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电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)+-U ce E R c R b u bQ i cu bei b i bu beU ce =0U ce ＞1Vi cu 0E c R cE c(I b )I b 4＞I b 3＞I b 2＞I b 1截止区放大区饱和区(a)(b)(c)I b =0解：30)1(=β取Ω=⎪⎭⎫⎝⎛===-=-=====-=-==8.2603.05.855.110603.03009.1809.1811.12000.1b b bS b b b bes b b CSbs C CES C CSCES R R i i ODF R R U U i Ai i A R U E ，i U β时W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809.18)2(=⨯===⎪⎭⎫ ⎝⎛==β强制电流增益8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。
如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。
解：E，U S DS=接地设A R U E R U E S DS S DS 202211=-+-（1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R202.033.05.2=-+-E E V E 2.5= A I A I D D 11,921==AI I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I>（2）5.021==S S R R205.035.05.2=-+-E E 75.7=EA I A I D D 5.9,5.1021==AI I D D 112=-漏极电流差，21D D I I>补充题：①IGBT 的SOA 构成？答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。
电力电子技术课后题答案第一章1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
答案1.2 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。
若采用高频电力变换器对荧光灯供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3～5倍、可节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。
第八章习题参考答案作业可选：8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.7、8.118.1试采用按钮、刀开关、接触器等低压电器，画出笼型电动机点动、连续运行的混合控制线路。
解答：SB1为停止按钮；SB2连续运行按钮；SB3为点动按钮。
8.2什么是失压、欠压保护?利用哪些电器电路可以实现失压、欠压保护?解答：欠压是指电路电压没有达到额定值，失压是电路中没有了电压。
接触器就是最常用的失压、欠压保护电器，现在针对电气还有一种新产品自复式过欠压保护器，是个独立的电气元件。
有的断路器可以增加过欠压附件，但是不是所有的断路器厂家都有此附件。
8.3自动空气断路器有什么功能和特点？解答：空气断路器也叫自动开关或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。
是常用的多性能低压保护电器。
自动空气断路器的结构形式很多。
见一般原理图（图8.1.3）。
正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。
欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。
电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。
8.4题8.4图所示控制电路，问线路能否实现正常的起动和停止?若不能，请改正之。
题8.4图解答：能实现正常起动和停止控制的是：（d）图，KM1的起动按钮是SB2，停止按钮是SB1；KM2的起动按钮是SB3，停止按钮是SB2。
8.5试设计可从两处操作的对一台电动机实现连续运转和点动工作的电路。
解答：SB1、SB2为停止按钮，SB3、SB4为连续运行按钮，SB5为点动按钮。
8.6在题图8.6电动机可逆运转控制电路中，已采用了按钮的机械互锁，为什么还要采用电气互锁?当出现两种互锁触点接错，电路将出现什么现象。
题8.6图8.7时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思？解答：通电延时常开触点；通电延时常闭触点；断电延时常开触点；断电延时常闭触点。
第一章第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 VI <=Ω=250100，所以不合理。
电力电子技术课后答案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？如何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 ，与它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。
题图2.1 晶闸管导电波形解： a) 1d I =412sin()(1)0.2722m m m I I t I ππωππ=+≈⎰1I 24131(sin )()0.482242m m m I I t d wt I ππϖππ=+≈⎰ 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I ===b) 2d I =412sin ()(1)0.5422m m m I I td wt I ππϖ=+=∏⎰ 2I 242131(sin )()0.67242mm m I I t d wt I ππϖππ=+≈⎰ 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I ===c) 3d I =2011()24m m I d t I πωπ=⎰3I 22011()22m m I d t I πωπ=⎰333/0.5/0.252f d m m K I I I I ===2.4. 假如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，问其同意通过的平均电流与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，同意的电流有效值I=157A ） a)()111.57 1.57*10058.8()1.5 1.5*1.78T AV d f I I A K ===11/58.8/0.27217.78()m d f I I K A ===b)()221.57 1.57*10084.4()1.5 1.5*1.24T AV d f I I A K ===222/84.4/0.54156.30()m d f I I K A ===c)()331.57 1.57*10052.3()1.5 1.5*2T AV d f I I A K ===323/52.3/0.25209.2()m d f I I K A ===2.5.GTO 与普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能? 答：GTO 与普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2与N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α与2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通 的条件。
电力电子技术课后部分习题参考答案1电力电子技术部分复习题参考答案一、略二、图1所示的单相桥式整流电路中，V U 2202=、触发角°=30a ，负载为阻感负载，电感L 的值极大，W =5R 。
1、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、变压器副边电流2i 的波形；2、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值3、计算晶闸管的电流有效值。
VT1VT2VT4VT3udi du RL1u 2i图1 答案：答案：1．波形绘制．波形绘制du2 2．电路参数计算）．电路参数计算）)(47.17130cos 2209.0cos 9.02V U U d =°´´=××=a)(29.34547171A RU I d d ===78.022047.171222===××=U U I U I U d d d l3 3．电路参数计算．电路参数计算 )(25.242A I I d T ==三、图2所示的三相半波可控电路中，相电压V U 2202=、触发角°=30a ，反电动势V E 30=，电感L 的值极大，W =15R 。
1 1、计算输出电压、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值、的平均值、a a 相的电流a i 的有效值；2 2、绘制输出电压、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、a 相的电流a i 的波形的波形b a cVT1VT2VT3di R LEai du T图2答案：答案： 1．电路参数计算)(91.22230cos 22017.1cos 17.12V U U d =°´´=××=a)(86.12153091.222A RE U I d d =-=-=)(43.7386.123A I I d a ===2．波形绘制四、三相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，已知：负载电阻W =1R ，电感=µd L ，相电压V U 2202=，mH L B 1=，当反电动势V E 400=，控制角α=120=120°或逆变角β°或逆变角β°或逆变角β=60=60=60°时，°时，请计算输出电压平均值d U 、输出电流平均值d I 和换相重叠角g 。
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII补充题：SOA 的构成？答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。
1) 集电极最大允许电流I eM2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM3) 最大允许漏极电流I DM8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。
R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。
如果U CES =1.0V 和U BES =1.5V 。
求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。
c截止区饱和区(a)(b)(c)解：30)1(=β取Ω=⎪⎭⎫⎝⎛===-=-=====-=-==8.2603.05.855.110603.03009.1809.1811.12000.1b b bS b b b bes b b CSbs C CES C CSCES R R i i ODF R R U U i Ai i A R U E ，i U β时W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809.18)2(=⨯===⎪⎭⎫⎝⎛==β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。
如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。
解：E ，U S DS=接地设A R U E R U E S DS S DS 202211=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.033.05.2=-+-E E V E 2.5=A I A I D D 11,921==A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I >（2）5.021==S S R R 205.035.05.2=-+-E E 75.7=EA I A I D D 5.9,5.1021==A I I D D 112=-漏极电流差，21D D I I >补充题：①IGBT 的SOA 构成？答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。
由于IGBT 含有GTR 的特性，在某些情况下也会出现二次击穿的问题。
②何为掣住效应，有何措施避免？答：当集电极电流在到一定程度，R b 上的压降使NPN 晶体管导通，从而进入正反馈状态而失去控制作用，成为晶闸管状态，这就是所谓掣住效应或栓锁效应。
针对掣住效应的原因，有两种措施：①在关断时，IGBT 由导通转为截止，受到重加集电极电压上升率的限制。
过大的电压上升率会引起掣住效应。
措施：仔细设计缓冲电路，降低集电极电压上升率tu d d 。
②在导通期间，负载发生短路，IGBT 的集电极电流急剧增大，如不加限制，就可能进入掣住状态。
措施：设计保护检测电路，检测集电极电压，若其升高，则减小U GE ，抬高U CE ，从而降低I C 。
③拖尾现象如何产生？答：IGBT 有两种载流子参与导电，少数载流子需要复合时间IGBT 的开关速度就变慢了。
同时，在关断时不能用加反向电压强迫少数载流子加快复合来缩短开关时间，少数载流子消失由少子寿命决定，这就出现IGBT 特有的关断时电流拖尾现象。
9-1降压式变换器电路如图，输入电压为27V ±10%，输出电压为15V ，最大输出功率为120W ，最小输出功率为10W 。
若工作频率为30kHz ，求（1）占空度变化范围；（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值；（3）当输出纹波电压ΔU 0=100mV 时滤波电容值；（4）电感临界连续电流为4A 时电感量，及最小输出时的占空度；（5）如线圈电阻为0.2Ω，在最低输入电压，最大功率输出时最大占空度和效率。
解：（1）iU U D 0=%7.61~%5.50:%5.501.12715%7.61%902715max 0min min 0max 的范围D U U D U U D i i =⨯===⨯==（2）00I U P =，00U P I =A U P I A U P I 67.03215108151200min min00max max 0=======A I I G 32min 0==)1(2D D LTU I i G -=0min0min 0min(1)2(1)(1)22i Oo U TD D L I U D D U D D fI fI -=--==()min 0min33(1)21510.5050.1851022301030.1856o U D I H mH--=⨯-==⨯⨯⨯⨯=（3）Ci U Lf D D U C ∆-=28)1(Ci i iU Lf U U U U U ∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20081，%11027max ⨯=i i U U 取FmFμ6.550556.0101001030101856.08%11027151153623==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯-=-- （4）A I G 4= )1(2D D LTU I i G -=G i I D TD U L 2)1(-=，maxmin i U U D D =取mH031.030421.12715115=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=时A I W P 32,1000==，3.249.027min =⨯=i U()2max 0min 0411D I I U U G i +=()0max 0024U U I U I D i G -=()()0823.0153.2423.2410031.0103015328433000=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-U U L TU i i287.0=D（5）Ω=2.0R ，V U i 3.249.027=⨯=，W P 1200=，A I 8151200==68.03.2482.01500=⨯+=+=i U RI U D%4.9082.0120120200=⨯+=+=损P P P y9-2升压式变换器另外两种接法如图9-2(a)，晶体管工作在工关状态，电感电流连续，占空度为D ，求10U U 。
i t解：Q 导通时，ONL T iL t i L Ui 1111d d ∆==11L UiT i ON=∆Q 关断时，OFFL T iL t i LU Ui ∆==-d d 0OFF T Li 02=∆ i1max×N1=i2max×(N1+N2) I1min×N1=i2×(N1+N2)12112N N N i i +=∆∆又 ()221211N N N L L += 可得：DDN N D N D D N N D D N N N U U i -•+-=-+=+-+=112111)1(21111210解法2： （磁通平衡，伏秒面积相等） Qon 时， 0111onT i on i U U dt DT N N ∆Φ==⎰ Qoff 时，012121()(1)Toffo i off o i U U U U dt D T N N N N -∆Φ=-=-++⎰on off ∆Φ=∆Φ112(1)i o iU U U DT D T N N N -=-+ 12112()(1)11o i i o i U U N N DU N D U N N D U N N D-+=-+∴=-升压式变换器另外两种接法如图9-2(b)，晶体管工作在工关状态，电感电流连续，占空度为D ，求10U U 。
解：Q 导通时，ONL T iL t i L Ui 1111d d ∆==11L UiT i ON=∆ Q 关断时，OFFL T iL t i L U Ui ∆==-d d 0OFF T LU Ui i 02-=∆ i1max×(N1+N2)=i2max×N1 i1×(N1+N2)=i2×N1且221(12)21L L L L L += 即得：11121o i U N DU N N D=•++-9-3升压式变换器等效电路如图9-13，输入电压27V ±10%，输出电压45V ，输出功率750W ，假定效率95%，若电感和晶体管导附加等效电阻0.05Ω，（1）求最大占空度；（2）如要求输出60V ，是否可能为什么解：V U i 7.297.227max =+= V U i 3.249.027min =⨯=A U P Ii i 5.323.24%95750min 0=⨯==η min max i U D 对应，DRI Ui U i--=10 的情况： 455.3205.03.2410max ⨯-=-=-U RI Ui D i496.0max =D时V U 600=，605.3205.03.24601⨯-=-=-i RI Ui D1%2.62622.0<==D∴可能输出60V9-5单端反激变换器采用如图9-5所示电路，两个晶体管同时开关。
问该电路与图9-15有何异同，比较两个电路的特点。
如果题图9-5所示电路为正激式，如果输出电容改为图9-22(a)的滤波电路，请与图9-22电路比较各有什么异同。
答：与图9-15相比相同点：均能输出稳定电压U0，均可作开压变换器。
不同点：图9-15通过增加Ii，使Pi增大，补偿输入功率稳定U0，而9-5则通过大电感变压器稳定U0。
与图9-22(a)相比相同点：Q1Q2开通时工作情况与图9-22(a)Q通时工作情况相同。
不同点：9-22(a)通过复位线圈N3使磁通复位，而9-5通过D将能量返回电源使磁通复位。
9-7 推挽电路（9-23(a)）输出接桥式整流成为一个直流-直流变换器，如要求输出电压24V，负载电阻为R=0.4Ω，晶体管和二极管通态压降分别为1.2V 和1V，匝比n=N1/N2=0.5。
求：（1）平均输入电流Ii（2）效率；（3）晶体管平均电流；（4）晶体管峰值电流；（5）晶体管有效值电流； （6）晶体管承受的峰值电压，忽略变压器损耗。
图9-23 推挽功率电路解：（1）输出电流：A I 604.0240== A nI Ii 304.0245.00=⨯== （2）V U U U D o 261*22422=+=+=V V U N N U 52265.012121=⋅== V V V U U U Q i 2.532.1521=+=+= 输出功率：W R U P O O 14404.02422=== 输入功率：W I U P i i i 159630*2.53===%23.9015961440%100==⨯=i o P P η（3）A Ii I Q 15302121=⨯==（4）A I QP 30= （5）A Ii I Q 2.21302121=⨯==有效值（6）V U U U Ui U U U Uce Q i Q i i 2.1052.12.53*22)(1=-=-=-+=+= 补充题：理想BOOST 变换器如图，输入电压ui=120V ±20%，输出电压为270V ，输出功率为30W~300W ，工作频率为150kHz ，电感电流连续。
