电力电子器件习题集

第2章 电力电子器件概述 习题第1部分：填空题1. 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。

2. 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。

3.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。

4. 电力电子器件组成的系统，一般由（控制电路）、（驱动电路）、（保护电路）、（主电路）四部分组成。

5. 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：（半控型）、（全控型） 和（不控型）。

6．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） 和（电压驱动型）7. 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）。

8. 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(5us)以上。

9.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在(5us)以下。

10.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论（门极是否有触发电流），晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在（门极有触发电流）情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，（门极）就失去控制作用。

要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流（降到接近于零的某一数值以下）。

11.晶闸管的派生器件有：（快速晶闸管）、（双向晶闸管）、（逆导晶闸管）、（光控晶闸管）。

12. 普通晶闸管关断时间（一般为数百微秒），快速晶闸管（一般为数十微秒），高频晶闸管（10us ）左右。

高频晶闸管的不足在于其（电压和电流定额）不易提高。

13.（双向晶闸管）可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

14.逆导晶闸管是将（晶闸管）反并联一个（二极管）制作在同一管芯上的功率集成器件。

15. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用（一定波长的光照信号）触发导通的晶闸管。

光触发保证了主电路与控制电路之间的（绝缘），且可避免电磁干扰的影响。

第一章 电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；２）增加负载回路中的电阻。

1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。

对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为()mA I V 2105001003=⨯= 因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。

可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。

对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压9922045.045.02=⨯=≈U U d （Ｖ） 平均电流 9.91099===R U d VAR I (A)波形系数 57.1≈=VARV f I I K 所以， ＩＶ＝K f 。

ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，所以，电流指标合理。

但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U U Rm Fm (V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。

习题3.101.电力电子器件一般工作在开关状态，通常情况下，电力电子器件功率损耗为当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。

2.二极管英文名字缩写（TVS），二极管电气符号为。

3.电力二极管主要类型：、、。

3.131.晶闸管英文名字缩写为：。

2.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。

3.晶闸管基本工作特性的概括为正向触发刚导通，反向截止。

3.201.晶闸管：。

门极自关断晶闸管：。

电力晶闸管。

2.GTO的多元集成，多元集成，多元的功率集成结构是为了便于实现萌及控制关断而设计。

3.功率晶体管GTR从高压小电流向低电压大电流跃变现象：。

4.GTR共发射极接法时输出特性中的三个区域：，，。

5.GTR电气符号中：b是极。

c是极。

e是极。

3.271.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR的共发射极接法时输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者截至区对应后者，前者饱和区对应后者，前者非饱和区对应后者。

2.电力MOSFET的电气符号中，G是极，D 极，S 极。

3.电力MOSFET通态电阻具有温度系数。

4.晶闸管；门级的关断晶闸管：；电力晶体管：；绝缘栅双型晶体管：。

电力场效应管晶体管。

4.31.在如下电力电子器件中SCR，GTO，IGBT，MOSFET中，按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电情况，属于双极型器件是；属于单极型器件；属于复合型器件的是；属于电压驱动的是；电流驱动型全控器件。

2.晶闸管的电气图形符号：。

3.门级的关断晶闸管电气图形符：。

4.电气晶体管电气图形符号：。

5.电力场效应晶体管电器图形符号：。

6.绝缘栅双极型晶体管电气图形符号：。

7.如图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，电流最大值为I m，试计算波形的电流平均值I d与电流有效值I L，如果考虑安全裕量为a。

应选择额定电流为多大的晶闸管?4.71.单项桥式全控整流电路，带电阻负载时，其a角的移相范围：带阻感负载时，a角的移相范围：。

电力电子技术习题库（附答案）一、单选题（共25题，每题1分，共25分）1.三相桥式全控整流电路，大电感负载，当α＝（）时整流平均电压Ud=0。

A、60度B、30度C、90度D、120度正确答案：C2.1957年美国通用电气（GE）公司研制出第一只（），它标志着电力电子技术的诞生。

A、电子管B、晶闸管C、MOSFETD、IGBT正确答案：B3.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成（）A、可关断晶闸管B、双向晶闸管C、逆阻型晶闸管D、大功率三极管正确答案：C4.IGBT是一个复合型的器件，它是（）A、GTR驱动的MOSFETB、MOSFET驱动的GTRC、MOSFET驱动的晶闸管D、MOSFET驱动的GTO正确答案：B5.晶闸管的伏安特性是指()A、门极电压与门极电流的关系B、阳极电压与阳极电流的关系C、门极电压与阳极电流的关系D、阳极电压与门极电流的关系正确答案：B6.单相全控桥式整流电路大电感性负载中，控制角的最大移相范围是（）A、180°B、120°C、90°D、150°正确答案：C7.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）A、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°B、本相相电压与相邻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滞后60°D、交流相电压的过零点正确答案：B8.逆变电路是一种（）变换电路。

A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC正确答案：B9.采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为()。

A、增大输出幅值B、减小输出谐波C、减小输出幅值D、减小输出功率正确答案：B10.三相全波可控整流电路电阻性负载中，控制角的最大移相范围是（）。

A、90°B、120°C、150°D、180°正确答案：B11.目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（）。

第1章电力电子器件填空题：1.电力电子器件一般工作在________状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。

3.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________。

4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为________、________、________三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为________。

6.电力二极管的主要类型有________、________、________。

7.肖特基二极管的开关损耗________快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为____ 正向有触发则导通、反向截止____ 。

9.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。

10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM________Ubo。

11.逆导晶闸管是将________与晶闸管________（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12.GTO的________结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为________。

14.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________、前者的饱和区对应后者的________、前者的非饱和区对应后者的________。

15.电力MOSFET的通态电阻具有________温度系数。

16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而________，开关速度________电力MOSFET 。

17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。

电力电子技术习题集习题一1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。

2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因4.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。

如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少(f)图1-30 习题1-4附图5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽图中，E =50V ；L =；R =; I L =50mA （擎住电流）。

图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。

9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。

10. 全控型器件的缓冲吸收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。

11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量习题二1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5，电感为，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。

2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。

系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。

8、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： 器件 IGBT 优 点 缺 点 开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流 开 关 速 度 低 于 电 力 冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高， MOSFET ，电压，电流容 为电压驱动，驱动功率小 量不及 GTO 开关速度低，为电流驱动， 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强 ， 所需驱动功率大，驱动电 饱和压降低 路复杂，存在二次击穿问 题 电流关断增益很小，关断 时门及负脉冲电流大，开 关速度 低， 驱动 功率 大， 驱动电路复杂，开关频率 低 电流容量小，耐压低，一 般中 适 用 于 功 率 不 超 过 10kw 的电力电子装置
过流
二、判断题 1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。 （ √ ） 2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为 500V ，反向重复峰值电压为 700V ，则该晶闸管的 额定电压是 700V 。 （ × ） 3、晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。 （ × ） 4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。 （ √ ） 5、 在晶闸管的电流上升至其维护电流后， 去掉门极触发信号， 晶闸管级能维护导通。 （×
） ）
1、图中阴影部分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 Im，试计算各 波形的电流平均值 Id1、Id2、Id3 与电流有效值 I1、I2、I3 。
解：a ） I d1
1 2

m 4
I sin td (t )
1m 2 ( 1) 0.2717I m 2 2
2 220 311.13V ；取晶闸管的安全裕量为 2 ，则晶闸管额定电压不低于 2× 311.13 ≈

2 电力电子器件（6）第1章习题第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压、电流、频率、相位、相数中的一相加以变换。

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；直流变直流——斩波；交流变交流——交流调压、变频。

第2章习题（1）第2部分：简答题1.电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？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。

按照控制程度：不控型器件，半控型器件，全控型器件。

按驱动电路：电流驱动型，电压驱动型。

特点：处理的功率大，器件处于开关状态，需要信息电子电路来控制，需要安装散热片。

2.使晶闸管导通的条件是什么？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。

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。

第2章习题（1）第3部分：计算题1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大?解：晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值311V；（注：电压峰值＝1.414*有效值）取晶闸管的安全裕量为2倍，则晶闸管额定电压不低于：2×311V＝622V。

2.流经晶闸管的电流波形如题图1－41所示,其电流最大值为Im。

班级姓名学号第2/9章电力电子器件课后复习题第1部分：填空题1. 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。

2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制任务的电路。

3. 电力电子器件一般工作在开关状态。

4. 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。

5. 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、半控型器件和全控型器件。

6．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：电流驱动型和电压驱动型。

7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。

8. 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。

9. 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。

10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在5μs以下。

11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。

12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论是否触发，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极正确触发情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。

要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。

13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。

选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。

14.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I L约为I H的称为2~4 倍。

15.晶闸管的派生器件有：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。

16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。

第二章习题集思考题一填空题：1.电力电子器件一般工作在_______状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_ _，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_ __。

3.电力电子器件组成的系统，一般由_主电路_____、__控制电路____、 __驱动电路______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_。

4.在如下器件：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________；在全控的器件中，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________。

9、可关断的晶闸管的图形符号是___ __；电力晶体管的图形符号___ ____；功率场效应晶体管的图形符号是___ _；绝缘栅双极型晶体管的图形符号是___ ____。

10、绝缘栅双极型晶体管是以___ 电力场效应管的栅极 ____作为栅极，以_电力晶体管的发射极和集电极__ ____作为发射极与集电极复合而成。

二.简答题：1.使晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关闭？2.如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？3.GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？4.试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

5．图题2-13中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m，试计算各图的电流平均值还要算有效值．图2-13习题及思考题一填空题：1.电阻负载的特点是________，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________。

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直流－直流变换器(8)
第3章 习题（2）
第2部分：简答题 5. 桥式可逆斩波电路如题图3－4所示， 电机为正向电动状态。
题图3－4 当电机处于低速轻载运行状态（即负载 电流较小且正负交变），完成下题： （1）采用双极型控制方式时，画出V1 ～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流 的波形；并在此基础上结合电流波形说明 在一个周期内的不同区段上负载电流的路 径以及在该区段内电机的工作状态。
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直流－直流变换器(8)
第3章 习题（3）
第2部分：简答题 1. 画出隔离型Buck变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 2. 隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？ 解：为了防止变压器磁通饱和。 3. 画出隔离型Buck-Boost变换器的电路结构并简述其工作原理。（略） 4. 为什么反激式变换器不能在空载下工作？ 答：在负载为零的极端情况下，由于T导通时储存在变压器电感中的磁能 无处消耗，故输出电压将越来越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不 能在空载下工作。
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第16讲
3 直流－直流变换器（8）
直流－直流变换器(8)
本讲是的习题课，讲解第3章所布置的习题。
第3章 习题（1）
第1部分：填空题 1.直流斩波电路完成的是直流到另一固定电压或可调电压的直流电的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波 电路。 3.斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合型。 ，其中最常用的控制方式是：脉冲宽度调制。 4.脉冲宽度调制的方法是： 周期 不变，导通 时间变化，即通过导通占空比 的改变来改变变压比，控制输出电压。 5.脉冲频率调制的方法是:导通时间不变，周期变化，导通比也能发生变化 ，从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是：导通占空比的变化范围 有限。输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计 。 6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 连续 。 7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L储能使电压泵升，电容C可将输出 电压保持住 。 8.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。 9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占 空比为1/2<α <1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为0<α <1/2。

第二章习题集思考题一填空题：1. 电力电子器件一般工作在 ______ 状态。

2. 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为 _ _ ，而当器件开关频率较高时， 功率损耗主要为 _ __ 。

3. 电力电子器件组成的系统，一般由 _主电路 ___ 、 __控制电路 __ 、 __ 驱动电路______ 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 _。

4. 在如下器件： 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 MOSFE ）T 、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 ______ 在全控的器件中， 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 _______ 。

9、可关断的晶闸管的图形符号是 ______ ；电力晶体管的图形符号 ___ _______功率场效应晶体管的图形符号是 ___ _ ；绝缘栅双极型晶体管的图形符号是 __10、绝缘栅双极型晶体管是以 ___ 电力场效应管的栅极 ________ 作为栅极，以 _电力晶体管的发射极和集电极 __ ______ 作为发射极与集电极复合而成。

二. 简答题：1. 使晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关闭？2. 如何防止电力 MOSFET 因静电感应应起的损坏？3. GTO 与 GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？4. 试说明 IGBT 、 GTR 、 GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。

5．图题 2-13 中实线部分表示流过晶闸管的电流波形， 其最大值均为 I m ，试计算各图的 电流平均值还要算有效值．图2-13L 足够大）负载下的 u d 、i d 、u vt 图形。

U0 =
20 1 Ui = × 220 = 127V 20 + 40 3
U 0 2 127 2 P0 = = = 3226W R 5
（3）
λ = cos ϕ1 = 1
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电力章 习题（2）
第1部分：填空题 1.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交 交变频电路 。 2.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由输出电流方 向决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据输出电压与电流的方 向是否相同决定的。 3.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20Hz 。 4.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即公共交流母线进线方式和 输出星形联接方式 ，其中主要用于中等容量的交流调速系统是公共交流母 线进线方式 。 5.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 器件是全控型器件；控制方式是斩控方式 。
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组合变流电路 (3)
第6章 习题（2）
第2部分：简答题 1.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本工作原理。（略） 2.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？ 答: 交交变频电路的优点是：只用一次变流，效率较高；可方便地实 观四象限工作：低频输出波形接近正弦波。 缺点是：接线复杂，受电网频率和变流电路脉波数的限制输出频率较 低；输入功率因数较低；输入电流谐彼含量大，频谱复杂。 交交变频电路主要用于500kw或 1000kw以上的大功率、低转速的交流 调速电路中。 3.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不 同？ 答：电路结构相同，但工作方式不同： 单相交交变频电路是交流输出，为此两组桥在交流输出的每个周期内都要 切换，且控制角要不断变化，使输出电压按照正弦规律变化。 反并联可控整流电路是直流输出，稳态时控制角不变，只有在电机运行状 态变化时，两组桥才进行切换。

《电力电子技术》课程习题集一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结。

A、一个B、二个C、三个D、四个2.电力二极管内部有（）个PN结。

A、一个B、二个C、三个D、四个3.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。

A、一个B、两个C、三个D、四个4.比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。

A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR5.下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、SR6.比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。

A、GTOB、GTRC、MOSFETD、IGBT7.下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。

A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR8.压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。

A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。

A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护10.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。

A、有效值B、最大值C、平均值D、最小值11.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。

A、愈大B、愈小C、不变D、为零12.快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。

A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护13.当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相( )。

A、串联B、并联C、串并联14.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15.当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 ( )。

A、串联B、并联C、串并联16.晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（）负载。

A、电阻性B、电感性C、反电动势D、不定17.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。

A、不变B、增大C、减小D、不定18.三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（）。

□ 附录：习 题 集一、填空1、晶闸管的问世，使 电子技术 进入了强电领域，形成了 电力电子 学科。

2、电力电子变流技术的应用主要有以下几方面： 整流 、 直流斩波 、 逆变 、 交流电力控制 、 变频 和 变相 。

3、在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为____通态损耗____，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为___开关损耗_____。

4、电力电子器件在实际工作中应用中，一般是由 控制电路 、 驱动电路 和以电力电子器件为核心的 主电路 组成的一个系统。

由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加___保护_____。

5、普通晶闸管内部四个区形成 三个 PN 结,外部有三个电极，分别是 阳极A 极、 阴极K 极和 门极G 极。

6、晶闸管在其阳极与阴极之间加上 正向 电压的同时，门极上加上 触发 电压，晶闸管就导通。

7、只有当阳极电流小于 维持电流 电流时，晶闸管才通转为截止。

8、正弦半波电流的波形系数dI I K 为： 1.57 9、晶闸管的工作状态有正向 阻断 状态，正向 导通 状态和反向 阻断 状态三种。

10、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP 表示该器件的名称为 普通晶闸管 ，50表示 额定电流50A ，7表示 额定电压700V 。

11、逆导晶闸管是将____二极管____与晶闸管__反向并联______（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12、在晶闸管两端并联的RC 回路是用来防止 关断过电压 损坏晶闸管的。

13、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫 快速熔断器 。

14、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R 是___静态均压_____措施，给每只管子并联RC 支路是___动态均压_____措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用___先串后并_____的方法。

15、按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为 不可控 型器件、 半控 型器件和 全控型 器件。

1.1 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，并在门极施加正向触发电流（脉冲）。

或者U AK >0且U GK >01.2 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I A 大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流I H 。

1.5 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?答:GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构,由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管T1、T2，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。

121＞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T2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。

1.9.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： 器件优点 缺点 IGBT 开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTO GTR 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低 开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题GTO 电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强 电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂.开关频率低电力MOSFET 开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小，且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置中1.10什么是晶闸管的额定电流？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°C 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。

解：（ 1）作图。
（ 2） U d 0.9U 2 cos
当 30 时，
U d 0.9U 2 cos 0.9 100 cos30 78V
Id
Ud
78 39 A
R2
I 2 I d 39 A
4. 在图 1 所示的降压斩波电路中， 已知 E 200V ，R 10 ，L 值极大，EM 30V 。 （ 1）分析斩波电路的工作原理； （ 2）采用脉宽调制控制方式，当 T 50 s ，
答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出， 可降低脉冲电压， 增大输出 的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰， 而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配， 达到同时触发多个晶闸 管的目地。 6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为 “最后一道保护”用？
（ 2）逆变器必需工作在 β <90o（α >90o）区域，使 Ud< 0, 才能把直流功率 逆变为交流功率返送电网。 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 答：（ 1）触发信号应有足够的功率。
（ 2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后， 阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
（3） 复合型器件： IGBT,MCT,IGCT 等
4. 按照驱动电路信号的性质，分为两类：
（1）电流驱动型：晶闸管， GTO， GTR等
（2）电压驱动型：电力 MOSFET,IGBT 等
常用的控型电力电子器件： 门极可关断晶闸管 , 电力晶闸管， 电力场效应晶体管， 绝缘栅双
极晶体管。
2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求？ 晶闸管触发电路应满足下列要求：
2 倍， I T =1.66）。 Id