作业1
1.1 指出常用器件可达的功率与频率能力
SCR , GTO, IGBT , MOSFET,
功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW)
频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz)
1.2 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额
电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：1.5*100A=150A
1.3 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件
正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温
1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类.
工作状态：通态、断态、开关状态
损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗
动态损耗：开通损耗、关断损耗
作业2
2.1 简述器件驱动信号基本要求
足够的幅度、陡度、宽度
及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。
2.2 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压.
MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V
IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V
2.3 SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决
增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗
2.4 简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。
过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。
过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器
思考判断题1
开关器件
主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+).
按容量能力是SCR >FET >IGBT（-）;
按频率能力比较是SCR SCR,FET为电流驱动( - ), IGBT为电压驱动(+). 器件串联目的是增大电压容量( + ), 问题是均流( -)。 晶闸管 正常导通条件是：正压（+）、阳极加触发（-）、阳极电流足够小（- ），导通后不再需要触发(+) 。 过热会误导通( + ),不过压不过热则不会误导通( - ) 保护 开关器件常串联RC(D)电路用于开关缓冲(-) 线路并压敏电阻可防变流设备过流（- ）; 线路串熔断器可防过压（-）。 作业3 3.1 单相全控桥:U2=220V, R=5 Ω, a=60 (1)画ud,id,i2；计算Ud，Id Ud=0.9U2 [cosα+1]/2=0.9*220*(cos60?+1)/2=148.5V Id=Ud/R=148.5V/5Ω=29.7A (2)加串大L,画ud,id,i2 ；计算Ud，Id，I2。 Ud=0.9*220cosα=0.9*220*cos60?=99V; Id=Ud/R=99V/5Ω=19.8A (3)接（2）：Idm=50A,选管电压电流定额。 电流定额I T(AV)=1.5*Idm/2=1.5*50/2A=37.5A 电压定额U T=2*√2*U2=2*1.414*220=622.16V; (1) (2) 3.2 三相全控桥U2=110V, L极大,Rx=0.1Ω,R=0.5Ω(1) 画等效电路 (2) α=60°, 反电势Em=100V,求: (a)Id,Ud,γ*;输出功率P;功率因数.(b)画ud,id Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos60?=128.7V; Id=(Udα-Em)/(Rx+R)=(128.7-100)/(0.1+0.5)A=47.8A Ud=Udα-Rx*Id=(128.7-0.1*47.8)V=123.9V, P=Ud*Id=123.9*47.8=5.92KW; λ=0.955cosα=0.955*cos60?=0.4775 (3) α=120°,反电势Em= -140V,求: (a)Id,Ud,γ*; 输出P,功率因数λ; (b)画ud,id Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos120?=-128.7V; Id=(Udα-Em)/(Rx+R)=(-128.7-(-140))/(0.1+0.5)A=18.8A Ud=Udα-Rx*Id=(-128.7-0.1*18.8)V=-130.6V, P=Ud*Id=-130.6*18.8=-2.5KW; λ=0.955cosα=0.955*cos120?=-0.4775 (4)Idm=100A,选管电压电流定额 电流定额I T(AV)=1.5*Idm/3=1.5*100/3A=50A 电压定额U T=2*√6*U2=2*2.449*110=538.78V; 整流电路测试题 ◇整流电路控制角α越小则Ud越高( +); α越近90°功率因数越高( - )。Ud数值越高,功率因数越低(-). ◇负载串电感可减小电流脉动( + ),输出电压会升高( - ). ◇整流器RLE负载时Ud=U dm cosα( - ),α有效范围为0—90度( - ). ◇整流器电流断续时,则输出电压Ud降低( - )。 ◇整流器交流侧电感使换流减慢（+),等效为有功耗内阻( - ),使输出电压升高( - )。 ◇*单相全波整流谐波直流侧是2倍次（+ ），交流侧是偶次( - )。三相全波整流直流侧是6k±1次（+ ）,交流侧是奇非3次( +)。 ◇移相多重整流器可减小谐波（+ ）；程控多重整流器可提高功率因数（+ ）。 ◇有源逆变将直流电变为交流电（+ ）,直接驱动交流负载（-）。 ◇逆变失败指由于换相失败，Ud降低使Id降低（- ）。 作业4 .1 电力电子器件有哪几种换流方式? 晶闸管在整流、斩波与逆变电路中是何种换流 换流方式：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流 晶闸管在整流电路中是电网换流，在斩波电路中是负载与强迫换流，在逆变电路中是负载与强迫换流 .2 电压型与电流型逆变电路各有何特点? 电压型逆变电路主要特点：开关器件少,但需电容;输出自动平衡, 无直流分量；输出电压(电源利用率)低;不能输出0压调有效值 电流型逆变电路主要特点：直流侧串大电感，近电流源，电流平 稳；交流侧: 电流为矩形波，容性负载电压近正弦波；负载无 功由负电压反馈到直流侧,由电感缓冲，不需逆导二极管. .3 单相电压与电流型逆变器分别驱动 感性容性负载,画交流电压电流uo,io .4 画三相电压型逆变器负载线相电压波形 标出输出线相基波电压有效值。 --- UL1=0.78Ud , UP1=0.45Ud .5 多重多电平逆变电路有何作用? 改进输出电压电流波形,减小谐波 自测 有源逆变交流侧是交流电源（+ ）， 无源逆变交流侧是电机（- ）. 三相电压型逆变器负载电压是阶梯波（+），负载负功以负电压回馈（- ），开关器件要反并二极管（+ ）。 三相电流型逆变器负载电压是矩形波（- ），负载负功以负电压回馈（+ ），开关器件要反并二极管（- ）。感性负载时可对晶闸管开关作负载换流（- ） 斩波器作业（电力电子作业5） 5.1 画降压、升压斩波器电路图，标出αβ期间电流流向。 降压斩波器电路图降压斩波器电路图 5.2 降压斩波器E=36V,R=0.5Ω,L有限(无电容波波） (1) α=0.7, 反电势Em=20V, 电流io连续.计算Uo,Io. 解：Uo=αE=0.7*36V=25.2V, Io=(Uo-Em)/R=(25.2-20)/0.5A=10.4A (2) α=0.7, Em升到27.8V，造成断流比δ=0.1,画uo,io波形; 计算Uo,Io。 如图：Uo=αE+δEm=(0.7*36+0.1*27.8)V=27.98V Io=(Uo-Em)/R=(27.98-27.8)/0.5A=0.36A 5.3 如降压斩波器E=36V,L=15mH,f=1KHz,求最大电流脉动ΔIm。 解：ΔIm= E/(8fL)=36/(8*1*15)A=0.3A 5.4 升压斩波器E=36V, 驱动R并C负载,α=0.2, 电流iL平稳.计算输出电压Uo. 解：Uo=E/(1-α)=36/（1-0.2）V=45V 5.5 桥式四象限斩波器已知α1=2/3,负载Io=0. 画uo,io波形,标出io各阶段导通的器件(V/D) 斩波器自测试题 1 降压斩波器输出io连续时，Uo=α*E（+ ）； 断续时Uo降低( - ). 2 斩波器电流脉动与开关频率成正比( - );α=1时最大( - ). 3 升压斩波器iL连续时，Uo=β*E（- ）; iL断续时电路不能工作( - ). 4 α增大时，降压斩波器输出电压增大（+ ），而升压斩波器输出减小（-）. 5 触发V反并D的桥臂时,V不一定导通（- ），该桥臂不一定导通( - ). 6 二或四象限斩波器输出电流一定连续( + ）。 7 12V蓄电池驱动30个LED,应用降压斩波器( - ). 8 直流300V驱动30个LED,应用升压斩波器( - ). 作业6 6.1 单相交流220V调压电路 （1）负载R=10Ω，α=60o、90o a 求输出功率与电压、电流有效值 解：α=60o时，α=90o时， P=80%*U i2/R=0.8*2202/10W=3.87KW ; P=50%*U i2/R=0.5*2202/10W=2.42KW U=√0.8*U i=0.9*220V=196.8V ; U=√0.5*U i=0.707*220V=155.6V I=U/R=196.8/10A=19.7A ; I=U/R=155.6/10A=15.6A b 用万用表测量值为I=17、12A，为什么？ 电流非正弦,测不准 （2）负载5+j5Ω，按最大功率选择双向 晶闸管电压电流。 解：Im=U i/√(52+52)=220/√(52+52)=31.1A 管电流Iv=(2~3)*31.1A=60-90A 管电压Uv=(2~3)*311V=600-900V .2 画晶闸管交流分档调压主电路 解：如右图 交交变流自测题 1 交流调压电路α越大：输出功率越大（- ）；功率因数越低（+ ）。 2 交流调压电路，RL负载电流谐波低于R负载（+ ）。 3 三相Y/Y交流调压中，3相导通时负载电压为电源相电压（+ ）；2相导通时为电源线电压（- ）。 4 交流调功与调压主电路相同（+ ），控制电路也相同（- ）。 5 调压电路响应快（+ ）。调功电路适于小惯性负载（- ）。 6 整流式交交变频输出频率低（+ ），主要用于大容量（+ ）、高速交流电机（- ）调速。 7 教室常用风扇无级调速器是何种变流电路_调压_;还可用何种变流电路:__调功__。 作业7 1 PWM 含义是:脉冲脉宽调制,基本原理是_冲量面积等效原理__。 2 简画载波调制的SPWM 电压和感性负载电流的频谱. 电压频谱 ： 电流频谱： 3 (1)写出空间合成向量电压方程、磁链控制方程。 (2)设ABC 为3、11、7点钟方向，画u1-u8； (3)如Ψ为9点钟方向顺时钟转，求驱动电压向量及导通开关。 解：(1)空间合成向量电压方程：e s =u s -i s R 磁链控制方程:ΔΨs=u s`T c (2)如图 (3)按Ψ转向超前90度建u 参考轴， 用u 轴前后电压向量控制Ψ运动。如图： 驱动电压向量为u3时Ψ正转增磁， 导通开关为234； 驱动电压向量为u2时Ψ正转减磁， 导通开关为123。 4 (1)画电流闭环单相全桥PWM 整流系统结构 (2) Δi 过大/过小时, u AB =?/? 解：（1）如下图： （2）Δi过大时，u AB=-U d Δi过小时，u AB=+U d PWM自测题 PWM含义是: 脉冲脉宽调制,基本原理是_冲量面积等效原理_。 PWM可模拟任意高/低频调幅波，同时伴有高/低频谐波 SPWM电压波高频谐波是大/小幅值，感性负载电流高频谐波是大/小幅值滞环控制电流PWM跟踪:电路复杂/简单；响应快/慢；谐波分布宽/窄 空间向量控制:开关损耗大/小，输出电压高/低。 PWM整流电路:有升/降压斩波特性,输出Ud交流峰值电压 网侧电流可控制为网频基波/谐波，可控制为有功/无功。 8软开关作业 ．1 简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。 小型化;开关损耗、电磁干扰增大;软开关技术 ．2 简述理想软开关过程与特点。 0压导通0流关断;开通和关断0损耗0噪声 ．3 简述常用软开关过程与特点。 0压导通0压关断;导通0损耗0噪声；关断小损耗小噪声 自测 变流设备高频化可小型化( + ),但响应变慢（- ）。 理想软开关过程是：0流关断（+ ) ，0流（- ）导通。 常用0压软开关电路中开关器件并C（+ ），实现0流导通（- ）； 反并D并结合LC等电路（+ ），实现0压关断（- ）。 10作业电力电子应用 10.1 （1）画单相整流UI双闭环PFC电路 （2）如iL过小，开关V应，U V= ？ 解：（1）如下图 （2）如i L过小，开关应导通，U V= 0 .2 画PWM电流环SVC主电路 .3 画PWM电流环APF主电路 自测题 .1 变频器与UPS各为何种变流组合？ 输出电压与频率各有何特点？ 答：变频器变流组合为交-直-交变流，特点变压变频（VVVF）UPS变流组合为交-直-交变流，特点恒压恒频（CVCF）.2 开关电源是何种组合变流? 答：开关电源变流组合为交-直-交-直变流 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 第二章习题答案 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 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。 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I 1，I 2，I 3 解:a) Id1=Im 2717.0)12 2(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏?∏∏t ω I1= Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏?∏∏wt d t ? b) Id2=Im 5434.0)12 2(2Im )(sin Im 14=+=∏?∏∏wt d t ? I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏ +=∏?∏∏wt d t ? c) Id3=?∏=∏20Im 4 1)(Im 21t d ω I3=Im 2 1)(Im 21202=∏?∏ t d ω 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(A V)=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im135.3294767 .0≈≈ I A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2,90.2326741.0A I ≈≈Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈ 首页- 我的作业列表- 《电力电子技术》第一次作业答案 你的得分：100.0 完成日期：2018年09月09日16点13分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共30个小题，每小题2.0 分，共60.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.电力电子器件一般工作在（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 2.通常情况下（器件开关频率不太高）时，电力电子器件的损耗主要是（）损耗。 A.导通 B.关断 C.开关 3.把直流变换为交流的电路叫做（）电路。 A.整流 B.逆变 C.斩波 D.交流电力控制 4.二极管阳极有正向电压，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 5.晶闸管阳极加正向电压，门极不加信号，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 6.对已经触发导通的晶闸管，如果在阳极电流未达到擎住电流时门极触发信号消失，晶 闸管是（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 7.晶闸管的额定电压为（）。 A.正向重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C.正反向重复峰值电压中大者 D.正反向重复峰值电压中小者 8.电力MOSFET的通态电阻具有（）温度系数。 A.正 B.负 C.零 9.晶闸管是（）驱动型器件。 A.电流 B.电压 C.电荷 10.晶闸管的额定电流应按（）原则选取。 A.平均值相等 B.有效值相等 11.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电流波形为（）。 A.与电源电压波形相同 B.与输出电压波形相同 C.为直线波形 12. A. A B. B C. C D.D 13. A. A B. B C.C D.D 14. A. A B. B C. C D.D 15.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电压波形脉动频率为（）。 A.1/2电源频率 B.电源频率 C.两倍电源频率 D.三倍电源频率 16.单相桥式全控整流电路带反电动势阻性负载，与带纯阻性负载比较，输出电压（）。 A.增大 B.减小 C.不变 17.三相半波可控整流电路带大电感负载，晶闸管的移相范围为（）。 电力电子技术 作业解答 教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编 第一章 电力电子器件 1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？ 答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门极电压。 导通后流过晶闸管的电流由阳极所接电源和负载决定。 1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是：流过晶闸管的电流大于维持电流。 利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。 1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？ 答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V ，属于8级。 1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？常用的是哪几种？ 答：双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。 常用的是：（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。 1-13 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：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 V2控制灵敏，易于 GTO 关断；（2）GTO 导通时的21αα+更接近于 1，普通晶闸管15.121≥+αα，而 GTO 则为05.121≈+αα，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。 第二章 电力电子器件的辅助电路 2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电路的区别，说明原因。 答：缓冲电路的主要作用是： ⑴ 减少开关过程应力，即抑制d u /d t ，d i /d t ； 《电力电子技术》课程标准 一、课程信息 课程名称：电力电子技术课程类型：电气自动化专业核心课 课程代码：0722006 授课对象：电气自动化专业 学分：3.0 先修课：电路、电子技术 学时：50 后续课：交流调速系统 制定人：杨立波制定时间：2010年10月10日 二、课程性质 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。通过本课程的学习，使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。为后续课程打好基础。 三、课程设计 1、课程目标设计 （1）能力目标 总体目标：1、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 2、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 具体目标：1、单相、三相可控整流技术的工程应用 2、降压斩波变换技术的工程应用 3、升压斩波变换技术的工程应用 4、交流调压或交流调功技术的工程应用 5、变频技术的工程应用 6、有源、无源逆变技术的工程应用 （2）知识目标 1、熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法； 2、熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。 3、掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。 4、了解电力电子技术的应用范围和发展动向。 5、掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。 2、课程内容设计 （1）设计的整体思路：以工作过程和教学进程为设计依据，以相对独立的知识为模块。（2）模块设计表： 1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。 解：①滤波电感L ： v 1100≡v ，电流连续时M=D=s v v 0。 当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。 所以在工作围占空比D 在0.5~0.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流 )1(20min D Lf V I I s OB o -= ≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20D Lf V I s OB -=，即要求： H H D I f V L O s 25.11 .110202)5.01(110)1(23min 0=???-?=-≥ 为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。 ②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择： 由)93(-式。电感电流脉动的最大峰－峰值L i ?为： L i ?＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1)5.01(110)1(3 30min max =???-?=-=-- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(2 1max max =+=?+= A A i I I L O L 1.10)2/8.111(2 1max min =-=?-= 开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二 黑龙江省精品课程 电力电子技术基础 作业（9-10章） 06 1006141 覃敏亮 第9章电力电子器件应用的共性问题 P206, 9-1； 电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态,可缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有着重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就将近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。 9-3； 晶闸管触发电路应满足下列要求： １）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通； ２）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。 ３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。 ４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 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。 9-6。 答:缓冲电路又称为吸收电路，可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt 抑制电路，开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路。将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称为复合缓冲电路。还可以分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源，则被称为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。 全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压,du/dt或过电流和di/dt, 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,Cs经Rs放电,Rs起到限制放电电流的作用;关断时,负载电流经VDs从Cs分流,使du/dt减小,抑制过电压。 补充： 1.关于全控型器件的关断缓冲电路，解答下列问题： 1）关断缓冲电路的主要作用是什么 2）画出IGBT的RCD缓冲电路的配置图，并分析RCD缓冲电路的工作原理及其中各组件的作用。 3）结合图9－1说明有、无RCD缓冲电路时，IGBT器件关断时分别应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移标出转移的方向，并说明理由。 您的本次作业分数为：100分单选题 1.关于三相桥式全控整流电路的实验操作，描述正确的是： A 按照原理图接线，然后打开主电源，再检查晶闸管脉冲是否正常 B 不能用示波器观察触发脉冲 C 正常情况下，应有间隔均匀，相互间隔120°，幅度相同的双脉冲 D 可以用示波器观察来检查相序是否正确 正确答案:D 单选题 2.交流调压电路控制方式中，谐波含量最少的是： A 通断控制 B 相位控制 C 斩波控制 D 反馈控制 正确答案:C 单选题 3.锯齿波同步移相触发电路实验中，3号点电压与5号点电压描述正确的是？ A 3号点电压与5号点电压波形相同 B 3号点电压上升使VT1导通时，5号点电压出现下降沿 C 出现下降沿后，5号点电压不会再次上升 D VT1导通时，3号点电压持续上升 正确答案:B 单选题 4.三相桥式全控整流电路电感性负载实验中，直流平均电压为零时触发角为多少度？ A 30° B 60° C 90° D 120° 单选题 5.关于单相桥式半控整流电路直流侧电压ud波形描述正确的是？ A ud会出现负值 B ud是否出现负值由触发角大小决定 C 电感性负载，触发脉冲丢失，则ud变为零 D 电感性负载，触发脉冲丢失，则ud半周期为正弦，半周期为零。正确答案:D 单选题 6.单相交流调压电路实验中，如何改变电阻电感性负载的阻抗角？ A 改变单相交流调压电路的触发角 B 改变输入电压源的频率 C 改变负载电阻的大小 D 改变输入电压的大小 正确答案:C 单选题 7.用于观察管压降、负载电压等波形的实验设备是 A 三相芯式变压器 B 滑线变阻器 C 示波器 D 异步电机 正确答案:C 单选题 8.关于逆变角的说法，错误的是 A 逆变角与整流角之和为180° B 电路工作在整流状态时，逆变角大于零，小于90° C 电路工作在逆变状态时，逆变角大于零，小于90° D 逆变角不能等于零 《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 =。 1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。 2.解释什么是整流、什么是逆变。 3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。 4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。 6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量） 7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44） 8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪 9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化（P45） 10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。 11.保证电流连续所需电感量计算。 12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算） 13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。 14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图（P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。 15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。 16.为什么会有换相重叠角换相压降和换相重叠角计算。 17.什么是无源逆变什么是有源逆变 18.逆变产生的条件。 19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定公式。 做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。 20.四种换流方式，实现的原理。 21.电压型、电流型逆变电路有什么区别这两个图要会画。 22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。 24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点 做题，P138 2 3题，非常重要。 25.什么是PWM,SPWM。 26.什么是同步调制什么是异步调制什么是载波比，如何计算 27.载波频率过大过小有什么影响 28.会画同步调制单相PWM波形。 29.软开关技术实现原理。 浙江大学远程教育学院 《电力电子技术》课程作业 姓名： 应晓兵 学 号： 715236202001 年级： 15春 学习中心： 建德学习中心 ————————————————————————————— 第1章 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示 图 1-37 问：（1）开关S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？ 答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。 2．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？ 答：晶闸管的门极参数IGT 、UGT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。 3．型号为KP100-3，维持电流I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量） (a) (b) (c) 图 1-38 习题5图 答：（a ） 故不能维持导通 mA I mA A I H d 42002.010501003 =<==?= R TM U V U >==3112220(b) 而 即晶闸管的最大反向电压超过了其额定电压，故不能正常工作 （c ） I d =160/1=160A>I H I T =I d =160A<1.57×100=157A 故能正常工作 4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？ 答：IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是duce/dt 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻RG 的数值，减小关断时的duce/dt ，以避免出现擎住现象。 H d I A I I I >==== 9.957.1/...56.15210220 22 第2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。 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 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。 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=0.2717 Im I1==0.4767Im b) Id2==0.5434 Im I2=0.6741 Im c) Id3==0.25 Im I3==0.5 Im 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/0.4767A=329.35A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2=I/0.6741 =232.90A Id2=0.5434Im2 =126.56A c) Im3=2I=314 Id3=0.25Im3 =78.5A 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之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： 《电力电子技术》习题解答 第2章 思考题与习题 2.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（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。 2.2晶闸管的关断条件是什么? 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。 2.3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和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，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 2.4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。 2.5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 +=。 2.6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。 2.7请简述光控晶闸管的有关特征。 答：光控晶闸管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。 2.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题2.8所示电路中是否合理，为什 HefeiUniversity 合肥学院电力电子技术课程综述 系别：电子信息及电气工程系 专业：自动化 班级： 姓名: 学号： 目录 摘要： (3) 绪论 (4) 1.1电力电子技术简介： (4) 1.2电力电子技术的应用： (4) 1.3电力电子技术的重要作用： (5) 1.4电力电子技术的发展 (5) 本课程简介 (6) 2.1电力电子器件： (6) 2.1.1根据开关器件是否可控分类 (6) 2.1.2 根据门极)驱动信号的不同 (6) 2.1.3 根据载流子参与导电情况之不同，开关器件又可分为单极型器件、双极型器 件和复合型器件。 (6) 2.2 DC-DC变换器 (7) 2.2.1主要内容： (7) 2.2.2直流-直流变换器的控制 (7) 2.3 DC-AC变换器（无源逆变电路） (8) 2.3.1电压型变换器 (8) 2.3.2电流型变换器 (8) 2.3.3脉宽调制(PWM)变换器 (9) 2.4 AC-DC变换器（整流和有源逆变电路） (9) 2.4.1简介 (9) 2.4.2工作原理 (9) 2.5 AC-AC变换器 (10) 2.5.1 简介 (10) 2.5.2 分类 (10) 2.6 软开关变换器 (10) 2.6.1分类 (10) 2.6.2 重点 (10) 总结 (11) 参考文献 (11) 摘要：电力电子技术是在电子、电力与控制技术上发展起来的一门新兴交 叉学科，被国际电工委员会（IEC）命名为电力电子学（Power Electronics）或称为电力电子技术。近20年来，电力电子技术已渗透到国民经济各领域，并取得了迅速的发展。作为电气工程及其自动化、工业自动化或相关专业的一门重要基础课，电力电子技术课程讲述了电力电子器件、电力电子电路及变流技术的基本理论、基本概念和基本分析方法，为后续专业课程的学习和电力电子技术的研究与应用打下良好的基础。 关键词：电力电子技术控制技术自动化电力电子器件 Abstract: Power electronic technology is in Electronics, electric Power and control technology developed on an emerging interdisciplinary, is the international electrotechnical commission (IEC) named Power Electronics (Power Electronics) or called Power electronic technology. Nearly 20 years, power electronic technology has penetrated into every field of national economy, and have achieved rapid development. As electrical engineering and automation, industrial automation or related professional one important courses, power electronic technology course about power electronics device, power electronic circuits, the basic theory of converter technology, the basic concept and basic analysis for subsequent specialized course of study and power electronic technology research and application lay a good foundation. Keywords:Power electronic technology control technology automation power electronics device 作业1 指出常用器件可达的功率与频率能力 SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz) 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：*100A=150A 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件 正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态 损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业2 简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度 及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压. MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决 增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗 简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。 过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。 过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器 思考判断题1 开关器件 主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+). 按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按频率能力比较是SCR 第一章作业 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I1、I2、I3。 解：（a） (b) (c) 第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝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u2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u2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u2的一个周期里，以下方程均成立： 考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图： 当α＝60°时，在u2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u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立： 考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得： 其平均值为 此时u d与i d的波形如下图： 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 ；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 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 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a 相同时，对于电阻 填空题 电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术 3个部分。 现代电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件三类。 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种。 晶闸管的外形大致有塑封形、平板型和螺栓形三种。 晶闸管额定电流与有效值电流的关系 IT=1.57IT(AV)。 双向晶闸管的门极控制方式有两种：移向触发和过零触发。 2.判断题 （×）1）普通晶闸管内部有两个PN结。 （×）2）普通晶闸管外部有3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，晶闸管就会导通。 （×）7）加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。 3.选择题 1）在型号KP100-10G中，数字10表示（ C ）。 A、额定电压为10V B、额定电流为10A C、额定电压为1000V D、额定电流为100A 2)晶闸管内部有（ C ）PN结。 A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 3）晶闸管的3个引出电极分别是（ B ） A、阳极、阴极、栅极 B、阳极、阴极、门极 C、栅极、漏极、源极 D、发射极、基极、集电极 4）普通晶闸管的额定通态电流是用（ A ）表示。 A、流过晶闸管的平均电流 B、直流输出平均电流 C、整流输出电流有效值 D、交流有效值 5）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（ B ）A、导通状态 B、关断状态 C、饱和状态 D、不定 6）处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作（ C ）处理才能使其开通。 A、并联一电容 B、串联一电感 C、加正向触发电压 D、加反向触发电压 7）在晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ） A、阳极电流 B、门极电流 C、阳极电流与门极电流之差 D、阳极电流与门极电流之和 填空题 典型的全控型器件主要有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双型晶体管四种。 某半导体器件的型号为KP50-7，其中KP表示该器件的名称为反向阻断晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压700V。 《电力电子技术》习题及解答 第1章思考题与习题 晶闸管的导通条件是什么导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（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。 晶闸管的关断条件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。 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和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，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 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。 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 +=。 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。 请简述光控晶闸管的有关特征。 答：光控晶闸管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。 型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题所示电路中是否合理，为什么(暂不考虑电压电流裕量) 图题 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。 电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽 目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1M a t l a b仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生 电力电子技术习题集 习题一 1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断 的条件是什么，如何实现？ 3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？ 4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电 流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少？ (f) 图1-30 习题1-4附图 5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽 度至少要多宽？图中，E =50V ；L =0.5H ；R =0.5?; I L =50mA （擎住电流）。 图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图 6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以？ 7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？ 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。 9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻 有何关系以及栅极电阻的作用。 10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么？实际使用时如何提高MOSFET 的功率容 量？ 习题二 1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5?，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。 2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、 i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4Ω，电源电 压U2=220V，α=π/3，求： (1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流； (2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值； (3) 流过续流二极管的电流有效值。 6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？ 如果不是，它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=220V，试计算负载电流I d， 并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ?，L值极大，当α＝60°，试求： （1）作出u d、i d和i VT1的波形； （2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值 I VT； （3）求电源侧的功率因数； （4）估算晶闸管的电压电流定额。 9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ?，L＝∞，U2＝220V，X B=0.3 ?，求U d、I d、 I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。 10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=1.2Ω、U2=200V、E M= -300V，电动机负载处于 发电制动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角β。 13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ?，L＝∞，U2＝220V，L B=1mH，当 E M＝－400V，β＝60°时求U d、I d和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少？电力电子技术课后习题全部答案解析
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