电子电力技术考纲
序言：提玄勾要，弃小留大，以飨读者
第1考点晶闸管
1 . 1 内容归纳与总结
1 . 1 . 1 晶闸管的结构与工作原理
(1 ) 晶闸管可用图1-1 的符号表示, 阳极———A, 阴极———K,
门极(控制极) ———G。
图1-1 晶闸管符号
其结构为三个PN 结、四层结构、三端的半控型半导体开关管。(2) 它的工作原理可理解为一个PNP三极管与一个NPN 三极管的连接, 这种连接是以电流正反馈的原理按特殊工艺制造而成的。一旦晶闸管导通, 其控制极就失去作用。
普通晶闸管有平板型与螺旋型两种
1 . 1 .
2 关断与导通条件
(1 ) 导通的充分必要条件。
1) 阳极与阴极间承受正向电压。
2) 门极施加相对阴极来说为正的脉冲信号。
(2 ) 关断条件为下列之一。 1) 阳极与阴极间承受反向电压。 2) 阳极电流减小到小于维持电流 1 . 1 . 3 晶闸管的主要参数 (1 ) 晶闸管的通态平均电流I F 。
在规定的条件下, 为晶闸管通以工频、正弦半波电流, 且负载 为纯电阻负载, 导通角不小于170°。此时这个电流的平均值就是 半波电流的平均值。
若正弦半波电流的峰值为I m , 则 I F =1/2π?
π I m sin ωt d ωt = I m /π.
通过的电流有效值为
I =1/2π 0π
?( I m sin ωt ) 2d ωt =I m /2.
波形系数: 通过晶闸管的电流的(一般为非正弦) 有效值与平 均值之比K f , 在此
I / I F = 1 . 57 , 即I = 1 . 57 I F = K f I F K f 称波形系数。
还有其他参数: 额定电压、维持电流、擎住电流以及一些动态 参数和门极特性等。
(2 ) 实际应用中晶闸管的选择。
主要按实际承受的电压、电流选择晶闸管。 电压的选择:
按晶闸管实际在线路中承受的电压的峰值, 还要乘以一个安全裕量。
电流的选择:
按晶闸管中实际通过电流的有效值与所选晶闸管( 通态平均电流为I F ) 允许通过的电流有效值相等的原则, 再乘以安全裕量, 这被称做有效值相等的原则。
这里要注意: 无论是电流还是电压波形, 都有一个峰值、有效
值、平均值, 要弄清它们的定义及算法。
1 .
2 例题解析
例题1 . 1 在不用晶闸管测试仪的情况下, 如何用万用表简
易地测出晶闸管的阳极、阴极与控制极?
解: (1) 用万用表的欧姆档测试晶闸管的三个电极间的电阻。
晶闸管的阳极与阴极间的正向电阻与反向电阻都接近无限大(一般为几百千欧以上)。门极对阴极间的正向电阻一般为几欧到几百欧, 不能为零或大于几千欧; 反向电阻比正向电阻稍大。
(2 )要真正判断其好坏, 可用以下简单电路测试。
图1-2 例题1 . 1 图
例题1 . 2 图1-3为流过晶闸管中的电流波形, 其峰值为I m 。
(1 )计算其平均值与有效值。
(2 )KP-100 型晶闸管不计安全裕量, 当这些波形电流流经晶闸管时,
晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。 解: ( 1) 平均值与有效值。 平均值
1) I d1 =1/2π/2π
π?I m sin ωt d ωt =I m /2π 2) 2
21323
d m m I I I ππ==
图1-3 例题1 . 2 图
有效值 1）212
1(sin )222
m m I I I t d t π
π
ωωπ
=
=
?
2）22320
1
23
m m I I I d t πωπ
=
=
?
(2 ) 100A 的晶闸管所能承受的电流平均值与最大值。 1) 晶闸管能承受的电流最大值与平均值 100A 的晶闸管允许通过的有效值电流为
1.57100157T I A =?=
实际通过的电流有效值为
22
1
(sin )222
m m I I I t d t π
π
ωωπ
=
=
?
按有效值相等的原则, 最大值为
15722
m
I A =，1442.7m I A = 平均值为
I d1 =1/2π/2π
π?I m sin ωt d ωt =I m /2π=70.7A 2）电流的平均值与最大值
100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为 I T = 1 . 57×100 = 157 A 实际通过的电流有效值为
22320
123
m m I I I d t πωπ
=
=
?
按有效值相等的原则
1573
m
I A =，272m I A = 允许的平均值：
2
21
323
d m m I I I ππ===90.5A
例题1 . 3 电 路如图1-4 , VT 导通, 画出负载R 上的电压波形。
图 1-4 例题1 . 3 图
解: ( 1) R 上的波形如下:
(2 ) R 上的波形如下:
例题1 . 4 电路与波形示于图1-5( a) , ( b)。若在t1 时刻合上K, 在t2 时刻断开K, 求负载电阻上的电压波形。若在t1 时刻合上K, t3 时刻断开K, 输出电压的波形又如何( u g 宽度大于360°) ?
图1-5 例题1 . 4 图
例题1 . 5 在图1-7 中, 晶闸管阳极总加正向电压, 只要在VT1 与VT2 的控制极分别加上脉冲, 可实现两只晶闸管轮流导通, 试分析工作情
况。
图1-7 例题1 . 5 图
解: 当触发VT1 时, 正电源经R2 , C, VT1 为电容器充电, 其极
性为左负右正, 这样, 如果VT2 正在导通, 电容器两端的电压将会使VT2 承受反压而关断。另外一支晶闸管也如此。
习题1-1晶闸管由关断状态变为导通状态的条件, 由导通状态变为关断状态的条件是什么?
答案：晶闸管由关断状态变为导通状态必须同时满足两个条
件: (1 )晶闸管阳极、阴极间承受正向电压。
(2 )控制极对阴极有正的足够大的触发脉冲。
由导通变为关断状态, 满足下列两个条件之一即可:
(1 )晶闸管的阳极、阴极间承受反向电压。
(2 )减小阳极电流, 使其小于维持电流。
习题1-2晶闸管的转折电压、额定电压、额定电流、维持电
流、擎住电流是如何定义的?
答案：
转折电压: 当断开门极, 阳极电压U a 增大到晶闸管正向击穿导通的电压。
额定电压: 晶闸管断态正向不重复峰值电压的90% , 即断态正向重复峰值电压。
额定电流: 通态平均电流, 条件为环境温度为40℃ 和规定的冷却条件, 电阻负载且导通角不小于170°, 所加电流为工频正弦半波时的电流平均值。
维持电流: 晶闸管维持导通状态所必需的最小电流。 擎住电流: 晶闸管由断态进入导通过程中, 如果撤掉触发脉冲, 能继续维持晶闸管导通的最小电流。
习题1-3 额定电流为100A 的晶闸管, 当导通角为90°, 180°时, 允许的晶闸管峰值电流为多少? 若考虑到晶闸管的安全裕量呢? 提示：假设通过晶闸管的电流为工频正弦半波的90°, 180°, 见图1-8。
图1-8 习题1-3 图
100A 的晶闸管, 允许通过的电流有效值为157A 。 (1 ) 当导通角为90°时, 实际通过的电流有效值为 ()
2
2
1sin 222
m T m I I I wt dwt π
ππ
=
=
?
根据有效值相等的原则求出I m 。
答案：I m = 442 . 7A 。考虑到安全裕量, I m 应乘以安全裕量系数。
(2 ) 根据同样的方法可求出电流为180°时的I m 。
答案：I m = 314A 。考虑到安全裕量, I m 应乘以安全裕量系数。 习题1-4 额定电流为100A 的晶闸管流过单相全波电流时,允许其最大平均电流是多少?
提示 100A 的晶闸管允许通过的电流有效值为1 . 57×100= 157A 。当流过单相全波电流时, 求出这个电流的有效值, 这里注意: 两个相同波形的有效值为其中一个波形有效值的2倍, 而不是2 倍。
()
2
01
2
sin 2m I I wt dwt π
π
=?
按有效值相等的原则求出I m 。 平均电流 I d =1/π0π
?I m sin ωt d ωt
根据有效值相等的原则先求出I m , 代入平均电流公式, 或先 求出波形系数再求I d 。
答案 最大平均电流 I d = 141 . 4 A 。
习题1-5 图 1-9 中波形的阴影部分为晶闸管中的电流波形, 其最大值为I m , 计算各波形电流平均值、有效值与波形系数。在 不考虑安全裕量时, 各应选择多大的晶闸管( 电流) ?
提示从题中可以看出一个波形的电流都有其峰值、有效值、 平均值, 要将它们的定义弄清楚。在选择晶闸管的额定电流时, 一
定要按有效值相等的原则, 即晶闸管允许的电流有效值与实际通 过晶闸管的电流有效值相等的原则。 解： 1）10
1
2
sin d m m I I wtdwt I π
π
π
==?
2210
1
(sin )2
m T m I I I wt dwt π
π==
?
11122T F d I K I π
=
=
2）23
1
3sin 2d m m I I wtdwt I π
π
π
π
==
? 223
1
13(s i n )0.63
38T m m m I I wt dwt I I ππ
π
π
==
+=?
2
22
1.31T F d I K I == 3）23
1I 24
m
d m I I dwt π
π
==
?
2230
1
I 22
m
T m I I dwt π
π
=
=
? 3
33
2T F d I K I =
= 第2考点 单相可控整流电路
从本章起, 主要分析的内容是可控电路的输出电压波形及有 关的计算。从某种意义上来讲, 波形分析法是理解各种可控电路 的一种基本方法, 掌握了波形分析法, 其他一切问题都可迎刃而 解。从电路角度来看, 有各种整流电路, 如单相、三相零式、三相桥 式等, 这些整流电路又可接各种负载, 如电阻负载、电感性负载、反 电动势负载等。这样看起来, 内容就显得很多。但是, 它们都有一
个共同的规律。只要掌握这些规律, 分析问题就能得心应手, 书就会越念越薄。
2 . 1 内容归纳与总结
2 . 1 . 1 单相半控桥式整流电路
分析了单相半控桥式整流电路在电阻性负载、电感性负载时,输出电压波形及输出电压平均值与控制角α的关系。
所有的半控电路对电感性负载来讲, 都有一个失控的问题, 必须加续流二极管才能得以解决。电阻性负载与带续流二极管的电感性负载输出电压波形在形式上是相同的。
电阻性负载时: 负载电流的波形与电阻上的电压波形是相同的, 只是幅值不同。
电感性负载时: 在电感足够大时, 认为电流是连续且是平行于横轴的纯直流量。这样, 给计算与分析问题带来很大方便, 计算中所引起的误差, 在工程上是允许的。
2 . 1 . 2 单相全控桥式整流电路
电阻性负载: 输出电压波形同半控桥式整流电路。
电感性负载: 没有失控的问题。它不但在电压的正半周能使晶闸管导通, 在电感足够大时, 此电感还能维持晶闸管在交流电压的负半周继续导通, 并且在α= 90°时, 正负电压相等, 使其输出电压的平均值为零。
2 . 2 例题解析
例2 . 1 带整流变压器的单相半控桥式整流电路, U1 =220V, 电阻负载,
R = 4Ω。要求负载电流在0～25A 之间变化, 试求(1 )变压器的变比; (2 )波形系数; ( 3 ) 变压器容量; ( 4 )负载电阻R 的功率; ( 5)电路最大功率因数。
解: ( 1) U d = 0 . 9 U 2 ( 1 + cos α)/ 2 , U d = 4×25 = 100V 。
设α= 0 时, U d 最大, 见图2-1 , 则 U 2 = U d / 0 . 9 = 100/ 0 . 9 = 111V 变比K = U 1/ U 2 = 220/ 111≈
2
图2-1 例题2 . 1 图
(2 ) 波形系数是有效值与平均值之比。 有效值 ()2
01sin 222
m T m I I I wt dwt π
π
=?
=
?
平均值 0
1
2
sin d m m I I wtdwt I π
π
π
=
=
?
波形系数 1.11t
f d
I K I ==
第4章 交流电力控制电路和 交交变频电路 1．一调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。 解: α=O 时的输出电压最大,为 Uomax=1)sin 2(10 1U t U =∏?∏ω 此时负载电流最大,为 Iomax=R U R u o 1max = 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时,有: Pmax=Uomax Iomax=R U 2 1 此时, Uo=18.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin 解得 ?=54.60α 同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=15.0U 又由 Uo=U1 ∏-∏+∏αα22sin ?=90α 3．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：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。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，
也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。 交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。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。 4．什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？ 答:TCR是晶闸管控制电抗器.TSC是晶闸管投切电容器. 二者的基本原理如下; TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小. TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率). 二者的特点是: TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的.实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率. TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要.其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果. 5．单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？ 答:单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成.但两者的功能和工作方式不同. 单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电. 而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定. 6．交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？ 答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压
2016高等电力电子技术复习提纲 1、上课的PPT必须认真研读 好的 2、掌握光伏并网系统的基本结构，基本原理和优缺点 1、集中式结 X Central I" i A o AC Bus 优点：由于单位发电成本低，适合用于兆瓦级光伏电站 缺点：1）集小式结构的系统功率失配现象严重；2）光伏阵列的特性曲线出现复杂多波峰，难以实现良好的最大功率点跟踪；3）这种结构需要高压直流总线连接并网逆变器与光伏阵列，增加了成本，降低了安全性。 2、交流模块结构
FV Modules Module AC Bus 66 优点：1）光伏组件损耗低 2）无热斑阴影问题 3）每个模块独立MPPT设计效率高。 4）模块独立运行，扩展与冗余性强/ 5）没有直流母线的高压，整个系统安全性提高缺点：小容量逆变器设计，逆变器效率相对较低； 3、串型结构 PV String AC Bus 6 6 优点： 无阻塞二极管；抗热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展和冗余能力强 缺点：仍有热斑和阴影问题； 逆变器数量多，扩展成本增加；
逆变效率降低。 4、多串集中型结构■集散式结构 阵列 1 DC-DC1 优点： 无阻塞二极管；抗热斑和抗阴影能力增加；多串MPP设计，运行效率高；系统扩展和冗余能力强；单一逆变器设计，扩展成本降低；逆变效率高，适合多个不同倾斜而阵列接入，即阵列1-n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。 缺点： 仍有热斑和阴影问题;逆变器无兀余 5、逐个并联集中型 工作方式： ?早晨弱光时由几台逆变器中随机…台开始工作。 ?当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入。 ?傍晚弱光时逐台退出。 优点：?低空载损耗，充分利用了太阳能。 ?逆变器轮流工作，延长寿命。 缺点：? 光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一 种型号。
第6章 PWM控制技术 1．试说明PWM控制的基本原理。 答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（吠形状和幅值）。 在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理 以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。 2．设图6-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。 解：将各脉冲的宽度用i（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得 1= = =0.09549(rad)=0.3040(ms) 2 = = =0.2500(rad)=0.7958(ms) 3 = = =0.3090(rad)=0.9836(ms) 4 = = 2 =0.2500(rad)=0.7958(ms) 5 = = 1 =0.0955(rad)=0.3040(ms) 3. 单极性和双极性PWM调制有什么区删？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。 三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。 三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、- Ud。 4．特定谐波消去法的基本原理是什么？设半个信号波周期内有10个开关时刻（不吠0和时刻）可以控制，可以消去的谐波有几种？ 答：首先尽量使波形具有对称性，为消去偶次谐波，应使波形正负两个半周期对称，为消去谐波中的余弦项，使波形在正半周期前后1/4周期以/2为轴线对称。 考虑到上述对称性，半周期内有5个开关时刻可以控制。利用其中的1个自由度控制基波的大小，剩余的4个自由度可用于消除4种频率的谐波。 5．什么是异步调制？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？
一、填空题（每空1分，34分） 1、实现有源逆变的条件为和。 2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组状态、状态、反组状态、状态。 3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经 的电流。为了减小环流，一般采用αβ状态。 4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。 5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够的电流，晶闸管才能导通。 6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时 与电路会出现失控现象。 7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；这说明电路的纹波系数比电路要小。 8、造成逆变失败的原因有、、、等几种。 9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。 10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去掉脉冲，晶闸管又会关断。 三、选择题（10分） 1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。 A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度； 2、α= 度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出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、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，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； 4、可实现有源逆变的电路为。
A、单相全控桥可控整流电路 B、三相半控桥可控整流电路 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、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选时系统工作才可靠。 A、300~350 B、100~150 C、00~100 D、00 四、问答题（每题9分，18分） 1、什么是逆变失败？形成的原因是什么？ 2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？ 五、分析、计算题：（每题9分，18分） 1、三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y—5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管。试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。（8分） 2、如图所示：变压器一次电压有效值为220V，二次各段电压有效值为100V，电阻性负载，R=10Ω，当控制角α=90o时，求输出整流电压的平均值U d，负载电流I d，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。（10分） 一、填空题 1、要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均
第4章 交流电力控制电路和交交变频电路 4.1光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。 解: α=O 时的输出电压最大,为 Uomax=1)sin 2(10 1U t U =∏?∏ω 此时负载电流最大,为 Iomax=R U R u o 1max = 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时,有: Pmax=Uomax Iomax=R U 2 1 此时, Uo=18.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin 解得 ?=54.60α 同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=15.0U 又由 Uo=U1∏ -∏+∏αα22sin ?=90α 4.2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: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。 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动,也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外,在高电压小电流或低电压大电流直流电源中,也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶
闸管相控整流电路,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压,其电压电流值都不太大也不太小,在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。 交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。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。 4.3.是TCR,什么是TSC?它们的基本原理是什么?各有何特点? 答:TCR是晶闸管控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。 二者的基本原理如下; TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角 的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。 TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率)。 二者的特点是: TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。 TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要。其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果。 4.4单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同? 答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不同。 单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电。 而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定。 4.5.交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么? 答:一般来讲,构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多,最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时,最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时,交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时,输出电压一周期所包含的电网电压段数减少,波形畸变严重,电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。 4.6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
练习题四 1、为保证晶闸管装置能正常工作，触发装置必须满足什么要求？ 2、单结管触发电路中，作为Ubb的削波稳压管如两端并接滤波电容，电路能否正常工作？如，电路又会出现什么情况？ 3、用分压比为0.6的单结晶体管组成的振荡电路，Ubb=20V，问峰值电压Up为多大？若管子b1脚b2脚虚焊，则电容两端电压约为多少？ 4、简述叠加原理。 5、锯齿波同步触发电路包括哪些环节？ 6、简述集成触发电路的特点。 7、什么叫定相，定相的步骤如何体现？ 8、读图练习。下图为单结管分压比测量电路，测量步骤为：合上按钮SB，调节50KΩ电位器，使电表读数为100A，放开按钮SB，电表读数与之比即为管子分压比。试分析其原理。 9、触发电路中设置控制电压Uc与偏移电压Ub各起什么作用？在使用中如何调整？ 答案： 1、要求：触发信号应该有足够的功率 触发脉冲应该有足够的宽度 触发电路电源电压与主电路电源电压同步，并有一定的相位差。 防止干扰与误触发 2、并接滤波电容时，电路不能正常工作，无过零点。稳压管损坏断路，两腰不直，移相范围减小。 3、峰值电压为12.7V，若b1脚虚焊，电容两端电压为20V；若b2脚虚焊，电容两端电压为0.7V。 4、叠加原理：将同步电压与一个或几个直流控制电压叠加，改变晶闸管的导通时刻，达到触发脉冲移相的目的。 5、包括环节：脉冲形成放大环节，锯齿波形成、同步移相环节，其他环节（强触发、双脉冲形成、脉冲封锁） 6、集成触发电路的特点：体积小、功耗低、调试接线方便、性能稳定可靠。 7、定相：正确选择同步信号电压相位以及得到不同相位同步信号电压的方法，称为晶闸管的同步或定相。
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。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、、正反向漏电流会下降、；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、、正反向漏电流会增加。 8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经两组变流器之间而不流经负载的电流。环流可在 电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采用控制角α= β的工作方式。 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。 17、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分 为零电流开关与零电压开关两大类。 18、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制三种。 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（A V），如果I T（A V）=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π 0，负载是阻感性时移相范围是 → ?→。 π
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。
《电力电子技术》试题(1) 一、填空（30分） 1、双向晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 ， 和 ；双向晶闸管的的触发方式有 、 、 、 .。 2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源相电压为U 2） 3、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 触发；二是用 触发。 4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 度；实际移相才能达 度。 5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。 6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、 电路两大类。 7、变流电路常用的换流方式有 、 、 、 四种。 8、逆变器环流指的是只流经 、 而不流经 的电流，环流可在电路中加 来限制。 9、提高变流置的功率因数的常用方法有 、 、 。 10、绝缘栅双极型晶体管是以 作为栅极，以 作为发射极与集电极复合而成。 三、选择题（每题2分 10分） 1、α为 度时，三相桥式全控整流电路，带电阻性负载，输出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。 2、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C =0，改变 的大小，使触发角α=90o，可使直流电机负载电压U d =0。达到调整移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。 A 、 同步电压， B 、控制电压， C 、偏移调正电压。 3、能够实现有源逆变的电路为 。 A 、三相半波可控整流电路， B 、三相半控整流桥电路， C 、单相全控桥接续流二极管电路， D 、单相桥式全控整流电路。 4、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V ，反向重复峰值电压为825V ，则该晶闸管的额定电压应为（ ） A 、700V B 、750V C 、800V D 、850V 5、单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( ) A 、90° B 、120° C 、150° D 、180° 四、问答题（20分） 1、 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？（6分） 2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。（7分） 3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？（7分） 五、计算题（每题10分，20分） 1．在图示升压斩波电路中，已知E=50V ，负载电阻R=20Ω，L 值和C 值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，t on =25μs 时，计算输出电压平均值U 0，输出电流平均值I 0。 2、三相半波整流电路，如图所示：将变压器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每段绕组电压为100V 。试求： （1） 晶闸管承受的最大反压是多少？ （2） 变压器铁心有没有直流磁化？为什么？ 一、填空 1、 第一阳极T1，第二阳极T2，门极G ；I +，I -，III +，III -； 2、22U 2；6U 2。 3、大于60o小于120o的宽脉冲，脉冲前沿相差60o的双窄脉冲， 4、240o；0o—180o。 5、恒压频比控制、转差劲频率控制、矢量控制、直接转矩控制。 6、零电压、零电流 7、器件换流；电网换流；负载换流；强迫换流。 8、两组反并联的逆变桥；不流经负载；采用串联电抗器。 9、减小触发角；增加整流相数；采用多组变流装置串联供电；设置补偿电容。 10、电力场效应晶体管栅极为栅极；以电力晶体管集电极和发射极 一、 选择题
~ 一、填空题（每空1分，34分） 1、实现有源逆变的条件 为 和。 2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正 组状态、状态、反组状 态、状态。 3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经 的电流。为了减小环流，一般采用αβ状态。 4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送 给装置。 5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够 的电流，晶闸管才能导通。 6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时 > 与电路会出现失控现象。 7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 H Z；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 H Z；这说 明电路的纹波系数 比电路要小。 8、造成逆变失败的原因 有、、、
等几种。 9、提高可控整流电路的功率因数的措施 有、、 、等四种。 10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去 掉脉冲，晶闸管又会关断。 三、选择题（10分） 1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。 A 、180度； B、60度； C、360度； D、120度； ` 2、α= 度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出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、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，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； 4、可实现有源逆变的电路为。 A、单相全控桥可控整流电路 B、三相半控桥可控整流电路 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、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选时系统工作才可靠。 》 A、300~350 B、100~150 C、00~100 D、00 四、问答题（每题9分，18分） 1、什么是逆变失败形成的原因是什么
第四章 直流直流变换器习题解答 4-1 降压型斩波电路，直流电压为80V ，负载电阻为10Ω，斩波频率为50kHz ，导通比为0.5。 (1) 画出各电流波形。 (2) 求输出电压和电流的平均值。 解： T t off t 1t 2 I 20 s kHz f T s μ205011=== 5.00==d U U D V U U d 40805.05.00=?== A R U I 410 4000=== 4-2 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比D 保持输出电压不变，U o =5V ，输入电压为10~40V ，P o ≥5W ，f s =50kHz ，为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。 解：s f T kHz f s s s μ201,50=== ∴在该变换器中，V U u 500==不变， 5000≥=I U P 即 A U P I 10 00=≥
要求在电流连续模式下的最小电感，电感电流在电流临界情况下。 当输入电压为10~40V 时，D=0.5～0.125 在输出电压不变时，由)1(2o s LB D L U T I -=得， H D D I U T L μ75.43~25)1(1 251020)1(26LB o s =-???=-=- 当D=0.125~0.5变化时，保持连续的电感的取值如上式，所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75μH 4-3 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的，假设输出电压U o =5V ，f s =20kHz ，L =1mH ，C =470μF ，当输入电压为12.6V ，I o =200mA ，计算输出电压的纹波。 解： 因为 ms f T s s 05.020/1/1=== 假设 电路工作在电路连续的模式下， 所以有：6.12/5/==d O U U D =0.397 电路在临界状态下时，有 L U U DT I o d S O B 2/)(-==mA 4.75102/)56.12(1005.0397.033=?-???-- 由于O OB I I <，所以电路工作在电流连续模式下， 电压纹波为 mV D LC U T U o s o 065.2)379.01(10 47085)1050()1(89262=-????=-=?-- 输出电压的纹波2.065mV 4.4 （略） 4-5 在升压型斩波器电路中，直流电压为100V ，R L =50Ω，t on =80 μs ，t off =20 μs ，设电感和电容的值足够大。 (1) 画出u o 、i C 的波形。 (2) 计算输出电压U o 。 解：(1):
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 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
电力电子技术复习题 填空题 1.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，输出电流波形为方波。 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。 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。 7.当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。 8.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） 9.普通晶闸管内部有两个 PN结，外部有三个电极，分别是阳极A 、 阴极K 和门极G 。 10.晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。 11.晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向 阻断状态。 12.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减小。 13.晶体管触发电路的同步电压一般有正弦波同步电压和锯齿波电压。 14.按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为电阻性负载，电感性负载和反电动势负载三大类。 15.双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ-四种 16.在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。环流可在电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。17.三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°。 18.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下
第3章 直流斩波电路 1．简述图3-1a 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3-1a 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 -=103080-=5(A) 3．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH ，R =Ω，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= τ=R L =5.0001.0= 当t on =5μs 时，有 ρ=τT = = τon t = 由于 11--ραρe e =1101.00025.0--e e =>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 5100?=25(V) 输出平均电流为 I o =R E U M o -=5.01025-=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 =(A) I min =R E m e e ??? ? ??---11ραρ=5.01001.01101.00025.0???? ??---e e =(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ= 由于 11--ραρe e =1 101.0015.0--e e =>m 所以输出电流仍然连续。 此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为： U o = E T t on =203100?=15(V) I o =R E U M o -=5.01015-=10(A) I max =5.01001.01101.00015.0???? ??-----e e =(A) I min =5.01001.01101.00015.0??? ? ??---e e =(A) 4．简述图3-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。 答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为I 1，同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值U o 。设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 上积蓄的能量为on 1t EI 。当 V 处于断态时E 和L 共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 释放的能量为()off 1o t I E U -。当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量 与释放的能量相等，即： ()off 1o on 1t I E U t EI -=
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