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电力电子技术 试题（A ）注：卷面85分，平时成绩15分一、 回答下列问题1、下列器件的分类表中，将符合每一类别的全部选项添入表中。
（8分）选项：（根据选项填空时，只需写选项的代号，如：A,B,….） A. SCR B.GTO C.GTR D.P-MOSFET E.IGBTF.电力二极管G.MCT 。
2、判断下列各题的正确性，正确的打“√”，不正确的打“×” 。
（6分） （1） 某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V ，反向重复峰值电压700V ，则该晶闸管的额定电压是700V 。
（ ）第 1 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：（2）对于输入接整流变压器的可控整流电路，变压器存在直流磁化的有三相半波整流电路、单相半波整流电路和单相全波整流电路。
（）（3）单相全控桥式变流电路，“阻感——反电势”负载，已知60β= ，2100U V=，50E V=,电路处于可逆变状态。
（）3、画出全控型器件RCD关断缓冲电路，并分析缓冲电路中各元件作用。
（6分）第 2 页（共 8 页）试题：电力电子技术班号：姓名：二、对于三相全控桥式变流电路，在不同的负载形式和控制要求下，回答下列问题。
1、 画出该电路带“阻感——反电势” 负载，并工作于整流方式时的电路图（要标明反电势极性）。
（5分）3、设该电路为大电感负载且工作于整流状态，V U 1002=，负载中E=47V ，Ω=5R ,当60α= 时，试计算整流输出平均电压d U 、负载电流d I 和晶闸管电流平均值dVT I 。
（5分）第 3 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：u u u 2、当该电路工作于整流状态时，设触发角60α= 且负载电流连续，请在图中画出此时整流器 输出电压u d 和晶闸管电流1VT i 在一个周期内的波形。
（5分）i 0三、H型单极同频模式PWM的功率转换电路如下图（a）所示。
它由四个大功率IGBT和四个续流二极管组成。
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。
目录目录.............................................................................................................................................................................. 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . 09.1 电力二极管的应用简介 09.1.1 电力二极管的种类 09.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 09.1.3 电力二极管的主要参数 09.1.4 电力二极管的选型原则 (1)9.2 电力晶体管的应用简介 (2)9.2.1 电力晶体管的主要参数 (2)9.2.2 电力晶体管的选型原则 (2)9.3 晶闸管的应用简介 (3)9.3.1 晶闸管的种类 (3)9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (3)9.3.3 晶闸管的主要参数 (4)9.3.4 晶闸管的选型原则 (5)9.4 总结 (6)第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介9.1 电力二极管的应用简介电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。
电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
9.1.1 电力二极管的种类电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。
9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途名称结构特点、用途实例图片整流二极管多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。
其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
第8章功率半导体器件习题答案第1部分：填空题1.针对电力二极管的特性，完成下列题目：1）将正向电流I F开始明显增加所对应的二极管两端的电压定义为门槛电压。
2）与正向电流I F对应的二极管两端的电压定义为正向电压降。
3）承受反向电压时，只有微小而数值恒定的电流流过，该电流定义为反向漏电流。
4）承受很高反向电压而出现击穿时所对应的二极管两端的电压，定义为反向击穿电压。
5）从承受正向电压开始，到二极管完全导通所需要的时间定义为正向恢复时间。
6）在关断时，须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态，这段时间定义为反向恢复时间。
7）二极管在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。
2.针对晶闸管的特性，完成下列题目1）晶闸管的关断时间由两段时间组成，分别是：反向阻断恢复时间和正向阻断恢复时间。
2）将指定的管壳温度和散热条件下，晶闸管允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值定义为通态平均电流，用I T(AV)表示。
I T(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量，该电流对应的有效值为 1.57倍I T(AV)。
3）使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流，用I H表示。
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，用I L表示。
对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的2～4倍。
4）在门极断路且结温为额定值时，将允许重复加在器件上的正向峰值电压定义为断态重复峰值电压，用U DRM表示；将允许重复加在器件上的反向峰值电压定义为反向重复峰值电压，用U RRM表示。
通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小（该空选项：较大或较小）的标值作为该器件的额定电压。
选用时，应考虑安全裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍。
5）断态电压临界上升率d u/d t是指：在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。
第2章电力电子器件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能使它具有耐受高电压和大电流的能力解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流能力 2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿；3.具有电导调制效应。
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Im , 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) Id1= Im I1==b) Id2== Im I2= Imc) Id3== Im I3== Im.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Id1、Id2、Id3各为多少这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3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) Im1=I/=, ≈≈89.48Ab) Im2=I/ = Id2= =c) Im3=2I=314 Id3= =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。
天津冶金职业技术学院教案( 首页)天津冶金职业技术学院教案( 首页)图1.3.2 晶闸管的内部结构和等效电路）导通：阳极施加正向电压时→给门极G也加正向电压T I I图1.3.6 控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a) 电气图形符号b) 伏安特性1.4 可关断晶闸管可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor)简称GTO。
天津冶金职业技术学院教师授课教案沟道沟道MOSFET耗尽型：增强型:耗尽型增强型之间就存在导电沟道；才存在导电沟道1. IGBT的结构图1.7.1 IGBT的结构、简化等效电路与电气符号IGBT的结构如图1.7.1(a)所示。
它是在VDMOS管结构的基础上再增加一个P+层，形成了一个大面积的P+N结1J，和其它结2J、3J一起构成了一个相当于由VDMOS驱动的厚基区PNP型GTR;简化等效电路如图1.7.1(b)所示。
电气符号如图1.7.1（c）所示GBT有三个电极:集电极Ｃ、发射极Ｅ和栅极Ｇ。
2. IGBT的工作原理IGBT也属场控器件，其驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种由栅电压GEU控制集电极电流的栅控自关断器件。
1.7.2 缘栅双极型晶体管的特性IGBT的伏安特性和转移特性图1.7.2 IGBT的伏安特性和转移特性天津冶金职业技术学院教案( 首页)构，如图1.8.4(a)。
）三极：阳极A 、阴极、栅极G ，）原理：栅极开路，在阳极和阴极之间加正向电压，有电流流过SITH ；在栅极G 和阴极K 之间加负电压，G-K 之间PN 结反偏，在两个栅极图1.9.5 GTO 的基本驱动电路2）导通和关断过程：图1.9.5(b)导通时GTO 门极与阴极间流过负电流而被关断；由于GTO 的开通和关断均依赖于一个独立的电源，故其关断能力强且可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲；3）图1.9.5(c)中，导通和关断用两个独立的电源，开关元件少，电路简单。
4）图1.9.5(d)，对于300A 以上的GTO ，用此驱动电路可以满足要求。
