电力电子技术第四章

第2章 整流电路

1. 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：tUtiLsin2dd2d

考虑到初始条件：当t＝0时id＝0可解方程得：

)cos1(22dtLUi 202d)(d)cos1(221ttLUI=LU22=22.51(A)

ud与id的波形如下图：

02tu202tud02tid

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：tUtiLsin2dd2d

考虑初始条件：当t＝60时id＝0可解方程得：)cos21(22dtLUi

其平均值为：)(d)cos21(2213532dttLUI=LU222=11.25(A)

此时ud与id的波形如下图：

tudid++ttu20++

5． 解：②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为

1Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)

Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)

I2＝Id ＝9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2＝1002＝141.4（V）

流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id ∕2＝6.36（A）

故晶闸管的额定电压为：UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）

晶闸管的额定电流为：IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）

晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

52 项目三 开关电源的组装与调试

【学习目标】

1．掌握开关电源主要器件（大功率晶体管GTR、功率场效应晶体管MOSFET）的工作原理和特性。

2．掌握DC/DC变换电路的基本概念和工作原理。

3．熟悉PC主机开关电源典型故障现象及检修方法。

4. 制作一个单端反激式开关电源。

实例 开关电源电路

开关电源是一种高效率、高可靠性、小型化、轻型化的稳压电源，是电子设备的主流电源。广泛应用于生活、生产、军事等各个领域。各种计算机设备、彩色电视机等家用电器等都大量采用了开关电源。图3-1是常见的PC主机开关电源。

图3-1 PC主机开关电源

PC主机开关电源的基本作用就是将交流电网的电能转换为适合各个配件使用的低压直流电供给整机使用。一般有四路输出，分别是+5V、-5V、+12V、-12V。

开关电源的原理框图如图3-2所示，输入交流电，经过滤波，再由整流桥整流后输出高压直流电，然后由功率开关电路将直流电压变成连续的脉冲，再经变压器隔离降压及输出滤波后变为低压的直流电。开关电路的导通与截止由PWM控制电路发出的驱动信号控制。

PWM驱动电路在提供开关管驱动信号的同时，还要实现输出电压稳定的调节、对电源负载提供保护。为此设有检测放大电路、过电流保护及过电压保护等环节。通过自动调节开关管导通时间的比例（占空比）来实现。

图3－2 开关电源的原理框图。

由高压直流到低压多路直流的电路称DC/DC变换，是开关电源的核心技术。图3－3为PC主机开关电源电路原理图。

53 图3－3 PC主机开关电源电路原理图

54 课题一 全控型电力电子器件

在开关电源中使用的开关器件有许多如：场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT，在小功率开关电源上也使用大功率晶体管GTR，本实例中使用的是GTR，这些都属于全控型电力电子器件，本项目中介绍GTR和MOSFET两种器件，IGBT在项目四中介绍。

第4章直流-交流变换器习题及答案

第1部分:填空题

1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。

2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。

3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。

4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。

5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。

6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为

__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。

7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。

8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔

__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有

___3_____个桥臂导通。

1 电力电子技术试题（第四章）

一、 填空题

1、GTO的全称是 ，图形符号为 ；GTR的全称是 ，图形符号为 ；P-MOSFET的全称是 ，图形符号为 ；IGBT的全称是 ，图形符号为 。

33、门极可关断晶闸管、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘门极晶体管。

2、GTO的关断是靠门极加 出现门极 来实现的。

33、负信号、反向电流。

3、大功率晶体管简称 ，通常指耗散功率 以上的晶体管。

34、GTR、1W。

4、功率场效应管是一种性能优良的电子器件，缺点是 和 。

35、电流不够大、耐压不够高。

二、判断题 对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分）

1、大功率晶体管的放大倍数β都比较低。 （√）

2、工作温度升高，会导致GTR的寿命减短。 （√）

3、使用大功率晶体管时，必须要注意“二次击穿”问题。 （√）

4、同一支可关断晶闸管的门极开通电流和关断电流是一样大的。 （×）

5、电力晶体管的外部电极也是：集电极、基极和发射极。 （√）

6、实际使用电力晶体管时，必须要有电压电流缓冲保护措施。 （√）

7、同一支可关断晶闸管的门极开通电流比关断电流大。 （×）

8、电力场效应晶体管属于电流型控制元件。 （×）

9、绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。（√）

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、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（ ）。