Sn=Vnm/Vd基波电流数值因数: 电流畸变因数也称基波电流数值因数,是基波电流有效值与总电流有效值 之比,即 基波电流位移因数DPF (基波功率因数):输入电压与输入电流基波分量之间的相位角(位移角)的余弦,即 整流输入功率因数PF : 答案5.3 三相桥式不控整流任何瞬间均有两个二极管导电,整流电压的瞬时值与三相交流相电压、线电压瞬时值有什么关系? 答:共阴连接的三个二极管中,三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通,把最正的相电压接到负载的一端;共阳连接的三个二极管中,三相交流相电压瞬时值最负的那一相自然导通,把

电力电子技术课后习题答案

目录 第1章电力电子器件 (1) 第2章整流电路 (4) 第3章直流斩波电路 (20) 第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26) 第5章逆变电路 (31) 第6章 PWM控制技术 (35) 第7章软开关技术 (40) 第8章组合变流电路 (42)

第1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 ,试计算各波形的电流平均值 I d1、I d2、I d3123π4 π4 π2 5π4a) b) c) 图1-43 图1-43 晶闸管导电波形 解:a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ? π π ωωπ 4 2)()sin (21 t d t I m = 2m I π 21 43+ ≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =πm I (12 2+)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2)()sin (1 t d t I m = 22m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?20 )(π ωt d I m =41 I m I 3 = ? 20 2 )(21π ωπ t d I m = 2 1 I m 4. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸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≈ 4767.0I ≈329.35, I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 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 和普通晶闸管同为PNPN 结构,由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α,由普通晶闸管的分析可得,1α+2α=1是器件临界导通的条件。1α+2α>1,两个等效晶体管过饱和而导通;1α+2α<1,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:

电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题集 习题一 1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 晶闸管正常导通的条件是什么,导通后流过的电流由什么决定?晶闸管由导通变为关断 的条件是什么,如何实现? 3. 有时晶闸管触发导通后,触发脉冲结束后它又关断了,是何原因? 4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形,其最大值均为I m ,试计算各波形的电 流平均值、有效值。如不考虑安全裕量,额定电流100A 的晶闸管,流过上述电流波形时,允许流过的电流平均值I d 各位多少? (f) 图1-30 习题1-4附图 5. 在图1-31所示电路中,若使用一次脉冲触发,试问为保证晶闸管充分导通,触发脉冲宽 度至少要多宽?图中,E =50V ;L =0.5H ;R =0.5?; I L =50mA (擎住电流)。 图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图 6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流,而GTO 却可以? 7. GTO 与GTR 同为电流控制器件,前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同? 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。 9. 请将VDMOS (或IGBT )管栅极电流波形画于图1-32中,并说明电流峰值和栅极电阻 有何关系以及栅极电阻的作用。 10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么?试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么?实际使用时如何提高MOSFET 的功率容 量? 习题二

1.具有续流二极管的单相半波可控整流电路,带阻感性负载,电阻为5?,电感为0.2H,电源电压的有效值为220V,直流平均电流为10A,试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值,并指出晶闸管的电压定额(考虑电压2-3倍裕度)。 2.单相桥式全控整流电路接电阻性负载,要求输出电压在0~100V连续可调,输出电压平均值为30 V时,负载电流平均值达到20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电,且晶闸管的最小控制角αmin=30°,(设降压变压器为理想变压器)。试求: (1)变压器二次侧电流有效值I2; (2)考虑安全裕量,选择晶闸管电压、电流定额; (3)作出α=60°时,u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3.试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载,在α=30°时的u d、i d、i VT1、 i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2 ?,L值极大,反电动势E=60V,当α=30°时,试求: (1)作出u d、i d和i2的波形; (2)求整流输出电压平均值U d、电流I d,以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路,负载电阻R=4Ω,电源电 压U2=220V,α=π/3,求: (1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流; (2) 流过晶闸管(整流二极管)的电流有效值; (3) 流过续流二极管的电流有效值。 6.三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法,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?试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α=30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载,α=π/3,R=2Ω,U2=220V,试计算负载电流I d, 并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 8.三相桥式全控整流电路,U2=100V,带阻感性负载,R=5 ?,L值极大,当α=60°,试求: (1)作出u d、i d和i VT1的波形; (2)计算整流输出电压平均值U d、电流I d,以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值 I VT; (3)求电源侧的功率因数; (4)估算晶闸管的电压电流定额。 9.三相桥式不控整流电路带阻感性负载,R=5 ?,L=∞,U2=220V,X B=0.3 ?,求U d、I d、 I VD、I2和γ的值,并作出u d、i VD1和i2的波形。 10.请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11.什么是逆变失败?如何防止逆变失败? 12. 三相全控桥变流器,已知L足够大、R=1.2Ω、U2=200V、E M= -300V,电动机负载处于 发电制动状态,制动过程中的负载电流66A,此变流器能否实现有源逆变?求此时的逆变角β。 13.三相全控桥变流器,带反电动势阻感负载,R=1 ?,L=∞,U2=220V,L B=1mH,当 E M=-400V,β=60°时求U d、I d和γ的值,此时送回电网的有功功率是多少?

电力电子技术课后习题答案最新版本

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I1、I2、I3。 解:a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= 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 I2= 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 I3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π 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 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2 , 90 . 232 6741 .0 A I ≈ ≈ I d2A I m 56 . 126 5434 .0 2 ≈ ≈ c) I m3=2I=314 I d3= 5. 78 4 1 3 = m I

《电力电子技术》第1章课后习题答案

《电力电子技术》第1章课 后习题答案 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

1.1 晶闸管导通的条件是什么由导通变为关断的条件是什么 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。 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。 1.2晶闸管非正常导通方式有几种 1.3 (常见晶闸管导通方式有5种,见课本14页,正常导通方式有:门级加触 发电压和光触发) 答:非正常导通方式有: (1) Ig=0,阳极加较大电压。此时漏电流急剧增大形成雪崩效应,又通过正反馈放大漏电流,最终使晶闸管导通; (2) 阳极电压上率du/dt过高;产生位移电流,最终使晶闸管导通 (3) 结温过高;漏电流增大引起晶闸管导通。 1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。 答:晶闸管派生器件有:(1)快速晶闸管,(2)双向晶闸管,(3)逆导晶闸管,(4)光控晶闸管 1.4 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和普通晶闸管同为 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α1 和α2,由普通晶闸管的分析可得,α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α 2>1 两个等效晶体管过饱和而导通;α1 + α 2<1 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:

电力电子技术习题解答

电力电子技术 习题解答 教材:《电力电子技术》,尹常永田卫华主编

第一章 电力电子器件 1-1晶闸管导通的条件是什么?导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定? 答:当晶闸管承受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才能导通;导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定; 1-2维持晶闸管导通的条件是什么?怎样使晶闸管由导通变为关断? 答:晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用,不论门极出发信号是否还存在,晶闸管都保持导通,只需保持阳极电流在维持电流以上;但若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,则晶闸管关断。 1-3型号为KP100—3,维持电流IH = 4mA 晶闸管使用在图1-32的各电路中是否合理,为什么?(暂不考虑电压、电流裕量) 答:(a )因为 100250A H V I mA I k = =<Ω,所以不合理。 (b )因为 2002010A V I A = =Ω,KP100 的电流额定值为 100A,裕量达5倍, 太大了,所以不合理。 (c )因为 1501501A V I A = =Ω,小于额定电流有效值1.57?100=157A ,晶闸管承 受的电压150V ,小于晶闸管的而定电压300V ,在不考虑电流、电压裕量的前提下,可以正常工作,所以合理。 1-4晶闸管阻断时,其承受的电压大小决定于什么? 答:晶闸管阻断时,其可能承受的电压大小决定于制造工艺,也就是取决于基板的厚度、基板宽度、电击所掺的杂质的量大小。 1-5某元件测得V U DRM 840=,V U RRM 980=,试确定此元件的额定电压是多少,属于哪个电压等级? 答:根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值,将两者较小的840V 按教材表取整得800V ,该晶闸管的额定电压为8级(800V )。 1-6图1-10中的阴影部分表示流过晶闸管的电流的波形,各波形的峰值均为Im ,试计算各波形的平均值与有效值各为多少?若晶闸管的额定通态平均电流为100A ,问

电力电子技术课后习题答案2014

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 214 ≈+= ?πωπ π π t I 1=Im 4767.021 432Im )()sin (Im 21 4 2 ≈+= ?π?π π πwt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 1 4 =+= ? wt d t π π ?π I 2= Im 6741.021 432Im 2)()sin (Im 1 4 2 ≈+=?π?π π πwt 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(A V)=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=5.7841 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

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