电力电子技术课后答案

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

ϖπ

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 ππϖ=+=∏⎰

2I 24

21

31(sin )()0.67242m

m m I I t d wt I π

π

ϖπ

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

过的平均电流和应的电流最大值各为多少? 解：由上题计算结果知：

（额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A ） a)

()11

1.57 1.57*100

58.8()1.5 1.5*1.78

T AV d f I I A K =

=

=

11/58.8/0.27217.78()m d f I I K A ===

b)

()22

1.57 1.57*100

84.4()1.5 1.5*1.24

T AV d f I I A K =

=

=

222/84.4/0.54156.30()m d f I I K A ===

c)

()33

1.57 1.57*100

52.3()1.5 1.5*2

T AV d f I I A K =

=

=

323/52.3/0.25209.2()m d f I I K A ===

2.5.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。1

21＞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不同：

l) 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21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+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。

2.11使用Power MOSFET 应该注意什么问题？.如何防止其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。 2.12 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

第三章

3.1 具有续流二极管的单相半波相控整流电路，

2

220,7.5,

U V R

==ΩL值极大，当控制角α为30︒和60︒时，要求：

1)作出

2

,,

d d

u i i的波形；

2)计算整流输出平均电压

d

U、输出电流

d

I、变压器二次测电流有效值

2

I；

3)计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值；

4)考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：30

α=︒时：

1)

2

,,

d d

u i i的波形如下页所示。

2）整流输出平均电压

d

U

2

d2

2

1

sin td t(1cos)

22

1cos1cos30

0.450.45*220*92.37()

22

U

U V

π

α

ωωα

ππ

α

==+

++︒

===

⎰