电力电子基础1

第1章习题
第1部分：填空题
1.电力电子技术是使用__电力电子______器件对电能进行__变换和控制___的技术。

2. 电力电子技术是应用在__电力变换领域______ 的电子技术。

3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将__电压______、_电流_______、__频率______、_相位_______、_相数_______中的一项以上加以改变。

4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在_开关_______状态，这样才能降低___损耗_____。

5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：___电力电子器件制造_____________ 技术和_变流_______技术。

6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成___电力变换__________电路和对其进行控制的技术，以及构成_ 电力电子_______装置和__电力电子______系统的技术。

第2部分：简答题
1. 什么是电力电子技术？
答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？
答：电能变换电路在输入与输出之间将电能，电流，频率，相位，相数种的一相加以变换。

电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零，使用寿命长，而机械开关不能满足这些要求。

3. 电力电子变换电路包括哪几大类？
答：交流变直流-整流；直流变交流-逆变；直流变支路-斩波；交流变交流-交流调压或者变频。

电力电子技术复习资料填空题1. 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。

（1）2. 电力电子技术是应用在电力变换领域的电子技术。

（1）3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将电压、电流、频率、相位、相数的一项以上加以改变。

4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在开关状态，这样才能降低损耗。

5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：电力电子器件制造技术和变流技术。

6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构电力电子装置和电力电子系统的技术。

7. 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。

8.处理信息的电子器件一般工作于放大状态，而电力电子器件一般工作在开关状态。

9.主电路是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。

10.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。

11.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、半控器件、全控器件。

12. 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、电压驱动型。

13. 电力二极管的工作特性可概括为 单向导电性 。

14.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 。

15. 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。

16. 快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在 5μs 以下。

17.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在 10～40ns ns之间18.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L I 约为H I 的称为 2~4 倍。

一．1．电力电子技术通常可分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。

2．在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为矩形波。

3．PWM逆变电路的控制方法有计算法和调制法两种。

其中调制法又可以分为异步调制和同步调制两种。

4．为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态，当器件的工作频率较高时，开关损耗会成为主要的损耗。

5．单相桥式全控整流电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动 3 次。

6．在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，当它为常数时的调制方式称为同步调制。

7．有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量后送给电网的装置。

8．SPWM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到一系列幅值相等脉冲列来等效正弦波。

9．具有自关断能力的电力半导体器件称为全控型器件。

10．晶闸管的伏安特性指的是阳极电压和阳极电流的关系。

11．改变频率的电路称为变频电路，变频电路可以分为交交变频电路和交直交变电路两种类型，前者又称为直接变频电路，后者又称为间接变频电路。

12．三相桥式全控整流电路中带大电感负载，控制角α的范围是 0°到90°。

13．直流斩波电路是一种变换电路。

14．在单相半控桥式带电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是防止失控现象产生。

15．三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0°时，输出的负载电压平均值为2.34U2 。

16.单相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为________，三相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为_____0°~120°_______.17．对于单相全波电路，当控制角0<α<90°时，电路工作在_____整流_______状态，当控制角90°<α<180°时，电路工作在_____逆变_______状态。

（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。

15秋《电力电子基础(专科）》在线作业1单选题一、单选题（共20 道试题，共100 分。

）1. 单相全控桥式整流大电感负载电路中控制角α的移相范围是()A. 0°～90°B. 0°～180°C. 90°～180°D. 180°～360°-----------------选择：A2. 可实现有源逆变的电路为A. 三相半波可控整流电路B. 三相半控桥整流桥电路C. 单相全控桥接续流二极管电路D. 单相半控桥整流电路-----------------选择：A3. 晶闸管触发电路中若改变()的大小则输出脉冲产生相位移动达到移相控制的目的。

A. 同步电压B. 控制电压C. 脉冲变压器变比。

-----------------选择：B4. 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（）。

A. 三极管B. 续流二极管C. 保险丝。

-----------------选择：B5. 7.如下变流电路中输出电压波形可能出现负值的是（）A. 单相半波可控整流电路带续流二极管B. 单相桥式半控整流带电路电阻性负载C. 三相半波可控整流电路带阻感负载D. 三相半控桥式整流电路带续流二极管-----------------选择：C6. 若可控整流电路的功率大于4kW宜采用（）整流电路。

A. 单相半波可控B. 单相全波可控C. 三相可控-----------------选择：C7. 单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差()度A. 180°B. 60°C. 360°D. 120°。

《电气工程概论》第二章电力电子技术(第1节)课堂笔记及练习题主题：第二章电力电子技术(第1节)学习时间： 2015年11月23日--11月29日内容：我们这周主要学习电力电子技术第1节中的晶闸管的驱动、功率场效应管、绝缘栅型双极性晶体管、功率半导体器件的保护，通过学习我们要了解掌握晶闸管的驱动，掌握功率场效应管的结构、工作原理、特性、主要参数、安全工作区，掌握绝缘栅型双极性晶体管的结构、工作原理、特性、擎住效应和安全工作区，掌握功率半导体器件的过压、过流保护。

第一节功率半导体器件2.1.6 晶闸管的驱动1.晶闸管触发电路的基本要求：1）触发脉冲信号应有一定的功率和宽度。

2）为使并联晶闸管元件能同时导通,触发电路应能产生强触发脉冲。

3）触发脉冲的同步及移相范围。

4）隔离输出方式及抗干扰能力。

2．常见的触发电路图3-12为常见的触发电路。

它由2个晶体管构成放大环节、脉冲变压器以及附属电路构成脉冲输出环节组成。

当2个晶体管导通时，脉冲变压器副边向晶闸管的门极和阴极之间输出脉冲。

脉冲变压器实现了触发电路和主电路之间的电气隔离。

脉冲变压器原边并接的电阻和二极管是为了脉冲变压器释放能量而设的。

2.1.7 功率场效应晶体管功率场效应晶体管是一种单极型电压控制半导体元件，其特点是控制极静态内阻极高、驱动功率小、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽，开关频率可高达500kHZ，特别适合高频化的电力电子装置。

但由于电流容量小、耐压低，一般只适用小功率的电力电子装置。

1.结构与工作原理（1）结构功率场效应晶体管按导电沟道可分为P沟道和N沟道；根据栅源极电压与导电沟道出现的关系可分为耗尽型和增强型。

功率场效应晶体管一般为N沟道增强型。

从结构上看，功率场效应晶体管与小功率的MOS管有比较大的差别。

图3-13给出了具有垂直导电双扩散MOS结构的VD-MOSFET单元的结构图及电路符号。

（2）工作原理如图3-13 所示，功率场效应晶体管的三个极分别为栅极G、漏极D和源极S。

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.15 什么叫GTR的一次击穿?什么叫GTR的二次击穿?答：处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压U CE渐增大电压定额BU CEO时，集电极电流I C急剧增大（雪崩击穿），但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。

发生一次击穿时，如果继续增大U CE，又不限制I C，I C上升到临界值时，U CE突然下降，而I C继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。

2.16怎样确定GTR的安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上GTR能够安全运行的电流、电压的极限范围。

按基极偏量分类可分为：正偏安全工作区FBSOA和反偏安全工作区RBSOA。

正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由GTR的最大允许集电极功耗P CM以及二次击穿功率P SB，I CM，BU CEO四条限制线所围成的区域。

反偏安全工作区又称为GTR的关断安全工作区，它表示在反向偏置状态下GTR关断过程中电压U CE，电流I C限制界线所围成的区域。

电力电子技术基础
第一章
第3节门极可关断晶闸管（GTO）
为什么导通的普通晶闸管加反向门极信号
不能使其关断？
普通晶闸管
阴极横向比较
宽（30mm)，靠
近门极的地方
能关断，但远
离门极的地方
仍关不断。

普通晶闸管门极加反向电流时的情况
4
7
a. GTO: 阴极横向宽度0.3mm. 小GTO并联。

采用台式结构，网状，可控制整个阴极。

b.电流放大倍数接近1，在临界饱和状态。

普通晶闸管：阴极横向宽度30mm, 发射极短路 结构。

电流放大倍数大于1，比较饱和。

关断门极电流大。

du/dt 能力差，需缓冲电路。

通态电压高。

GTO的缺点：不同点：
GTO 与SCR 的比较
4、GTO的电压、电流特性
5、GTO的特点、应用：低频、大功率
Slow switching speeds
Used at very high power levels
Require elaborate gate control circuitry
10。