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 d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
002π2π
2ππ
ππ4π4π25π4a)b)c)图1-430
图1-43 晶闸管导电波形 解：a) I d1=π21?ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=?π
π
ωωπ42)()sin (21
t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b)
I d2 =π1?ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =?π
π
ωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m
c)
I d3=π21?20)(πωt d I m =41 I m I 3 =?2
02)(21
πωπt 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=
41 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：
1) GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V 2控制灵敏，易于GTO 关断；
2) GTO 导通时的1α+2α更接近于1，普通晶闸管
1α+2α≥1.15，而GTO 则为1α+2α≈1.05，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。
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。
7. IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？
答：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。
GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。
GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅
值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
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。
8. 全控型器件的缓冲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。
答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，d u/d t或过电流和d i/d t，减小器件的开关损耗。
RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，C s经R s 放电，R s起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VD s从C s分流，使d u/d t减小，抑制过电压。
9. 试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
解：对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：
器件优点缺点
IGBT 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
开关速度低于电
力MOSFET,电
压，电流容量不及
GTO
GTR 耐压高，电流大，开
关特性好，通流能力
强，饱和压降低
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 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
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MOSFE
T 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
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
第2章 整流电路
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=2 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 2
1(22d t L U i ωω-= 其平均值为
)(d )cos 2
1(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
+
+
2．图2-9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VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2
2U。
2
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VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2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VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于- u2。
对于电感负载：（α~ π＋α）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（π＋α~ 2π＋α）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于- u2。
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．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2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I2；
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i2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＝0.931003cos30°＝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）3141.4＝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）327.57∕1.57＝26~35（A ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
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：
π2πωt ωt ωt
u 2
u V D 2
u V D 4
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：
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 ，变压器二次侧电流
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 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＝0.931003cos30°＝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)3141.4＝283~424（V ）
晶闸管的额定电流为：
I N ＝(1.5~2)36.36∕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。
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 V T1i V D 2π
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 ＝
31I 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 ）
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
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2-60
b 1
c 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。
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°。
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°。
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：
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的波形如下图： u d
u a u b u c i d
O ωt
O
ωt O
ωt αi V T
1α =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＝1.1731003cos60°＝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 ）
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。
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 b c u b a 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 V T 1
②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下
U d ＝2.34U 2cos α＝2.3431003cos60°＝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 ）
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
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
u a u b u c
u 2
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 ＝
32 I d ＝79.51（A ） u d 、i VD1和i 2a 的波形如下： u 2u d
i V D 1
ωt
O ωt O ωt
O ωt O u a u b u c ωt 1
u ab u ac u b c u b a u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥi 2a
I d I d
17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=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＝2.34U2cosα＝2.3432203cos60°＝257.4（V）
I d＝（U d－E）∕R＝（257.4－200）∕1＝57.4（A）
②当L B＝1mH时
U d＝2.34U2cosα－ΔU d
ΔU d＝3X B I d∕π
I d＝（U d－E）∕R
解方程组得：
U d＝（2.34πU2R cosα＋3X B E）∕（πR＋3X B）＝244.15
（V）
I d＝44.15（A）
ΔU d＝13.25（V）
又∵α
α+＝2X B I d∕6U2
cos－)
cos(γ
?＝0.4485
+
)
cos(γ
60
γ＝63.35°－60°＝3.35°
u d、I VT1和I VT2的波形如下：
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
电子电力课后习题答案 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 )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 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
一、填空（每空1分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR；图形符号为； 可关断晶闸管GTO；图形符号为； 功率场效应晶体管MOSFET；图形符号为； 绝缘栅双极型晶体管IGBT ；图形符号为；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫（脉冲）换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分 为有源逆变器与无源逆变器两大类。 16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电 流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为V 5.1( ；晶闸管 )2 220 2
的额定电流可选为A 57 .115)35.1(倍 是 阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 ；关断条件是 当晶闸管阳极电流小于维持电流I H 时，导通的晶闸管关断 。 18、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0o—180o 变化，在阻感性负载时移相范围在 φ—180o 变化。 20、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角α 、 变压器漏抗 X B 、 平均电流I d 、 电源相电压U 2 等到参数有关。 21、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60o小于120o的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差60o的双窄脉冲 触发。 27、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √2U2 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √6 U2 。（电源电压为U2） 28、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角，用 α 表示。 29、正弦波触发电路的理想移相范围可达 180o、 度，实际移相范围只有 150o 。 30、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和 硒堆 。
1．一型号为KP10-7的晶闸管，U TN= 700V I T(A V)= 10A 。1 2．中间直流侧接有大电容滤波的逆变器是电压型逆变器，交流侧输出电压波形为矩形波。 3．晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是__均压______措施。4．在SPWM的调制中，载波比是载波频率和调制波频率的比值。5．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角。 6．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二次击穿。7．三相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是150°。8．三相全控桥电路有 6 只晶闸管，应采用宽脉冲或双窄脉冲才能保证电路工作正常。电压连续时每个管导通120 度，每间隔60 度有一只晶闸管换流。接在同一桥臂上两个晶闸管触发脉冲之间的相位差为180°。 9．型号为KP100-8的晶闸管其额定参数为：额定电压800v，额定电流100 A 。10．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角 11．抑制过电压的方法之一是用_电容__吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。而为抑制器件的du/dt和di/dt，减小器件的开关损耗，可采用接入缓冲电路的办法。 12．在交-直-交变频电路中，中间直流环节用大电容滤波，则称之为电压型逆变器，若用大电感滤波，则为电流型逆变器。 13．锯齿波触发电路由脉冲形成环节、锯齿波的形成和脉冲移相环节、同步环节、双窄脉冲形成环节构成。 14．若输入相电压为U2，单相桥式电路的脉冲间隔= 180 ，晶闸管最大导θ180 ，晶闸管承受的最大电压U dm= 0.9U2 , 整流电压脉动通= m a x 次数m= ; 三相半波电路的脉冲间隔= 120 , 晶闸管最大导通 θ150 ，晶闸管承受的最大电压U dm= 1.17U2 ,整流电压脉动次数= max m= ; 15．GTO、GTR、MOSFET、IGBT分别表示：可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管 16．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角大于30°时，输 出电压波形出现负值，因而常加续流二级管。 17．三相电压型逆变电路基本电路的工作方式是180°导电方式，设输入电压为U d，输出的交流电压波形为矩形，线电压宽度为180°其幅值为U d；相电压宽度为120°，幅值为2/3 U d。 二、判断题 1．各种电力半导体器件的额定电流，都是以平均电流表示的。(× ) 2．对于门极关断晶闸管，当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通，而当门极
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。
第2章电力电子器件 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能使它具有耐受 高电压和大电流的能力 解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流 能力 2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿； 3.具有电导调制效应。 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 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。 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Im, 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) Id1= Im I1== b) Id2== Im I2= Im c) Id3== Im I3== Im .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Id1、Id2、Id3各为 多少这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3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) Im1=I/=, ≈≈89.48A b) Im2=I/ = Id2= = c) Im3=2I=314 Id3= = 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：
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。
一、填空题(每空1分，共５０分) 1、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。 2、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________________________________。 3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM ________ U BO。 4、电阻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等于_____，设U2为相电压有效值。 5、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___________________________。 6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______________________。 7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是______________________________________措施。 8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有______________二种方式。 9、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。 10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___________的上、下二个开关元件之间进行。 11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_____________________________________________的幅值。 12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________________________________________。 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是__________________________________________________。 14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为：___________________________________________________________________________________________。 16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较________________的规化值。 17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用___________________标定。 18、晶闸管的导通条件是：晶闸管_________________和阴极间施加正向电压，并在______________和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 19、温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而__________，正反向漏电流随温度升高而__________，维持电流I H会____________________，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而_________________。 导通后流过晶闸管的电流由_____________________决定，负载上电压由______________________决定。 20、晶闸管的派生器件有： ____________ 、 ____________ 、 ____________ 、 ____________等。 21、功率场效应管在应用中的注意事项有： （1）_________________________________________，（2）______________________________________，（3）_________________________________________，（4）_____________________________________。22、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__________________________，它是对应于整流的逆向过程。 23、____________________________________________与开关的频率和变换电路的形态性能等因素有关。
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
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.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。 4.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，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：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。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
《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 =。
王兆安《电力电子技术》（第4版）课后习题解 第1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：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极注入正向触发电流。 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），即H A I I >。 要使晶闸管由导通变为关断，可通过外加反向阳极电压或减小负载电流的办法，使流过晶闸管的电流降到维持电流值以下，即H A I I <。 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 。 解：a ） m m m d I I t d t I I 2717.0)12 2( 2)()(sin 214 1≈+= = ?π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 4767.021432)()sin (214 21≈+= =? π ω?πππ b ） m m m d I I t d t I I 5434.0)12 2 ( )()(sin 1 4 2≈+= = ? π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 6471.0214322)()sin (1 4 22≈+= = ? π ω?π ππ c ） ? = =20 3 4 1)(21π ωπ m m d I t d I I m m I t d I I 2 1)(21 20 2 3= = ? 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1d I 、2d I 、3d I 各为多少？这时，相应的电流最大值1m I 、2m I 、3m I 各为多少？ 解：额定电流A I AV T 100)(=的晶闸管，允许的电流有效值A I 157=，由上题计算结果知： a ） A I I m 35.3294767.01≈≈ A I I m d 48.892717.011≈≈ b ） A I I m 90.2326741 .02≈≈ A I I m d 56.1265434.022≈≈ c ） A I I m 31423== A I I m d 5.784 1 33== 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211P N P 和221N P N 构成两个晶体管1V 、2V ，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 图1-43 晶闸管导电波形
交通大学电力电子复习 一、 选择题 1、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ABD ） A 、GOT B 、GTR C 、power MOSFET D 、IGBT 2、单相桥式全控整流电路，阻感性负载R L ?? ω 。设变压器二次侧电压为U 2，则晶体管承受的最高正、反向电压分别为（D ） A 、222 2,2 2U U B 、222,2 2U U C 、222 2,2U U D 、222,2U U 3、单相半控桥式整流电路带大电感负载，为了避免出现一只晶体管一直导通，另两只整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（D ） A 、电容 B 、电感 C 、电阻 D 、二极管 4、逆变电路的功能是将直流电能转换为（B ） A 、直流电能 B 、交流电能 C 、磁场储能 D 、电场储能 5、三相桥式变流电路工作在有源逆变状态，其输出侧平均电压U d 与外接直流电动势 E 间的关系为（C ） A 、E U d = B 、E U d > C 、E U d < D 、U d =-E 6、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C ） A 、12±k B 、13±k C 、16±k D 、112±k (k 为整数) 7、交—直—交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是（B ）
A、大电容 B、大电感 C、蓄电池 D、电动机 8、无源逆变电路不能采用的换流方式是（A） A、电网换流 B、负载换流 C、强迫换流 D、器件换流 9、、电压型逆变电路的输出电压波形为（A） A、矩形波 B、三角波 C、正弦波 D、与负载性质有关 10、支路控制三角形连接三相交流调压电路的典型应用是（B） A、TSC B、TCR C、SVC D、SVG 二、填空题 1、晶闸管是一种由四层半导体材料构成的三端器件，它有3个PN节，阳极用字母A表示，阴极用字母K表示，门极用字母G 表示。 2、在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中较小的作为其额定电压。 3、晶闸管的维持电流I H是指晶闸管维持导通所需的最小电流。 4、如图：
《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：
电力电子技术试题（第一章） 一、填空题 1、普通晶闸管内部有PN结,，外部有三个电极，分别是极极和极。 1、三个、阳极A、阴极K、门极G。 2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。 2、正向、触发。 3、、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。 3、阻断、导通、阻断。 4、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为，50表示，7表示。 4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压700V。 5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 5、维持电流。 6、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会。 6、减小。 7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。 7、电阻、电感、反电动势。 8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。 8、减小、并接、续流二极管。 9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。要求管子的额定电流值要些。 9、小、脉冲、小、大。 10、单结晶体管的内部一共有个PN结，外部一共有3个电极，它们分别是极、极和极。 10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。 11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电 压时就截止。 11、峰点、谷点。 12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发，才能得到稳定的直流电压。 12、同步、时刻。 13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。 13、正弦波、锯齿波。 14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。 14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。 15、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。 15、关断过电压。 16、为了防止雷电对晶闸管的损坏，可在整流变压器的一次线圈两端并接一个或。 16、硒堆、压敏电阻。 16、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫。 16、快速熔断器。 二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分） 1、普通晶闸管内部有两个PN结。（×） 2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。（×） 3、型号为KP50—7的半导体器件，是一个额定电流为50A的普通晶闸管。（） 4、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。（×） 5、只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。（×） 6、晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管也会导通。（√） 7、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。（×） 8、单向半控桥可控整流电路中，两只晶闸管采用的是“共阳”接法。（×） 9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。（×） 10、增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。（×） 11、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。（√） 12、为防止“关断过电压”损坏晶闸管，可在管子两端并接压敏电阻。（×） 13、雷击过电压可以用RC吸收回路来抑制。（×） 14、硒堆发生过电压击穿后就不能再使用了。（×） 15、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。（√）
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
考试试卷(3)卷 一、填空题：（本题共7小题，每空1分，共20分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR ；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 ；IGBT是??MOSFET 和??GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是???要有足够的触发功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和? 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步???。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流???的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。 5、三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关管间进行，称为 180° 导电型 6、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会??减少； 7、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、??接入直流快速快关、? 控制快速移相使输出的电压降低 ?。 二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（ A ）度。 A、180° B、60° C、360° D、120° 2、α为????C? 度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。 A、0度 B、60度 C、30度 D、120度， 3、晶闸管触发电路中，若改变（ B ）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。 A、同步电压? B、控制电压? C、脉冲变压器变比 D、以上都不能 4、可实现有源逆变的电路为（）。? A、三相半波可控整流电路??? B、三相半控桥整流桥电路 C、单相全控桥接续流二极管电路? D、单相半控桥整流电路 5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理（）。