袁燕 电力电子技术习题答案

第一章电力电子器件1.1 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或者U AK >0且U GK>01.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。

解：a) I d1=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) I d2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) I d3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) I m135.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ c) I m3=2I=314I d3=5.78413=m I1.5.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。

第2章整流电路2.2图2-8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:晶闸管承受的最大反向电压为22U2;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问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。

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22U2。

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：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；(π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。

对于电感负载：(α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等；(απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。

可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。

2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，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：①Ud 、Id、和I2的波形如下图：②输出平均电压Ud、电流I d 、变压器二次电流有效值I2分别为：Ud=0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97（V）Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=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=(2~3)×141.4=283~424(V)N具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

《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。

1.2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。

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。

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。

《电力电子技术》复习题一、填空题1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管______________；可关断晶闸管______________；功率场效应晶体管______________；绝缘栅双极型晶体管______________；2、晶闸管对触发脉冲的要求是______________、______________和______________。

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______________，输出电流波形为______________。

5、当温度降低时，晶闸管的触发电流会______________、正反向漏电流会______________ ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会______________、正反向漏电流会______________。

6、由晶闸管构成的逆变器换流方式有换流和换流。

7、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。

8、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK ；200表示表示，9表示。

9、单结晶体管产生的触发脉冲是脉冲；主要用于驱动功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为脉冲；可以触发功率的晶闸管。

10、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为；晶闸管的额定电流可选为。

11、在电流型逆变器中，输出电压波形为______________，输出电流波形为______________。

二、简答题1、使晶闸管导通的条件是什么？2、如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏?3、多相多重斩波电路有何优点?4、什么是TCR，什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？5、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？6、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？7、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？三、在降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值微大，E=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

电力电子技术习题解答(doc 35页)电力电子技术习题解答习题一1、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？晶闸管关断的条件是什么，如何实现？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压（U>0），并在门极施加触发电流AK>0）。

要使晶闸管由导通转为关断，可利用（UGK外加反向电压或由外电路作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

2、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？没有达到晶答：这是由于晶闸管的阳极电流IA闸管的擎住电流（I）就去掉了触发脉冲，这种L情况下，晶闸管将自动返回阻断状态。

在具体电路中，由于阳极电流上升到擎住电流需要一定的时间（主要由外电路结构决定），所以门极触发信号需要保证一定的宽度。

3、图1-32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各为多少？图1-32 习题3附图解：（a）额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则；平均值为：。

（b）为157A ，则2157222()mI A ≈； 平均值为：0.6366141.33()dbm II A =≈。

（c ）313sin()()0.47752dcm m m II t d t I I ππωωππ==≈⎰22331113(sin )()(1cos 2)()()0.6342238m c m m I I I t d t t d t I I πππππωωωωπππ=-=+⎰⎰额定电流100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A ，则157247.56()0.6342mI A =≈；平均值为：0.4775118.21()dcm II A =≈。

（d ）33113sin()()0.23872224m ddm m mI II t d t I I ππωωπππ===≈⎰22331113(sin )()(1cos 2)()()0.4485222238m d m m I I I t d t t d t I πππππωωωωπππ==-=+⎰⎰额定电流100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A ，则157350.06()0.4485mI A =≈；平均值为：0.238783.56()ddm II A =≈。

3 章 交流 - 直流变换电路 课后复习题第 1 部分：填空1. 阻 的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在 相半波可控整流 阻性 路中，晶 管控制角 α的最大移相范 是 0 ≤a ≤ 180 。

2. 阻感 的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，在 相半波可控整流 阻感 并 流二极管的 路中，晶 管控制角 α 的最大移相范 是 0 ≤ a ≤ 180，其承受的最大正反向 均 2U 2， 流二极管承受的最大反向2U 2（ U 2 相 有效 ）。

3. 相 式全控整流 路中， 阻 ，α 角移相范 0≤a ≤ 180 ，个晶 管所承受的最大正向 和反向 分2U 2 和2U 2； 阻感 ，α 角移相范 0 ≤a ≤ 90 ， 个晶 管所承受的最大正向 和反向 分 2U 2和2U 2 ； 反 ，欲使 阻上的 流不出 断 象，可在主 路中直流 出串 一个 平波电抗器 ( 大电感 ) 。

4. 相全控 反 路中，当控制角 α 大于不 角 ，晶 管的 通角 = 180 -2 ; 当控制角 小于不 角 ，晶 管的 通角 = 0 。

5. 从 入 出上看， 相 式全控整流 路的波形与 单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于 较低出 的 合。

6. 容 波 相不可控整流 阻 路中，空 ， 出 2U 2，随 加重 U d 逐 近于 0.9 U 2，通常 ， 取≥，此 出 U d≈1.2URC 1.5 ~2.5T(U 相 有效 ) 。

2 27. 阻性 三相半波可控整流 路中，晶 管所承受的最大正向U Fm 等于6U 2 ，晶 管控制角 α的最大移相范 是 0 ≤ a ≤ 90 ，使 流 的条件a ≤30(U 2 相 有效 )。

8.三相半波可控整流 路中的三个晶 管的触 脉冲相位按相序依次互差 120，当它 阻感 ， 的移相范 0 ≤ a ≤90 。

9.三相 式全控整流 路 阻 工作中，共阴极 中 于通 的晶 管 的 是电压最高 的相 ，而共阳极 中 于 通的晶 管 的是 电压最低的相 ； 种 路角的移相范 是0 ≤ a ≤ 120 ，u d 波形 的条件是≤ 60 。

班级姓名学号第2/9章电力电子器件课后复习题第1部分：填空题1. 电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。

2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制任务的电路。

3. 电力电子器件一般工作在开关状态。

4. 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。

5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件。

6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型和电压驱动型。

7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。

8. 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。

9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。

其反向恢复时间较长，一般在5μs以上。

10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在5μs以下。

11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。

12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论是否触发，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极正确触发情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。

要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。

13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。

选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。

14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。

晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。

对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的称为2~4 倍。

15.晶闸管的派生器件有：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。

16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。

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Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

解：a) Id1=I1=b) Id2=I2=c) Id3=I3=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、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IT(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) Im1A, Im2Id2c) Im3=2I=314 Id3=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和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。

电力电子技术课后习题答案(总25页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章 电力电子器件使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或者U AK >0且U GK >0维持晶闸管导通的条件是什么怎样才能使晶闸管由导通变为关断答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。

解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 214≈+=⎰πωπππtI 1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈+=⎰πϖπππwt d tb) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=⎰wt d t ππϖπI 2=Im6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈+=⎰πϖπππwt d tc) I d3=⎰=20Im 41)(Im 21πωπt dI 3=Im 21)(Im 21202=⎰t d ωππ.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 m135.3294767.0≈≈I A, ≈≈ I m2,90.2326741.0A I≈≈I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413 m I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。