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电力电子技术第五版课后习题答案第二章 电力电子器件2. 使晶闸管导通的条件是什么?答:使晶闸管导通的条件是:晶闸管承受正向阳极电压,并在门极施加触发电流（脉冲）。
或:u ＡK >0且ｕGK >0。
3. 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。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下,即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
４． 图2-２７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Ｉd1、Ｉd2、Ｉd3与电流有效值I １、I 2、I ３。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1＝π21⎰ππωω4)(sin t td I m＝π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.47６7 I m ｂ) I ｄ２ =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 Ｉm I 2 ＝⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c ） I d3＝π21⎰20)(πωt d I m=41I ｍ Ｉ3 =⎰202)(21πωπt d I m =21Ｉm5. 上题中如果不考虑安全裕量,问10０A 的晶闸管能送出的平均电流I ｄ1、I d ２、I d3各为多少?这时,相应的电流最大值Ｉｍ1、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 m1≈4767.0I≈３29.35，ﻩﻩI d １≈０.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈6741.0I≈232.90, I ｄ2≈0.５4３4 Ｉm2≈12６.56 c) I ｍ3=2 I ＝ 314,ﻩﻩﻩ I d3=41Ｉｍ3=78.5第三章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝２０ｍH,U 2＝100V ，求当α＝0︒和6０︒时的负载电流I d ，并画出u ｄ与i ｄ波形。
21. 单相半波可控整流电路对电感负载供电， L ＝20mH ， U 2＝100V ，求当 α＝0 和 60 时的负载电流 I d ，并画出 u d 与 i d 波形。
解： α＝0 时，在电源电压 u 2 的正半周期晶闸管导通时，负载电感 导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2 的负半周期，负载电感导通。
因此，在电源电压 u 2 的一个周期里，以下方程均成立：L di d 2U 2 sin tdt2考虑到初始条件：当 t ＝0时 i d ＝0可解方程得：2U 2 i d(1 cos t)L1 2 2U 22(1 cos t)d( t) L2U 2=2u d 与 i d 的波形如下图：量在 u 2负半周期180 ~300 期间释放，因此在 u 2 一个周期中 60 ~300 期间以下微分方程成 立： L d d itd2U 2 sin t其平均值为此时 u d 与 i d 的波形如下图：α ＝ 60 °时， L 储能， 电感 L 储藏的能L 储能，在晶闸管开始 L 释放能量，晶闸管继续I d考虑初始条件：当t ＝ 60 时 i d ＝ 0 可解方程得：i d2U 2 L 1( cos t)I d52U 2 1 33 2U L 2 (12 cos t)d( t) =2U 22L =11.25(A)2．图2-9 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为2 2U2 ；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT 2为例。
第2章习题（2）第1部分：填空题1. GTO的多元结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
2. GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。
3. GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅,导通时管压降增大。
4. GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值I GM之比称为电流关断增益, 该值一般很小，只有5 左右，这是GTO的一个主要缺点。
5. GTR导通的条件是：集电极承受正电压（NPN型）且基极施加驱动电流。
6. 在电力电子电路中GTR工作在开关状态, 在开关过程中，在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。
7. 电力MOSFET导通的条件是：漏源极间加正电源且在栅源极间加正电压U GS，且大于开启电压。
8. 电力MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的截止区、前者的饱和区对应后者的放大区、前者的非饱和区对应后者的放大区。
9.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。
10.IGBT是由MOSFET 和GTR 两类器件取长补短结合而成的复合器件。
11.IGBT导通的条件是：集射极间加正电源且u GE大于开启电压U GE(th)。
12. IGBT的输出特性分为三个区域，分别是：阻断区、有源区和饱和区。
IGBT的开关过程，是在阻断区和饱和区之间切换。
13.IGCT由IGBT 和GTO 两类器件结合而成的复合器件，目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO 在大功率场合的位置。
14.将多个电力电子器件封装在一个模块中，称为功率模块。
15.与单管器件相比，功率模块的优点是：可缩小装置体积、减小线路电感。
16.功率集成电路将功率器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上。
17.功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口。
2-1题图2-1为带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。
试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ,并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u T 的波形。
解： 当U 2＞0，当U g ＝0时，T 不导通。
U T ＝U 2，U d ＝0当有U g ，T 被导通时，续流二极管承受正向压降导通U d ＝U 2，U T =0 由波形知，输出整流电压平均值为[]2cos 12cos 221d sin 221222απωπωωππαπα+•=-==⎰U t U t t U U d2-2上题中，U 2=220V ，R=10Ω，要求输出整流电压平均值0~30V 连续可调。
试求控制角α，导通角θ的变化范围，选择晶闸管定额并计算变压器次级容量。
TL u 1 u 2DRu 2α π 2π ωtu α π 2π ωtu T α π2π ωt解：[]2cos 12cos 221d sin 221222απωπωωππαπα+•=-==⎰U t U t t U U dmax 20α对应时，U =2cos 122020maxαπ+⨯=1cos max -=α ︒=180max αmin 230α对应时，V U =2cos 1220230minαπ+⨯=39.0cos min -=α ︒=2.113min α︒=︒=-︒=︒︒0180180180~2.113min max θααθα，，取的变化范围︒=︒=8.662.113max min θα，取RU Id I U d T παππαπ2222-=-=晶闸管流过电流有效值最大值为晶闸管承受正反间电压的情况只考虑min αA 2923.110303602.113180=⨯︒︒-︒=)(31.2842923.122022VA I U S =⨯==电源容量选择晶闸管时留出裕量VU A I V V U ：UA ，A ：IRRM Tav RRMTav1000,21000),(4.933~3.6222)3~2(2)(65.1~23.157.12923.1)2~5.1(2==∴====选晶闸管定额取整得电压取整得电流2-3具有变压器中心抽头的单相双半流可控整流电路如图所示u1ud（1） 说明该变压器是否存在直流磁化问题？（2）试绘出α=45°时电阻性负载及大电感负载下，输出整流电压U d、晶闸管承受的电压U T的波形。
