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电力电子技术课后习题答案

电力电子技术课后习题

答案

Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

第一章电力电子器件

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 >0

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。

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I 1、I 2、I 3。

解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 21

4≈+=

?πωπππt I 1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈+=

?π?ππ

wt d t b) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=

?wt d t π

?π

I 2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈+=

?π?ππ

wt d t c) I d3=?=

0Im 41)(Im 21

πωπt d I 3=Im 21)(Im 212

02=?t d ωππ

.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 m1

35.3294767.0≈≈I A, ≈≈ I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈

c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I

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。1

21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；

121＜αα+不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：

l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断；

2)GTO 导通时21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+αα，而GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；

3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

.如何防止电力MOSFET 因静电感应应起的损坏

答：电力MOSFET 的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。MOSFET 的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过±20的击穿电压，所以为防止MOSFET 因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：

①一般在不用时将其三个电极短接；

②装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地；

③电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高；

④漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。

、GTR 、GTO 和电力MOSFET 的驱动电路各有什么特点

答：IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。

GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。

电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。

.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。

答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt或过电流和di/dt,，减小器件的开关损耗。

RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。

.试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

解:对ⅠGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：

答：晶闸管的额定电流就是它的通态平均电流，国标规定：是晶闸管在环境温度为40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。

为什么要限制晶闸管断电电压上升律du/dt

答：正向电压在阻断状态下，反向结J2相当的一个电容加在晶闸管两端电压上升率过大，就会有过大的充电电流，此电流流过J3，起到触发电流的作用，易使晶闸管误触发，所以要限制du/dt。

．为什么要限制晶闸管导通电流上升率di/dt

答：在晶闸管导通开始时刻，若电流上升过快，会有较大的电流集中在门集附近的小区域内，虽然平均电流没有超过额定值，但在小的区域内局部过热而损坏了晶闸管，所以要限制通态di/dt。

电力电子器件工作时产生过电压的原因及防止措施有哪些

答：产生原因：

1、由分闸、合闸产生的操作过电压；

2、雷击引起的雷击过电压；

3、晶闸管或与全控型器件反并联的续流二极管换相过程中产生的换相电压。

措施：

压敏电阻，交流侧RC 抑制电路，直流侧RC 控制电路，直流侧RC 抑制电路，变压器屏蔽层，避雷器，器件关断过电压RC 抑制电路。

第2章整流电路

2..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?=0α时和?60时的负载电流I d ，并画出U d 与I d 波形。

解：?=0α时，在电源电压U 2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U 2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U 2的一个周期中下列方程成立：

考虑到初始条件：当0=t ω时i d =0可解方程：

U d 与I d 的波形如下图：

当a=?60时，在U 2的正半周期?60~?180期间，晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在U 2负半周期?180~?300期间释放，因此在U2的一个周期中?60~?300期间，下列微分方程成立：

考虑到初始条件：当?=60t ω时i d =0可解方程得：

i d =

)cos 2122t dt U ω－（其平均值为

I d =?=-35322)(25.11L 2U 2)()cos 21(221ππ

ωωωωπA t d t L U ＝

此时U d 与i d 的波形如下图：

2. 2图1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22U 2;

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问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。

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VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U 2。

②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α相同时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。

对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。

可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。 .单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=?30时，要求：

①作出U d 、I d 、和I 2的波形；

②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；

③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①U d 、I d 、和I 2的波形如下图：

②输出平均电压U d 、电流I d 、变压器二次电流有效值I 2分别为：

U d =α=×100×cos ?30＝（V ）

I d ＝Ud/R=2=(A)

I 2=Id=(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：

2U2=1002=(V) -考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：

U N=(2~3)×=283~424(V)

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：

I VT=Id/2=(A)

晶闸管的额定电流为：

I N=~2)×=26~35(A)

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

解：注意到二极管的特点:承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：

.单相桥式全控整流电路，U2 =100V，负载R=20Ω，L值极大，反电势E=60V，α时，要求：

当?

=30

①作出U d、I d和I2的波形；；

②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；

③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①U d、I d和I2的波形如下图：

②整流输出平均电压U d、电流I d、变压器二次测电流有效值I分别为：

U d=α=×100×cos?

30=(V)

I d=(U d一E)/R=一60)/2=9(A)

I2=I d=9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：

2U2=1002=(V)

流过每个晶闸管的电流有效值为：

I VT=I d/2=(A)

故晶闸管的额定电压为：

U N =(2~3)×=283~424(V)

晶闸管的额定电流为：

I N =~2)×=6~8(A)

晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取。

.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管)，电路如图2所示，U 2=100V 电阻电感负载,，R=20，L 值很大，当α=?60时求流过器件电流的有效值，并作出U d 、I d 、I VT 、I D 的波形。

解：U d 、I d 、I VT 、I D 的波形如下图：

负载电压的平均值为

U d =)(59.672)3cos(19.0)(sin 21

232V U t td U =+=?π

ωωππ

负载电流的平均值为

I d =U d /R=2=(A)

流过晶闸管VTl 、VT2的电流有效值为

I VT ==d I 31(A)

流过二极管VD3、VD4的电流有效值为

I VD =d I 32=(A)

.在三相半波整流电路中，如果a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压Ud 的波形。

解：假设α=?0，当负载为电阻时，U d 的波形如下：

当负载为电感时，Ud 的波形如下：

.三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么

图变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图

答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：

变压器二次绕组在一个周期内，当a 1c 2对应的晶闸管导通时，a l 的电流向下流，c 3的电流向上流；当c l b 2对应的晶闸管导通时，c l 的电流向下流，b 2的

电流向上流；当b l a2对应的晶闸管导通时，b l的电流向下流，a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间(各为?

120)有电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。

.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗如果不是，它们在相位上差多少度

答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差?

180。

.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是α，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度

答：相差?

180。

.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=50Ω，L值极大，当α＝?

60时，要求：

①画出U d、I d和I VT1的波形；

②计算U d、I d、I dT和I VT。

解：①U d、I d和I VT1的波形如下图：

②U d、I d、I dT和I VT分别如下

U d=α=×100×cos?

60=(V)

I d＝U d/R=5=(A)

I dVT=I d/3=3=(A)

I VT=I d/3=(A)

12.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压U d波形如何如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响

答：假设VTl不能导通，整流电压波形如下：

假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。

.三相桥式全控整流电路，U2 =100V ，带电阻电感负载R=50Ω，L 值极大，当α=?60时，要求：

①画出U d 、I d 和I VT1的波形

②计算U d 、I d 、I dT 和I VT

解：①U d 、I d 和I VT1的波形如下：

②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下

U d =α=×100×cos ?60=117(V)

I d =U d /R=117/5=(A)

I DVT =I d /3=3=(A)

I VT =I d /

3=3=(A) .单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V ，U 2=100V ，L B =，当α=?60时，求U d 、I d 与γ的数值，并画出整流电压U d 的波形。

解：考虑L B 时，有

U d =αΔu d

Δu d =2X B I d /π

I d ＝(U d -E)/R

由方程组得

I d =（A ）

又∵

换相重叠角 33.16033.61=-=γ 整流电压U d 的波形

.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U 2=100V ，R=1Ω，LB=lmH ，求当α=?30时、E=50V 时U d 、I d 、γ的值并作出U d 与I VT1和I VT2的波形。

解：考虑LB 时，有：

U d =αΔu d

Δu d =3X B I d /2?

I d ＝(U d -E)/R

解方程组得：

U d ＝)(63.94)32/()3cos 17.1(2V X R E X U R B B =++?παπ

△U d =(V)

I d =(A)

又因为：

即得出

cos(?30＋γ)=

换相重叠角

γ =?=?-?28.113028.41

U d 与I VTl 和I VT 2的波形如下:

.单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪儿次答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2K (K=l 、2、3…)次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2K+l(K=Ⅰ、2,3……)次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。

.三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6K(K=l 、2、3……)次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6K+l(K=l 、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。

.试计算第题中I 2的3、5、7次谐波分量的有效值I 23,I 25,I 27

解：在第3题中己知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为

I d = (A)

于是可得：

I 23=223/22=πd I ×3π=(A)

I 25=225/22=πd I ×5π=(A)

I 37=227/22=πd I ×7π=(A)

.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同

答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：

①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；

②当变压器二次电压有效值U 2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d 是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d 是三相桥式电路的2倍。

③在两种电路中，晶闸营的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压U d 和整流电流I d 的波形形状一样。

.整流电路多重化的主要目的是什么

答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面：一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。

.十二脉波、二十四脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波

答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有ll 次、13次、23次、25次等即12K ±l(K=1,2,3....)次谐波，整流输出电压中含有12、24等即

12K(K=1,2,3...)次谐波。

24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等即24K ±1(K=l, 2,3...)次谐波，整流输出电压中含有24、48等即

24K(K=1,2,3...)次谐波。

.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么

答：条件有二：

①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；

②要求晶闸管的控制角2π

α>使U d 为负值。

.什么是逆变失败如何防止逆变失败

答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变夫败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。

.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少

答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~?180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~?90。

三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~?120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~?90。

.三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是D/Y-5，采用NPN 锯齿波触发器，并附有滞后30°的R-C 滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。

答：（1）考虑踞齿波底宽240°；

（2）信号U S’A 与对应晶闸管阳极电压U A 同相，同步信号U SA 超前对应晶闸管阳极电压U A 30°

（3）共阴极组：Y/Y-4、共阳极组：Y/Y-10

第3章直流斩波电路

1．简述图3-la 所示的降压斩波电路工作原理。

答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间on t 。，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，Uo=E 。然后使V 关断一段时间off t ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，Uo=0。一个周期内的平均电压

0on off

E t U t ?=?输出电压小于电源电压,起到降压的作用。

2．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为

输出电流平均值为

3．在图3-la 所示的降压斩波电路中，E=100V ，L=lmH ，R=0．5Ω，M E =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当on t =5μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当on t =3μs 时，重新进行上述计算。

解：由题目已知条件可得：

当s t on μ5=时，有

由于

所以输出电流连续。

4．简述图3-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。

答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ,同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值0U 。设V 处于通态的时间为on t ，此阶段电感L 上积蓄的能量为E 1I on t 。当V 处于断态时E 和己共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为off t ，则在此期间电感L 释放的能量为0()U E -1I off t ；当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等，即：

化简得：

式中的T ／off t ≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

5．在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，on t =25μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I 。

解：输出电压平均值为：

输出电流平均值为：

6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同点。

答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图。3-4中所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为i 2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。

稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即

当V 处于通态期间，L u =E ：而当V 处于断态期间0L u u =-。于是：

改变导通比α，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α

Cuk 斩波电路的基本原理：当V 处于通态时，E —1L —V 回路和R —2L -C —V 回路分别流过电流。当V 处于断态时，1E L C VD ---回路和R-2L -VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b 所示，相当于开关S 在A 、B 两点之间交替切换。

假设电容C 很大使电容电压c u 的脉动足够小时。当开关S 合到B 点时，B 点电压B u =0，A 点电压A C u u =-；相反，当S 合到A 点时，B C u u =，

0A u =103i N U U N +。因此，B 点电压B u 的平均值为off

B c t u U T =(Uc 为电容电压“c 的平

均值)，又因电感Ll 的电压平均值为零，所以

off

B c t E U U T ==。另一方面，A 点的电压平均值为

on A c t U U T =-，且2L 的电压平均值为零，按图3—5b 中输出电压Uo 的极性，有0on c t U U T =。于是可得出输出电压Uo 与电源电压E 的关系：

两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

7．试绘制Speic 斩波电路和Zeta 斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。

解：Sepic 电路的原理图如下：

在V 导通on t 期间，1L U E =

左V 关断off t 期间

当电路工作于稳态时，电感L 、L 的电压平均值均为零，则下面的式子成立由以上两式即可得出

Zeta 电路的原理图如下：

在V 导通on t 期间

在V 关断off t 期间

当电路工作稳定时，电感1L、2L的电压平均值为零，则下面的式子成立

由以上两式即可得出

8．分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

解：电流可逆斩波电路中，Vl和VDl构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l象限：V2和2D V构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。

图3-7b中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：

V导通，电源向负载供电：

V关断，VD，续流：

V也导通，L上蓄能:

V关断，2D V导通，向电源回馈能量

9.对于图3-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。

当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图：

当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图：

10．多相多重斩波电路有何优点

答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。

此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。

第4章交流电力控制电路和交交变频电路

一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α=0?时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角α。

解：α=0?时的输出电压最大，为

U omax =10

1)sin 2(1U t U =?π

ωπ

此时负载电流最大，为 I omax =R U R u o 1max =

因此最大输出功率为

P max =U omax I omax

输出功率为最大输出功率的80%时，有：

P max =U omax I omax =R U 2

此时 Uo=

18.0U

又由 Uo=U 1π

αππα-+22sin

解得

同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： Uo=

15.0U 又由 Uo=U 1παππα-+22sin

一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=Ω，

L=2mH 。试求：①开通角?的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当?=?/2 时，晶闸管电流有效值﹑晶闸管导通角和电源侧功率因数。

解：（1）?=???==-5.515.0102502arctan arctan 3

πω?R L

所以 ?≤≤?1805.51α

（2）?α=时，电流连续，电流最大且导通角?=?

I o =()A Z Uo 2741025025.0220232=???+=-π (3) P=KW I U I U O O

O 3.602742201=?==

电力电子技术课后习题全部答案解析

电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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：uAK>0且uGK>0。 2-3. 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。 2-4 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I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t

电力电子技术试题及答案(B)

电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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：uAK>0且uGK>0。 2-3. 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。 2-4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I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5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 m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 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。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；

电力电子技术基础参考资料(doc 10页)

思考题与习题 1. 独立思考以下各小题，分别从“SCR、GTO、GTR、功率MOSEFT和IGBT”中选择合适的词填写在各小题的括号里。（1）（）是半控器件，（）和（）是全控器件。（2）（）和（）所需驱动电路的静态功耗接近于0。（3）如果希望导通电流为15A时，器件主回路的导通压降小于220mV，则应选用（）作为主开关器件。（4）除功率MOSFET外，（）的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似。（5）（）在导通电流为500A条件下，为了将它关断，它的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值需超过100A。（6）（）的输入特性与双极型三极管的输入特性类似。（7）如果希望制做一个升压型DC-DC变换电路，将450V 直流电源升高为650V直流电源，最大输出电流为200A，斩波频率为15KHz，则应选用（）作为主开关器件。（8）（）如果已经导通，在主回路电流大于10A条件下，即使控制信号变为负值，它也不能关断。 2. 分析比较SCR（普通晶闸管）、双向SCR（双向晶闸管）、GTO （可关断晶闸管）、GTR（电力双极型晶体管）、功率MOSFET和IGBT

（9）当U IN变化20%时，哪几种整流电路输出电压平均值的变化可小于3%？（10）哪几种整流电路的功率因数低？（11）哪几种整流电路的对交流输入电源造成的干扰小？（12）如果在整流电路的输出与R L之间串接平波电感L，并希望在I RL达100A时R L两端电压的纹波因数小于1%，问：选用哪种整流电路所需L的电感量最小？ 6. 单相桥式二极管整流电路的交流输入电压有效值为220V，分别计算下列两种不同负载条件下整流输出电压的平均值U d、负载电流的平均值I d、每只整流二极管电流的平均值I DT 和有效值I T：（1）负载为纯阻性，R=10Ω。（2）负载为电阻与电感相串联，R=10Ω，L可视为无穷大。 7. 由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路的交流输入电压之有效值为100V，负载R=2Ω，L可视为无穷大，反电动势E=50V。试求α=30°时整流输出电流的平均值I d、每只晶闸管电流的平均值I dT和有效值I T。 8. 设晶闸管三相桥式可控整流电路输出带阻感负载，R=10Ω，L可视为∞？，它的三相交流输入线电压之有效值和全控整流输出电压之平均值分别为U lL和U d，U lL随电网电压波动的变化范围是320V至420V，晶闸管的导通压降可视为0，试求：

电力电子技术第二版张兴课后习题问题详解

一、简答题 2.1 晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。题2.1图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。 2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。 2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。 2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，d i/d t 越大，峰值电压U FP 越高。 2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。若流过 PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂 N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过 PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂 N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。 2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。从减少反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管。

电力电子技术试题及答案(1)

《电力电子技术》试卷一．填空（共15分，1分/空） 1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。 2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。 3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U ，忽略主电路 2 各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。 4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。 5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。 6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。 7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。二．单选（共10分，2分/题） 1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 A.直流断路器 B. 快速熔断器 C.过电流继电器 2．晶闸管属于（）。 A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。 A．180O B.90O C.120O 4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。 A.60 B. 180 C. 120 5．把交流电变成直流电的是（）。 A. 逆变电路 B.整流电路 C.斩波电路三．多选（共10分，2分/题） 1．电力电子器件一般具有的特征有。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在开关状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。 A.单相全控桥整流电路 B.单相全波可控整流电路 C.三相全控桥整流电路 D.三相半波可控整流电路 3．使晶闸管关断的方法有。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 4．逆变失败的原因有。 A.触发电路不可靠 B.晶闸管发生故障 C.交流电源发生故障 D.换相裕量角不足 5．变压器漏抗对整流电路的影响有。 A.输出电压平均值降低 B.整流电路的工作状态增多 C.晶闸管的di/dt减小 D.换相时晶闸管电压出现缺口四．判断（共5分,1分/题） 1.三相全控桥式整流电路带电阻负载时的移相范围是150O。（） 2.晶闸管是一种四层三端器件。（）

电力电子技术简答题学霸整理

四种电力变换:①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）。晶闸管的导通条件：晶闸管承受的正向电压且门极有触发电流。晶闸管关断条件是：（1）晶闸管承受反向电压时，无论门极是否触发电流，晶闸管都不会导通；(2)当晶闸管承受正向电压时，反在门极有触发电流，晶闸管都不会导通；(3)晶闸管一旦导通，门极就是去控制作用；(4)若要使已导通的晶闸管关断，只能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一下。晶闸管额定电流是指：晶闸管在环境温度40和规定的冷却状态下，稳定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。晶闸管对触发电路脉冲的要求是：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极电压，电流和功率额定且在门极伏安特性的可靠触发区域之内4）应有良好的抗干扰性能，温度稳定性与主电路的电气隔离。单相桥式全控整流电路结构组成： A．纯电阻负载：α的移相范围0~180o，U d和I d的计算公式，要求能画出在α角下的U d，I d及变压器二次测电流的波形(参图3-5); B．阻感负载：R+大电感L下，α的移相范围0~90o，U d和I d计算公式要求能画出在α角下的U d,I d，U vt1及I2的波形(参图3-6); 三相半波可控整流电路：α=0 o的位置是三相电源自然换相点 A）纯电阻负载α的移相范围0~150 o B）阻感负载（R＋极大电感L）①α的移相范围0~90 o②U d I d I vt计算公式 ③参图3-17 能画出在α角下能U d I d I vt的波形（Id电流波形可认为近似恒定） 3、A）能画出三相全控电阻负载整流电路，并括出电源相序及VT器件的编号。 B）纯电阻负载α的移相范围0~120 o C）阻感负载R＋L（极大）的移相范围0~90 o D) U d I d I dvt I vt 的计算及晶闸管额定电流I t（AV）及额定电压U tn的确定三相桥式全控整流电路的工作特点： 1）每个时刻均需要两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个共阳极组的，且不能为同一相得晶闸管。 2）对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按V T1-V T2-V T3-V T4-V T5-V T6的顺序，相位一次差60 o；共阴极组V T1,V T3,V T5的脉冲依次差120 o，共阴极组V T4,V T6,V T2也依次差120 o；同一相得上下两个桥臂，即V T1与V T4，V T3与V T6，V T5与V T2，脉冲相差180o 3）整流输出电压U d一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4）在整流电路合闸启动过程种或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证导通的两个晶闸管均有脉冲。为此可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o（一般取80~100o），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，连个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20~30 o,称为双脉冲触发。 5）α=0 o时晶闸管承受最大正、反向电压的关系是根号6Uα 有源逆变：当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源是，称为有源逆变。逆变条件：1）要有直流电动势，其极性和晶闸管的到导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。 2）要求晶闸管的控制角α大于π/2，使U d为负值。有源逆变失败：逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶体管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败。有源逆变失败原因： 1）触发电路工作不可靠，不能适时，准确的给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失，脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。 2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通时，器件不能导通，造成逆变失败。 3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失，由于直流电动势Em的存在，晶闸管仍可导通，此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的电压，因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。 4）换相的裕量角不足，引起换相失败，应考虑变压器漏抗引起重叠角，对逆变电路换相的影响。

电力电子技术第3章-习题答案

3章交流-直流变换电路课后复习题第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?，当它带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时，整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。

王兆安版电力电子技术试卷及答案

20××－20××学年第一学期期末考试《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟满分100分）（适用于 ××学院 ××级 ××专业学生）一、填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是和。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有、和。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是；控制方式是。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为型逆变器和型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为。二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，R=0.5Ω，E m =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值

电力电子技术简答题汇总

电力电子简答题汇总问题1：电力电子器件是如何定义和分类的？答：电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换或控制的电子器件。电力电子器件的分类：按照器件能够被控制的程度分类：半控型、全控型、不控型按照驱动电路信号的性质分类：电流驱动型、电压驱动型按照内部导电机理：单极型、双极型、复合型根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形，可分为脉冲触发型和电平控制型。问题2：同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的特点是什么？解答：①能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数。其处理电功率的能力大多都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由信息电子电路来控制,需要驱动电路。问题3：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。问题4：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？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。问题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？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。问题6：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。解答：GTR的容量中等，工作频率一般在10kHz以下，所需驱动功率较大，耐压高，电流大，开关特性好，。 GTO：容量大，但驱动复杂，速度低，电流关断增益很小，功耗达，效率较低。 MOSFET器件：工作频率最高，所需驱动功率最小，热稳定性好，但其容量较小、通态压降大，开通损耗相应较大，耐压低。 IGBT：容量和GTR的容量属同一等级，但属电压控制型器件，驱动功率小，工作频率高，通态压降低，输入阻抗高。问题7：换流方式各有那几种？各有什么特点？

电力电子技术课后答案

电力电子课后答案第二章 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？怎样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 ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。题图2.1 晶闸管导电波形解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果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，问其允许通

电力电子技术简答题汇总

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③由信息电子电路来控制,需要驱动电路。问题3：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。问题4：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？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。问题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？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。问题6：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

电力电子技术习题与解答

《电力电子技术》习题及解答思考题与习题什么是整流它与逆变有何区别答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。单相半波可控整流电路中，如果： (1)晶闸管门极不加触发脉冲； (2)晶闸管内部短路； (3)晶闸管内部断开；试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同；（2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0；（3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。

某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。解：设α=0，T 2被烧坏，如下图：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么带大电感负载时，负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。

电力电子技术试题及答案(3)

考试试卷一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分） 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有与。 2、选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以。 3、晶闸管的导通条件是。 4、晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有的特性。 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为。 7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是触发方法。 8、可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。 10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为。 11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。 12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回的逆变电路。 13、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须保证与直流电源电势E d的极性成相连，且满足|U d|<|E d|。 14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取，以保证逆变时能正常换相。 15、载波比(又称频率比)K是PWM主要参数。设正弦调制波的频率为f r，三角波的频率为f c，则载波比表达式为K= 。 16、抑制过电压的方法之一是用吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 17、斩波器的时间比控制方式分为、、三种方式。二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系

电力电子技术简答题

1.晶闸管导通和关断的条件是什么？.晶闸管可否作线性放大器使用？为什么？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。晶闸管不能作线性放大器使用。因为它只有两种状态（导通和截至），没有晶体管、场效应管那样的线性工作区（放大状态） 2.在有源逆变的整流系统中，逆变颠覆的原因是什么？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变夫败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角等。逆变失败的原因：触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源缺相或突然消失。换相的裕量角不足，引起换相失败。 3.谐振开关逆变技术的主要思想是什么？主要解决电路中的开关损耗和开关噪声问题，使开关频率可以大幅度提高。通过在开关过程前引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低他们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗。同时，谐振过程限制了开关过程中的电压和电流的变化率，这使得开关噪声也明显减小。 4. 简述现代电力电子技术主要研究的内容及其应用领域。现代电力电子技术，是弱电和强电的接口，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。因此，其主要研究内容为：利用大功率电子器件对电能进行变换和控制，分为电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术即交流技术还有电力电子制造技术。应用领域：电力电子技术的应用范围十分广泛，它不仅用于一般工业，也广泛应于于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域也有着广泛的应用。 6.逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提供，二是可以改善输出

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案第二章电力电子器件 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.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：uAK>0且uGK>0。 2-3.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。 2-4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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43

图2-27晶闸管导电波形解：a)I d1=π21ππωω4 )(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=π π ωωπ42)()sin(21 t d t I m=2m Iπ 2143+≈0.4767I m b)I d2= π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=2 2m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=2 02)(21πωπt d I m=2 1I m2-5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 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 m1≈4767 .0I≈329.35，I d1≈0.2717I m1≈89.48 2/16b)I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314, I d3=41

电力电子技术考试试题

北京交通大学学生考试试题课程名称：电力电子技术（A 卷） 2009 –2010学年 2学期出题：课程组题号一二三四五六七总成绩得分阅卷人一、单选题（每题2分，共20分） 1、下列功率器件中，哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器？ ① SCR ② IGBT ③ MOSFET ④ IGCT 2、在单相全控桥带大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为： ① 0.707U 2 ② 1.414U 2 ③ 0.9U 2 ④ 3.14U 2 3、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是： ① 0 ~90 ② 0 ~120 ③ 0 ~150 ④ 0 ~180 4、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动： ① PWM 整流电路 ② 无源逆变电路 ③ 交交变频电路 ④ BUCK 电路 5、单端反激变换器是 ① BOOST 变换器的派生电路 ② BUCK 变换器的派生电路 ③ 丘克变换器的派生电路 ④ BUCK —BOOST 变换器的派生电路 6、在谐振变换器中，ZVS 表示 ① 零电压开关 ② 零电流开关 ③ 硬开关 ④ PWM 开关 7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了学院班级学号姓名 ------------------------------------装 -------------------------------------------------------------------订--------------------------------------线-----------------

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电力电子技术课后习题答案

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电力电子技术试题及答案(B)

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