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第2章 电力电子器件3. 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 3π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m=π2m I (122+)≈0.2717 I mI 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I mb) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m=πm I (122+)≈0.5434 I mI 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41 I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m4. 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≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I ≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314, I d3=41 I m3=78.55. 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 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
;.考试十二一、选择题：（本题共10小题，每小题2分，共20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2、晶闸管电流的波形系数定义为( )A.T dTf I I K =B.dTT f I I K =C. K f =I dT ·I TD.K f =Id T -I T3、取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的( ) A.转折电压B.反向击穿电压C.阈值电压D.额定电压4、单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为( )A.2U 221B.2U 2C.2U 22D.2U 65、在三相桥式不可控整流电路中，整流输出电压的平均值为( )A.22U 34.2U 63≈π或B.22U 17.1U 263≈π或C ．22U 56.1U 62≈π或D.22U 78.0U 6≈π或6、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( ) A.有源逆变器 B.A/D 变换器 C.D/A 变换器D.无源逆变器7、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当降下重物时，Ud 与Ed 的比值为( )A.1E U dd> B.1E U dd< C.1E U dd= D.0E U dd=8、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值I T 为( );.A.d I 31B.dI 31C.d I 32D.I d9、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是( )A.3π=αB.2π<α C.4π=αD.2π>α10、触发电路中的触发信号应具有（ ） A.足够大的触发功率 B.足够小的触发功率 C.尽可能缓的前沿D.尽可能窄的宽度二、问答题：（本题共4小题，每小题5分，共20分）1、什么是控制角а？导通角θ？为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管？（5分）2、什么是有源逆变？实现有源逆变的条件是什么？哪些电路可以实现有源逆变？（5分）3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（5分）4、用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸管变成全关断是何原因?（5分）三、计算题：（本题共1小题，共10分）1、具有续流二极管VDR 半波可控整流电路，对发电机励磁绕组供电。
考试试卷十一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、同一晶闸管，维持电流I H 与掣住电流I L 在数值大小上有I L ______I H 。
2、常用的晶闸管有 式、 式两种。
3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在______时刻换流，二极管则在 时刻换流。
4、过电压产生的原因 、 ，可采取 、 、保护。
5、变频电路所采取的换流方式 、 、 。
6、门极可关断晶闸管主要参数有 、 、 。
7、电力变换通常分为四大类，即 、 、 、 。
8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于 。
二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( ) A.导通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不定2、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( )A.90°B.120°C.150°D.180°3、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A.222U B.22U C.222U D. 26U4、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是 （ ）A 、单相全控桥整流电路B 、单相双半波整流电路C 、单相半控桥整流电路D 、三相全控桥整流电路5.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是( )A.电容B.电感C.蓄电池D.电动机三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？3、简述对触发电路的三点要求。
4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?。
6、试说明PWM控制的基本原理。
四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）30时,1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20Ω,L 值极大α=︒要求:①作出Ud、Id、和I2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
考试十二一、选择题：（本题共10小题，每小题2分，共20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2、晶闸管电流的波形系数定义为( )A.T dTf I I K =B.dT Tf I I K =C. K f =I dT ·I TD.K f =Id T -I T3、取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的( ) A.转折电压B.反向击穿电压C.阈值电压D.额定电压4、单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为( )A.2U 221B.2U 2C.2U 22D.2U 65、在三相桥式不可控整流电路中，整流输出电压的平均值为( )A.22U 34.2U 63≈π或B.22U 17.1U 263≈π或C ．22U 56.1U 62≈π或D.22U 78.0U 6≈π或6、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( ) A.有源逆变器 B.A/D 变换器 C.D/A 变换器D.无源逆变器7、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当降下重物时，Ud 与Ed 的比值为( )A.1E U dd> B.1E U dd< C.1E U dd= D.0E U dd=8、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值I T 为( )A.d I 31B.dI 31C.d I 32D.I d9、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是( )A.3π=αB.2π<α C.4π=αD.2π>α10、触发电路中的触发信号应具有（ ） A.足够大的触发功率 B.足够小的触发功率 C.尽可能缓的前沿D.尽可能窄的宽度二、问答题：（本题共4小题，每小题5分，共20分）1、什么是控制角а？导通角θ？为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管？（5分）2、什么是有源逆变？实现有源逆变的条件是什么？哪些电路可以实现有源逆变？（5分）3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（5分）4、用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸管变成全关断是何原因?（5分）三、计算题：（本题共1小题，共10分）1、具有续流二极管VDR 半波可控整流电路，对发电机励磁绕组供电。
考试试十六一、填空题（本题共9小题，每空1分，共20分）1、电力电子器件一般工作在_______状态。
2、电力电子器件组成的系统，一般由________、________、________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________。
3、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为________和________两类。
4、斩波电路有三种控制方式：________、________和________。
5、使开关开通前其两端电压为零的开通方式称为______，它需要靠电路中的______来完成。
从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有__________的特性。
6、把电网频率的交流电直接变多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。
电压型逆变电路多用________多重方式；电流型逆变电路多采用________多重方式。
7、PWM波形只在单个极性范围内变换成可调频率的交流电的变流电路称为_____。
8、三相桥式全控整流电路大电感负载时，晶闸管脉冲每隔________度发放一次，每次需要给________只管子发脉冲。
9、把直流电变成交流电的电路称为________，当交流侧有电源时称为________，当交流侧无电源时称为________。
二、选择题（本题共10小题，每题2分，共20分）1、三相半波可控整流电路的自然换相点是( )A.交流相电压的过零点B.本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C.比三相不控整流电路的自然换相点超前30°D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°2、三相全控桥式整流电路中，晶闸管可能承受的反向峰值电压为（）A.U2B.U2C.2U2D.U23、关于单相桥式PWM逆变电路，下面说法正确的是（）A、在一个周期内单极性调制时有一个电平，双极性有两个电平B、在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有三个电平C、在一个周期内单极性调制时有三个电平，双极性有两个电平D、在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有一个电平4、对于单相交交变频电路如下图，在t2～t3时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状态是（）A、P组阻断，N组逆变B、P组阻断，N组整流C、N组阻断，P组整流D、N组阻断，P组逆变5、电阻性负载三相全控桥式整流电路中，控制角的范围是（）A、30°～150°B、0°～120°C、15°～125°D、0°～150°6、α为度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。
电力电子技术期末考试简答题王兆安1、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。
异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内PWM 波的脉冲个数不固定相位也不固定正负半周期的脉冲不对称半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。
2、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。
3、电力电子器件器件与普通电子器件有何不同？（1）电力电子器件所能处理的电功率的大小一般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）电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制（4）电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电力电子器件，一般还需要安装散热器。
4、什么是逆变失败？逆变失败原因？防止逆变失败的方法？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。
逆变失败的原因：（1）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。
（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。
（3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。
防止逆变失败的方法有：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。
5、什么是有源逆变？当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变。
6、实现有源逆变的条件：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。
考试试卷十一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、同一晶闸管，维持电流I H与掣住电流I I在数值大小上有I L______________ |H。
2、常用的晶闸管有_____ 式、________ 式两种。
3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在________ 时刻换流，二极管则在________ 时刻换流。
4、过电压产生的原因_______ 、 ______ ，可采取_________ 、________ 、保护'5、变频电路所采取的换流方式_____ 、_________ 、_________ 。
6、门极可关断晶闸管主要参数有________ 、_________ 、_________ 。
7、电力变换通常分为四大类，即______ 、____ 、______ 、 _______ 。
&斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于_______________________ 。
二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（） A.导通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不定2、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是（）A.90 °B.120 °C.150 °D.180 °3、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（）_ _ _.于2 B.逅6 eg运—D.屜A4、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是（）A、单相全控桥整流电路B、单相双半波整流电路C、单相半控桥整流电路D、三相全控桥整流电路5、电流型逆变器中间直流环节贮能元件是（）A.电容B.电感C.蓄电池D.电动机三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么?3、简述对触发电路的三点要求4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么?5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？6试说明PWM控制的基本原理四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中R=20丄值极大当=30时, 要求：①作出Ud Id、和I2的波形；②求整流输出平均电压Ud电流Id,变压器二次电流有效值I2;③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
试试卷九一、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）1、晶闸管除了在门极触发下可能导通之外，在以下几种情况下也可能被触发导通：阳极电压升高至相当高的数值造成效应；阳极电压过高；结温较高和光触发。
但只有是最精确、迅速而可靠的控制手段。
对于其它几种情况，在晶闸管的应用中要采取措施防止因其造成晶闸管误导通。
2、在PWM控制电路中，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为__________调制和_______调制，______调制方法克服了以上二者的缺点。
3、设DC/DC变换器的Boost电路中，E=10V，α=0.5，则U o=________。
4、整流电路中变压器漏抗对电路的影响是________ 、______、_____ _、。
5、换流的方式有____________、_____________、____________、____________，全控型器件用_______________方式换流6、电力电子器件在实际应用中应采取的主要保护措施有：、、。
7、防止单相桥式半控整流电路失控的最有效方法是。
二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为（）A、157AB、100AC、80AD、246.5A2、下列全控器件中，属于电流控制型的器件是（）。
A、P-MOSFETB、SITC、GTRD、IGBT3、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( )A、有源逆变器B、A/D变换器C、D/A变换器D、无源逆变器4、在PWM逆变电路的相电压正弦波调制信号中叠加适当的3次谐波，使之成为鞍形波的目的在于（）A、消除谐波分量B、包含幅值更大的基波分量C、减少开关次数D、削弱直流分量5、带反电动势负载的电路，当晶闸管关断时负载上的电压U d为（）A、U d=0B、U d=EC、U d=E/2D、U d= – E6、若减小SPWM逆变器输出电压基波幅值，可采用的控制方法是（）A、减小三角波频率B、减小三角波幅值C、减小输入正弦波控制电压幅值D、减小输入正弦波控制电压频率7、三相半波可控整流电路的自然换相点是（）A、交流相电压的过零点B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C、比三相不可控整流电路的自然换相点超前30ºD、比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60º8、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（）A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9、可实现有源逆变的电路为（）。
电力电子技术答案主编：王兆安、刘进军整理：初顺建第1章 电力电子器件1. 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u GK >0。
2. 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。
3. 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。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2mI (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 =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I mc) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =41 I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m4. 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≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.55. 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 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
