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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。
第一章 电力电子器件1、电力电子器件一般工作在( 开关状态 ) 。
2、按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类： ( 半控型器件)、(全控型器件)、(不可控器件)。
3、半控型电力电子器件控制极只能控制器件的（ 导通 ），而不能控制器件的( 关断 )4、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)5、晶闸管的三极为( 阳极 )、 ( 阴极 )、( 门极 )。
6、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有( 螺栓型 )与( 平板型 )。
7、晶闸管一般工作在( 开关 )状态。
晶闸管由( 四 )层半导体构成；有( 3 )个PN 结。
8、晶闸管的电气符号是A AG G K Kb)c)a)A GK K G A P 1N 1P 2N 2J 1J 2J 3 。
9、晶闸管导通的条件是在 ( 阳 )极加正向电压，在 ( 门 )极加正向触发电压。
10、给晶闸管阳极加上一定的( 正向 )电压；在门极加上( 正向门极 )电压，并形成足够的( 门极触发 )电流，晶闸管才能导通。
11、晶闸管的非正常导通方式有 ( 硬导通 ) 和 ( 误导通 ) 两种。
12、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于( 擎住 )电流之前，如去掉( 触发 )脉冲，晶闸管又会关断。
13、要使晶闸管重新关断，必须将（ 阳极 ）电流减小到低于（ 维持 ）电流。
14、同一晶闸管，维持电流I H 与掣住电流I L 在数值大小上有I L ( 大于 )I H 。
15、晶闸管的额定电流是指（ 平均 ）值；。
16、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流I T 等于（ 1.57 ）倍I T （AV ），如果I T （AV ）=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。
17、型号为KP100-8的晶闸管表示其额定电压为 ( 800 ) 伏额定有效电流为( 100 ) 安。
第一章电力电子器件重点和难点：一、电力二极管特性静态特性主要是指其伏安特性，而动态特性是由于结电容的存在，电力二极管在零偏置、正向偏置和反向偏置者三种状态之间转换的时候，必然要要经历一个过渡过程，在这些过渡过程中，PN结的一些区域是需要一定的时间来调整其带电的状态，因而其电压－电流特性不能用通常所说的伏安特性来描述，而是随时间变化的；电力二极管的正向平均电流是指其长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下其允许流过的最大公频正旋半波电流的平均值；电力二极管的正向压降是指在指定的温度下，流过某一指定的稳定正向电流时对应的正向压降。
二、晶闸管的工作原理参见教材P16，当对晶闸管施以正向电压且门极有电流注入则导通，当对其施以反相电压时晶闸管截止，而把正向电压改为反向电压或使的流过晶闸管的电流降低到接近与零的某一个数值时晶闸管关断。
三、MOSFET、IGBT的工作原理1、电力MOSFET的工作原理（1）截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
（2）导电：在栅源极间加正电压U GS,当U GS大于U T时，P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
2、IGBT的结构和工作原理（1）三端器件：栅极G、集电极C和发射极E（2）驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压u GE 决定。
导通：u GE大于开启电压U＝GE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。
通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。
关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。
四、电力二极管工作原理电力二极管工作原理与信息电子电路中的二极管的工作原理时一样的，都是以半导体PN结为基础的，电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
（第一章电力电子器件）电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
电力电子器件——可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
主电路——在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
半导体器件采用的主要材料是硅【电力电子器件的特征】1处理电功率的能力非常大，一般远大于处理信息的电子器件。
2电力电子器件一般都工作在开关状态。
3电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制和驱动。
4电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
电力电子系统：由控制电路、保护电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
【电力电子器件的分类】1)按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为三类：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。
例：晶闸管全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。
如IGBT、Power MOSFET、GTO、BJT。
不可控器件——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路。
如电力二极管。
2)按照驱动电路信号的性质，可分为两类：电流驱动型,电压驱动型【电力二极管】PN结的单向导电性就是二极管的基本原理静态特性——主要是指其伏安特性动态特性——由于结电容的存在，电力二极管在通态与断态之间转换时，需经历一个过渡过程。
在此过渡过程中，其电压-电流特性随时间而变化，这就是电力二极管的动态特性，且专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
正向平均电流I F(AV)：即额定电流，指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
正向平均电流I F(AV)的对应的有效值为1.57I F(AV) 【晶闸管】内部结构: 是PNPN四层半导体结构。
P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。
四个区形成三个PN结：J1、J2、J3。
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)122(2Im )(sin Im 214≈+Π=Π∫ΠΠt ω I1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈Π+=Π∫ΠΠwt d t ϖ b) Id2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=Π∫ΠΠwt d t ϖ I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈Π+=Π∫ΠΠwt d t ϖ c) Id3=∫Π=Π20Im 41)(Im 21t d ω I3=Im 21)(Im 21202=Π∫Πt d ω 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≈≈IA, Id1≈0.2717Im1≈89.48Ab) Im2,90.2326741.0A I≈≈ Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈c) Im3=2I=314 Id3=5.783Im 41=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。
电力电子技术试题（第一章）一、填空题1、普通晶闸管内部有 PN结,，外部有三个电极，分别是极极和极。
1、三个、阳极A、阴极K、门极G。
2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。
2、正向、触发。
3、、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。
3、阻断、导通、阻断。
4、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为，50表示，7表示。
4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压700V。
5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
5、维持电流。
6、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。
6、减小。
7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。
7、电阻、电感、反电动势。
8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。
8、减小、并接、续流二极管。
9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。
要求管子的额定电流值要些。
9、小、脉冲、小、大。
10、单结晶体管的内部一共有个PN结，外部一共有3个电极，它们分别是极、极和极。
10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。
11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电压时就截止。
11、峰点、谷点。
12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发，才能得到稳定的直流电压。
12、同步、时刻。
13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。
13、正弦波、锯齿波。
14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。
14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。
15、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。
15、关断过电压。
16、为了防止雷电对晶闸管的损坏，可在整流变压器的一次线圈两端并接一个或。
16、硒堆、压敏电阻。
16、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫。
16、快速熔断器。
二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分）1、普通晶闸管内部有两个PN结。
（×）2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。
（×）3、型号为KP50—7的半导体器件，是一个额定电流为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，晶闸管也会导通。
（√）7、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。
（×）8、单向半控桥可控整流电路中，两只晶闸管采用的是“共阳”接法。
（×）9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。
（×）10、增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。
（×）11、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。
（√）12、为防止“关断过电压”损坏晶闸管，可在管子两端并接压敏电阻。
（×）13、雷击过电压可以用RC吸收回路来抑制。
（×）14、硒堆发生过电压击穿后就不能再使用了。
（×）15、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。
（√）16、为防止过电流，只须在晶闸管电路中接入快速熔断器即可。
（×）17、快速熔断器必须与其它过电流保护措施同时使用。
（√）18、晶闸管并联使用须采取“均压措施”。
（×）22、在电路中接入单结晶体管时，若把b1、b2接反了，就会烧坏管子。
（×）23、单结晶体管组成的触发电路也可以用在双向晶闸管电路中。
（√）24、单结晶体管组成的触发电路输出的脉冲比较窄。
（√）25、单结晶体管组成的触发电路不能很好地满足电感性或反电动势负载的要求。
（√）三、单项选择题把正确答案的番号填在括号内（每小题1分，共10分）1、晶闸管内部有（C）PN结。
A 一个，B 二个，C 三个，D 四个2、单结晶体管内部有（A）个PN结。
A 一个，B 二个，C 三个，D 四个3、晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（B）。
A 不变，B 增大，C 减小。
4、单相半波可控整流电路输出直流电压的平均值等于整流前交流电压的（）倍。
A 1，B 0.5，C 0.45，D 0.9.5、单相桥式可控整流电路输出直流电压的平均值等于整流前交流电压的（）倍。
A 1，B 0.5，C 0.45，D 0.9.7、为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入（B）。
A 三极管，B 续流二极管，C 保险丝。
8、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于（C）负载。
A 电阻性，B 电感性，C 反电动势。
9、直流电动机由晶闸管供电与由直流发电机供电相比较，其机械特性（C）。
A 一样，B 要硬一些，C 要软一些。
10、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路适用于（A）负载。
A 大电流，B 高电压，C 电动机。
11、晶闸管在电路中的门极正向偏压（B）愈好。
A 愈大，B 愈小，C 不变12、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C）。
A 分流，B 降压，C 过电压保护，D 过电流保护。
13、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（C）。
A 分流，B 降压，C 过电压保护，D 过电流保护。
14、变压器一次侧接入压敏电阻的目的是为了防止（C）对晶闸管的损坏。
A 关断过电压，B 交流侧操作过电压，C 交流侧浪涌。
15、晶闸管变流装置的功率因数比较（B）。
A 高，B 低，C 好。
16、晶闸管变流器接直流电动机的拖动系统中，当电动机在轻载状况下，电枢电流较小时，变流器输出电流是（B）的。
A 连续，B 断续，C 不变。
18、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（C）来表示的。
A 有效值B 最大赛值C 平均值20、普通的单相半控桥可整流装置中一共用了（A）晶闸管。
A 一只，B 二只，C 三只，D 四只。
四、问答题（每小题6分，共计24分）答：电力电子变流技术现在一般都应用在可控整流、有源逆变、交流调压、逆变器（变频器）、直流斩波和无触点功率静态开关等几个方面。
1、晶闸管的正常导通条件是什么？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？答：当晶闸管阳极上加有正向电压的同时，在门极上施加适当的触发电压，晶闸管就正常导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断。
只要让加在晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。
2、对晶闸管的触发电路有哪些要求？答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。
3、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。
另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。
此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。
严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。
4、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。
5、一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发？答：为了防止晶闸管误导通，①晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线，而且金属屏蔽层应接“地”；②控制电路的走线应远离主电路，同时尽可能避开会产生干扰的器件；③触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。
同步变压器也应采用有静电屏蔽的，必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节，以消除电网高频干扰；④应选用触发电流稍大的晶闸管；⑤在晶闸管的门极与阴极之间并接0.01μF ～0.1μF 的小电容，可以有效地吸收高频干扰；⑥采用触发电流大的晶闸管。
7、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。
其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。
8、对晶闸管的触发电路有哪些要求？计算题 （每小题10分，共计20分）1、 单相半波可控整流电路，电阻性负载。
要求输出的直流平均电压为50～92V 之间连续可调，最大输出直流电流为30A ，由交流220V 供电，求①晶闸管控制角应有的调整范围为多少？②选择晶闸管的型号规格（安全余量取2倍，dTI I =1.66）。
解：① 单向半波可控整流电路的U L =0.45U 221αCOS +当U L =50V 时COS α=20452U U L —1=220045502⨯⨯—1≈0 则α=90° 当U L =92V 时 COS α=20452U U L —1=220045922⨯⨯—1=0.87 则α=30°∴控制角α的调整范围应为0～90° ②由dTI I =1.66知 I=1.66I d =1.66×30=50A 为最大值∴ I T(AV)=2×57.1TM I =2×57.150=64A 取100A又 U yn =2U TM =2×2×220=624V 取700V晶闸管的型号为：KP100-7。
2、 一台由220V 供电的自动恒温功率为1kW 的电炉，采用单相半控桥整流电路。
通过计算选择晶闸管和续流二极管的型号。
解：电炉电阻丝的电阻R d =dP U 22=1000220220⨯≈48Ω当α=0°时晶闸管与整流管的电流有效值才最大为 I Tm =I Dm =RdU 2παπαπ2241-+SIn =48220πππ200241-+⨯=3.2A 选择晶闸管和整流管的型号I T(AV)=(1.5～2)57.1Tm I =(1.5～2)57.12.3=34A取5A(电流系列值)U Tn =(2～3)U TM =(2～3)2×220=625～936V所以，晶闸管的型号为KP5-8 同理，整流管的型号为ZP5-83、 单相半波可控整流电路中，已知变压器次级U 2=220V ，晶闸管控制角α=45°，负载R L =10Ω。
计算负载两端的直流电压平均值、负载中电流平均值和每只晶闸管流过的电流平均值。
