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大学电力电子技术 第五版【王兆安刘进军】课后题详解答案

大学电力电子技术 第五版【王兆安刘进军】课后题详解答案
大学电力电子技术 第五版【王兆安刘进军】课后题详解答案

《电力电子技术》

第五版机械工业出版社

课后习题答案

第二章电力电子器件

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。

00

2π2π

πππ4

π4

π2

5π4a)

b)c)

图1-43

图1-43 晶闸管导电波形

解:a) I d1=

π

21?π

π

ωω4

)(sin t td I m =

π

2m I (

12

2

+)≈0.2717 I m I 1=

?

π

πωωπ

4

2)()sin (21t d t I m =

2

m

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 =

πωωπ

4

2

)()sin (1

t d t I m =

22m I π

2143+≈0.6741I m

c) I d3=π

21

?

2

)(π

ωt d I m =

4

1

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:

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P 2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

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3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 t =0时i d =0可解方程得:

)cos 1(22

d t L

U i ωω-=

?

-=

π

ωωωπ

20

2

d )(d )cos 1(221t t L

U I =

L

U ω22=2

u d 与i d 的波形如下图:

ωt

u 20π

ωt

u d 0π

ωt

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 t =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 21(2213

53

2d t t L U I ωωωπ

ππ

-=

?=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 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.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 2O ωt

O ωt

O

ωt

u d

i d i 2O

ωt

I d

I d

π

π

α

α

②输出平均电压U d、电流I d,变压器二次电流有效值I2分别为

U d=0.9 U2 cosα=0.931003cos30°=77.97(V)

I d=U d /R=77.97/2=38.99(A)

I2=I d=38.99(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为:

2U2=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:

ωt

ωt

ωt

u 2u VD2

u VD4

00

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 =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 2O ωt

O ωt

O

ωt

u d

i d i 2

O

ωt

I d

I d

I d

π

π

α

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)

I2=I d=9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为:

2U2=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VT1、VT2为晶闸管),电路如图2-11所示,U2=100V,电阻电感负载,R=2Ω,L值很大,当 =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 VD2

π

π+α

负载电压的平均值为:

2

)

3/cos(19.0)(d sin 21

2

3

2d πωωπ

π

π+==

?

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 =

3

2I 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 1

A

B

C

N n

N

A B

C

n

图2-60

b 1

c 1

a 2

b 2

c 2

a 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a1c2对应的晶闸管导通时,a1的电流向下流,c2的电流向上流;当c1b2对应的晶闸管导通时,c1的电流向下流,b2的电流向上流;当b1a2对应的晶闸管导通时,b1的电流向下流,a2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 ,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,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当 =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

α

i VT

1

α =30°u 2

u

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 =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 =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 2

u d

u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac

u a

ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ

u 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 =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 =60?时求U d 、I d 与 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

= 61.33° 60°=1.33°

最后,作出整流电压U d 的波形如下:

O

α

ωt

O ωt

γ

u 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 =30?时、E =50V 时U d 、I d 、 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

= 41.28° 30°=11.28°

u d 、i VT1和i VT2的波形如下:

电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)

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。 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 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。 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。 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___,续流二极管承受的最大反向电压为___(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__0-180O _,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_0-90O _, 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_。 4.单相全控桥反电动势负载电路中,当控制角α大于不导电角时,晶闸管的导通角=_π-α-_; 当控制角小于不导电角时,晶闸管的导通角=_π-2_。

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第二章电力电子器件 一、填空题 1、若晶闸管电流有效值是157A,则其额定电流为100A。若该晶闸管阳、阴间电压为60sinwtV,则其额定电压应为60V。(不考虑晶闸管的电流、电压安全裕量。) 2、功率开关管的损耗包括两方面,一方面是导通损耗;另一方是开关损耗。 3、在电力电子电路中,常设置缓冲电路,其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt,减小器件的开关损耗。 4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。 5、电力开关管由于承受过电流,过电压的能力太差。所以其控制电路必须设有过流和过压保护电路。 二、判断题 1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。(√) 2、某晶闸管,若其断态重复峰值电压为500V,反向重复峰值电压为700V,则该晶闸管的额定电压是700V。(×) 3、晶闸管导通后,流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。(×) 4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。(√) 5、在晶闸管的电流上升至其维护电流后,去掉门极触发信号,晶闸管级能维护导通。(×) 6、在GTR 的驱动电路设计中,为了使GTR 快速导通,应尽可能使其基极极驱动电流大些。(×) 7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管;而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则属电压驱动型开关管。(√) 8、IGBT 相比MOSFET,其通态电阻较大,因而导通损耗也较大。(×) 9、整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。(×) 10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。(√) 三、选择题 1、下列元器件中,( BH )属于不控型,( DEFIJKLM)属于全控型,( ACG )属于半控型。 A、普通晶闸管 B、整流二极管 C、逆导晶闸管 D、大功率晶体管 E、绝缘栅场效应晶体管 F、达林顿复合管 G、双向晶闸管 H、肖特基二极管 I、可关断晶闸管 J、绝缘栅极双极型晶体管 K、MOS 控制晶闸管 L、静电感应晶闸管 M、静电感应晶体管 2、下列器件中,( c )最适合用在小功率,高开关频率的变换器中。 A、GTR B、IGBT C、MOSFET D、GTO 3、开关管的驱动电路采用的隔离技术有( ad ) A、磁隔离 B、电容隔离 C、电感隔离 D、光耦隔离 四、问答题 1、使晶闸管导通的条件是什么? 答:晶闸管承受正向阳极电压,并在门极施加触发电流或脉冲(uak>0且ugk>0)。

电力电子技术期末考试试题及答案修订稿

电力电子技术期末考试 试题及答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

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。 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 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。 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。 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

电力电子技术重点王兆安第五版打印版

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

电力电子技术试题填空

电力电子技术试题填空 1、请在空格内标出下面元件的简称:电力晶体管 . 率场效应晶体管 ________________ ;绝缘栅双极型晶体管 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是 ____________ O 3、多个晶闸管相并联时必须考虑 的问题,解决的方法是 4、 在电流型逆变器中,输出电压波形为 5、 型号为KS100-8的元件表示 ___________ 有效电流为 安。 __________ 波,输出电流波形为 晶闸管、它的额定电压为 伏、额定 6、180°导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在 __________________________ 上的上、下二个元件 之间进行;而1200导电型三相桥式逆变电路, 晶闸管换相是在 ________________ 上的元件之 间进行的。 7、当温度降低时,晶闸管的触发电流会 __________________ 、正反向漏电流会 升高时,晶闸管的触发电流会 _______________ 、正反向漏电流会 _____________ 8、在有环流逆变系统中,环流指的是只流经 _____________________ 而不流经 __________________ 的电流。环流可在电路中加 来限制。为了减 小环流一般采用控制角a 9、常用的过电流保护措施有 B 的工作方式。 O (写出四种即 可) 10、 双向晶闸管的触发方式有 四种。 11、 双向晶闸管的触发方式有: 1+触发:第一阳极 T1接 电压,第二阳极 T 2接 电压;门极 G 接 电压, T2接 电压。 I-触发:第一阳极 T1接 电压,第二阳极 T2接 电压;门极G 接 电压,T2接 电压。 川+触发:第一阳极 T1接 电压,第二阳极 T2接 电压,门极G 接 电压,T2接 电压。 川-触发:第一阳极 T1接 电压,第二阳极 T2接 电压;门极G 接 电压,T2接 电压。 换流。 12、 由晶闸管构成的逆变器换流方式有 _________________ 换流和 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 _____ 逆变器与______________ 逆变器两大类。 ;可关断晶闸管_ ______ ; IGBT 是 ;功

《电力电子技术》题库含答案

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。

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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。 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_。 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__ 。 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 _。2、可关断晶闸管的图形符号是 ;电力场效应晶体管的图形符号是
绝缘栅双极晶体管的图形符号是
;电力晶体管的图形符号是

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_ 2U2 __,续流二极管承受的最大反向电压为__ 2U2 _(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__0-180O _,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 2 和_ 2U2 ;
带阻感负载时,α 角移相范围为_0-90O _,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 _和__ 2U2 _;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_。
5.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 UFm 等于__ 2U2 _,晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-150o_,使负载电流连
续的条件为__ 30o __(U2 为相电压有效值)。
6.三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_120o _,当它带阻感负载时, 的移相范围为__0-90o _。 7.三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_最高__的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_
的相电压;这种电路
角的移相范围是_0-120o _,ud 波形连续的条件是_ 60o _。
8.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值__下降_。
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
从 0°~90°变化时,整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而 _增大_,

从 90°~180°变化时,整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而_减小_。
12. 逆 变 电 路 中 , 当 交 流 侧 和 电 网 连 结 时 , 这 种 电 路 称 为 _ 有 源 逆 变 _ , 欲 实 现 有 源 逆 变 , 只 能 采 用 __ 全 控 _ 电 路 ; 对 于 单 相 全 波 电 路 , 当 控制 角
0<
<
时,电路工作在__整流_状态;
时,电路工作在__逆变_状态。
13.在整流电路中,能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等(可控整流电路均可),其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势,
其极性和晶闸管导通方向一致,其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角 a > 90O,使输出平均电压 Ud 为负值_。 第 3 章 直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。
3.斩波电路有三种控制方式:_脉冲宽度调制(PWM)_、_频率调制_和_(ton 和 T 都可调,改变占空比)混合型。
6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。
7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系,所不同的是:_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续,_ Zeta 斩波电路_的输入、输
出电流均是断续的,但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时,降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限,升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限,_电流可逆斩波电路能
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电力电子技术试题及答案(B)

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;

电力电子技术期末考试试题及答案

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。 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_。 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__ 。 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 _。 2、可关断晶闸管的图形符号是 ;电力场效应晶体管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是 ;电力晶体管的图形符号是 ; 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__222U 和_22U ; 带阻感负载时,α角移相范围为_0-90O _,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__22U _和__22U _;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_。 5.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UFm 等于__22U _,晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o _,使负载电流连 续的条件为__o 30≤α__(U2为相电压有效值)。 6.三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_120o _,当它带阻感负载时,α的移相范围为__0-90o _。 7.三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_最高__的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_ 的相电压;这种电路 α 角的移相范围是_0-120o _,u d 波形连续的条件是_o 60≤α_。 8.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值__下降_。 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ud 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 ud 的谐波幅值随 α 的增大而_减小_。 12.逆变电路中,当交流侧和电网连结时,这种电路称为_有源逆变_,欲实现有源逆变,只能采用__全控_电路;对于单相全波电路,当控制角 0< α < π /2 时,电路工作在__整流_状态; π /2< α < π 时,电路工作在__逆变_状态。 13.在整流电路中,能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等(可控整流电路均可),其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势,其极性和晶闸管导通方向一致,其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角α > 90O ,使输出平均电压U d 为负值_。 第3章 直流斩波电路 1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。 3.斩波电路有三种控制方式:_脉冲宽度调制(PWM )_、_频率调制_和_(t on 和T 都可调,改变占空比)混合型。 6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。 7.Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系,所不同的是:_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续,_ Zeta 斩波电路_的输入、输出电流均是断续的,但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。 8.斩波电路用于拖动直流电动机时,降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限,升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限,_电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。 10.复合斩波电路中,电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个__降压_斩波电路的组合;

电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案

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(填空题)

第2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、双极型、复合型三类。 5、电力二极管的工作特性概括为单向导通。 6.电力二极管的主要类型有普通、快速恢复、肖特基。 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门极正向有触发则导通、反向截止。 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小于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的阴极和门极并联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击穿。 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。 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电流驱动型和电压驱动型两类。 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, MOSFET, IGBT;属于单极型电力电子器件的有MOSFET,属于双极型器件的有GTO, GTR ,电力二极管,晶闸管,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GTR,工作频率最高的是MOSFET,属于电压驱动的是MOSFET,IGBT,属于电流驱动的是GTO,GTR。 第3章整流电路 1.电阻负载的特点是电压与电流成正比,两者波形相同,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180°。 2.阻感负载的特点是流过电感的电流不能发生突变,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180°,其承受的最大正反向电压均为√2U2,续流二极管承受的最大反向电压为√2U2(设U2为相电压有效值)。 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d时,晶闸管的导通角q =180°; 当控制角a小于不导电角d 时,晶闸管的导通角q=180°。 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控桥的波形基本相同,只是后者适用于低输出电压的场合。 6.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UFm等于√2U2,晶闸管控制角α的最大移相范围是0°~150,使负载电流连续的条件为α≤30°(U2为相电压有效值)。 7.三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,a的移相范围为0°~90°。

电力电子技术期末考试试题及答案

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 _ , 2__,续流二极管承受的最大反向电压为2_(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22 和2;带 阻感负载时,α角移相范围为_0-90O _,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2_和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_。 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 =_π-α-δ_; 当控制角α小于不导电角 δ 时,晶闸管的导通角 θ =_π-2δ_。 5.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UFm 2_,晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o _,使负载电流连续的条 件为__o 30≤α__(U2为相电压有效值)。 6.三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_120o _,当它带阻感负载时,α的移相范围为__0-90o _。 7.三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_最高__的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压;这种电路 α 角的移相范围是_0-120o _,u d 波形连续的条件是_o 60≤α_。 8.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值__下降_。 9.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中,空载时,输出电压为2_,随负载加重Ud 逐渐趋近于_0.9 U 2_,通常设计时,应取RC ≥_1.5-2.5_T ,此 时输出电压为Ud ≈__1.2_U 2(U 2为相电压有效值,T 为交流电源的周期)。 10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中,电流 id 断续和连续的临界条件是_=RC ω。 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ud 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 ud 的谐波幅值随 α 的增大而_减小_。

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