第6章交流—交流变换电路课后复习题及答案
第1部分：填空题
1.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。
2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为0~180O，随 α 的增大，U o 减小，功率因数λ减小。
3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜?(?=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间
越来越短 ,VT2的导通时间越来越长。
4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于支路控制三角形联结方式，TCR的控制角 α 的移相范围为90°~ 180°，线电流中所含谐波的次数为
k。
6=
±k
,2,1
,1
5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等。
第2部分：简答题
1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？
答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。
2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。
答：交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开，但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的，其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率，通常也没有明确的控制周期，而只是根据需要控制电路的开通和断开。另外，交流电力电子开关的控制频度通常比交流调功电路低得多。
4. 交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？
答：交交变频电路的主要特点是：
只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。
交交变频电路的主要不足是：
接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。
主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。
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 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 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 πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 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≈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 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。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
电力电子技术基础参考资料(doc 10页)
思考题与习题 1. 独立思考以下各小题，分别从“SCR、GTO、GTR、功率MOSEFT和IGBT”中选择合适的词填写在各小题的括号里。 （1）（）是半控器件，（）和（）是全控器件。 （2）（）和（）所需驱动电路的静态功耗接近于0。 （3）如果希望导通电流为15A时，器件主回路的导通压降小于220mV，则应选用（）作为主开关器件。 （4）除功率MOSFET外，（）的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似。 （5）（）在导通电流为500A条件下，为了将它关断，它的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值需超过100A。 （6）（）的输入特性与双极型三极管的输入特性类似。 （7）如果希望制做一个升压型DC-DC变换电路，将450V 直流电源升高为650V直流电源，最大输出电流为200A，斩波频率为15KHz，则应选用（）作为主开关器件。 （8）（）如果已经导通，在主回路电流大于10A条件下，即使控制信号变为负值，它也不能关断。 2. 分析比较SCR（普通晶闸管）、双向SCR（双向晶闸管）、GTO （可 关断晶闸管）、GTR（电力双极型晶体管）、功率MOSFET和IGBT
（9）当U IN变化20%时，哪几种整流电路输出电压平均值的变化可小于3%？ （10）哪几种整流电路的功率因数低？ （11）哪几种整流电路的对交流输入电源造成的干扰小？ （12）如果在整流电路的输出与R L之间串接平波电感L，并希望在I RL达100A时R L两端电压的纹波因数小于1%，问：选用哪种整流电路所需L的电感量最小？ 6. 单相桥式二极管整流电路的交流输入电压有效值为220V，分别计算下列两种不同负载条件下整流输出电压的平均值U d、负载电流的平均值I d、每只整流二极管电流的平均值I DT 和有效值I T： （1）负载为纯阻性，R=10Ω。 （2）负载为电阻与电感相串联，R=10Ω，L可视为无穷大。 7. 由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路的交流输入电压之有效值为100V，负载R=2Ω，L可视为无穷大，反电动势E=50V。试求α=30°时整流输出电流的平均值I d、每只晶闸管电流的平均值I dT和有效值I T。 8. 设晶闸管三相桥式可控整流电路输出带阻感负载，R=10Ω，L可视为∞？，它的三相交流输入线电压之有效值和全控整流输出电压之平均值分别为U lL和U d，U lL随电网电压波动的变化范围是320V至420V，晶闸管的导通压降可视为0，试求：
《电力电子技术》试卷 一．填空（共15分，1分/空） 1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。 2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。 3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U ，忽略主电路 2 各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。 4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。 5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。 6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。 7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。 二．单选（共10分，2分/题） 1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 A.直流断路器 B. 快速熔断器 C.过电流继电器 2．晶闸管属于（）。 A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。 A．180O B.90O C.120O 4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。 A.60 B. 180 C. 120 5．把交流电变成直流电的是（）。 A. 逆变电路 B.整流电路 C.斩波电路 三．多选（共10分，2分/题） 1．电力电子器件一般具有的特征有。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在开关状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。 A.单相全控桥整流电路 B.单相全波可控整流电路 C.三相全控桥整流电路 D.三相半波可控整流电路 3．使晶闸管关断的方法有。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 4．逆变失败的原因有。 A.触发电路不可靠 B.晶闸管发生故障 C.交流电源发生故障 D.换相裕量角不足 5．变压器漏抗对整流电路的影响有。 A.输出电压平均值降低 B.整流电路的工作状态增多 C.晶闸管的di/dt减小 D.换相时晶闸管电压出现缺口 四．判断（共5分,1分/题） 1.三相全控桥式整流电路带电阻负载时的移相范围是150O。（） 2.晶闸管是一种四层三端器件。（）
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
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
电力电子技术试题 1、请在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波，输出电流波形为方波波。 5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A安。 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） 10、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型型逆变器和电流型型逆变器，电压 型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是180o 度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是120o 度。 11、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有降压斩波电路；升压斩波电路；升降压斩波电路。 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫换流。 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。 14、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK快速晶闸管；200表示表示200A，9表 示900V。 15、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲脉冲；主要用于驱动小功率的晶闸管；锯齿波同 步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲；可以触发大功率的晶闸管。 19、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为I Tn等于 1.57倍I T（AV），如果I T（AV）=100安培， 则它允许的有效电流为157安培。通常在选择晶闸管时还要留出 1.5—2倍的裕量。 20、通常变流电路实现换流的方式有器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。 21、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是0，负载是阻感性时移相范围是 。 22、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收等几种。 23、。晶闸管的维持电流I H是指在温度40度以下温度条件下，门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到 刚好能保持导通所必须的最小阳极电流。 25、普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是阳极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。.。 27、绝缘栅双极型晶体管是以电力场效应晶体管栅极；作为栅极，以以电力晶体管集电极和发射极复合而成。 29、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U2。等到参数有关。
德州科技职业学院机电系14级机电专业 期末考试试题 《电力电子技术》试卷 一、选择（每题1.5分，共60分） 1、 晶闸管内部有（ ）个PN 结。 A 、1 B 、2 C 、3 D 、4 2、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ ）越好。 A 、越大 B 、越小 C 、不变 D 、越稳定 3、晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ ）来表示的。 A 、有效值 B 、最大值 C 、平均值 D 、瞬时值 4、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（ ）个电极。 A 、一个 B 、两个 C 、三个 D 、四个 5、下列电力半导体器件电路符号中，表示IGBT 器件电路符号的是（ ） 6、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 7、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 8、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 9、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 10、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（ ） A 、IPM B 、MOSFET C 、IGBT D 、GTO 11、逆变电路输出频率较高时，电路中的开关元件应采用（ ） A 、晶闸管 B 、单结晶体管 C 、电力晶体管 D 、绝缘栅双极型晶体管 12、电力场效应管MOSFET 适于在（ ）条件下工作 A 、直流 B 、低频 C 、中频 D 、高频 13、要使绝缘栅双极型晶体管导通，应（ ） A 、在栅极加正电压 B 、在集电极加正电压 C 、在栅极加负电压 D 、
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：
考试试卷 一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分） 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有与。 2、选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以。 3、晶闸管的导通条件是。 4、晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有的特性。 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为。 7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是 触发方法。 8、可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。 10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为。 11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。 12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回的逆变电路。 13、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d的极性必 须保证与直流电源电势E d的极性成相连，且满足|U d|<|E d|。 14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取，以保 证逆变时能正常换相。 15、载波比(又称频率比)K是PWM主要参数。设正弦调制波的频率为f r，三 角波的频率为f c，则载波比表达式为K= 。 16、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。 17、斩波器的时间比控制方式分为、、三种方式。 二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系
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？
北京交通大学学生考试试题 课程名称：电力电子技术（A 卷） 2009 –2010学年 2学期 出题：课程组 题号 一 二 三 四 五 六 七 总成绩 得分 阅卷人 一、单选题（每题2分，共20分） 1、下列功率器件中，哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器？ ① SCR ② IGBT ③ MOSFET ④ IGCT 2、在单相全控桥带大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为： ① 0.707U 2 ② 1.414U 2 ③ 0.9U 2 ④ 3.14U 2 3、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是： ① 0 ~90 ② 0 ~120 ③ 0 ~150 ④ 0 ~180 4、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动： ① PWM 整流电路 ② 无源逆变电路 ③ 交交变频电路 ④ BUCK 电路 5、单端反激变换器是 ① BOOST 变换器的派生电路 ② BUCK 变换器的派生电路 ③ 丘克变换器的派生电路 ④ BUCK —BOOST 变换器的派生电路 6、在谐振变换器中，ZVS 表示 ① 零电压开关 ② 零电流开关 ③ 硬开关 ④ PWM 开关 7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了 学院 班级 学号 姓名 ------------------------------------装 -------------------------------------------------------------------订--------------------------------------线-----------------
《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
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。而电力电子技术的不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，主要用于电力变换。目前所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术（理论基础是半导体物理）和变流技术（理论基础是电路理论）两个分支。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流技术则是电力电子技术的核心。 电力电子技术的发展史 自 20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。在随后的40 余年里，电力电子技术在器件、变流电路、控制技术等方面都发生了日新月异的变化，在国际上，电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生奠定了基础。晶闸管自诞生以来，电力电子器件已经走过了五十多年的概念更新、性能换代的发展历程。 第一代电力电子器件 以电力二极管和晶闸管(SCR)为代表的第一代电力电子器件，以其体积小、功耗低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代老式的汞弧整流器，取得了明显的节能效果，并奠定了现代电力电子技术的基础。电力二极管对改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面都具有非常重要的作用。目前，硅整流管已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种主要类型。晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改革，为新器件的不断出现提供了条件。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重等问题，因而大大提高电能的利用率，同时也使工业噪声得到一定程度的控制。 第二代电力电子器件 自20世纪70 年代中期起，电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS 控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等通断两态双可控器件相继问世，电力电子器件日趋成熟。一般将这类具有自关断能力的器件称为第二代电力电子器件。全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。 第三代电力电子器件 进入20 世纪90 年代以后，为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减少，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。后来，又把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），也就是说，电力电子器件的研究和开发已进入高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新
1. 什么是电力电子技术？ 答：应用于电力领域的、使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。是一门与电子、控制和电力紧密相关的边缘学科。 2. 说“电力电子技术的核心技术是变流技术”对吗？ 答：对。 3. 模拟电子技术和数字电子技术也是电力电子技术吗？ 答：不是。 4. 举几例日常生活中应用电力电子技术的装置。 答：电动自行车的充电器，手机充电器，电警棍等。 5. 简答“开关电源”和“线性电源”的主要优缺点。 答： 开关电源： 优点：体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输入和输出的电压范围宽、可模块化。 缺点：由于开关工作模式和高频工作状态，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。 线性电源： 优点：电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的噪声干扰。 缺点：是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，效率低。 将逐步被开关电源所取代。 6. 解释：不可控器件(说明导通和关断的条件)、半控型器件、全控型器件，并举出代表 性器件的名称。 答： 不可控器件：不用控制信号来控制其通、断。导通和关断取决于其在主电路中承受电压的方向和大小。典型器件：电力二极管 导通条件：正向偏置，即承受正向电压，且正向电压＞阀值电压。 关断条件：反向偏置，即承受反向电压。 半控型器件：用控制信号来控制其导通，一旦导通门极就失去控制作用。关断取决于其
在主电路中承受的电压、电流的方向和大小。典型器件：晶闸管 全控型器件：导通和关断均由电路的触发控制信号驱动（驱动状态需保持）。 典型器件：GTR、IGBT、POWER MOSFET。 7. 如图示的二极管伏安特性曲线，示意性地在坐标曲线上标注二极管的参数“反向击穿 电压UB”、“门槛电压UTO”、“正向导通电流IF”及其对应的“正向压降UF”、“反向 漏电流”。 答：
电力电子技术试题
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 IL 在数值大小上有 IL__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、
电力电子技术基本概念和基础知识练习：（王兆安、黄俊第四版） 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IH与擎住电流IL在数值大小上有IL________IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM________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UGE（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。 22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 23.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施，给每只管子并联RC支路是________措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用________的方法。 24.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有________温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有________温度系数。 25.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________，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________。 第2章整流电路填空题： 1.电阻负载的特点是________，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________。 2.阻感负载的特点是________，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________ ，其承受的最大正反向电压均为________，续流二极管承受的最大反向电