单线进出的电子开关（单火供电）
单线进出的电子开关（以下简称为单线电子开关）有着广阔的应用前景：一方面它可以直接代换家居中非常普及的墙壁开关，安装和代换都很方便；另一方面还可以方便地实现遥控或智能控制。然而，正因为只有单线进出，在开关闭合时，开关两端电压几乎为零，电子开关的自身供电难以解决；况且又由于开关所控制的负载不确定性，使得这个问题难上加难。笔者设计并制作了一款单线电子开关的电源电路，巧妙的解决了这一难题。现介绍给大家。
一、性能简介：
该电路的优点是：⑴电路采用电流互感器原理来升压，巧妙解决了自身供电难题；⑵采用二极管限幅，又解决了因为负载电流的变化而影响电路自身电源不稳定的问题，可以驳接感性负载和容性负载；⑶它还具有自身压降小、功耗小等优点。
二、工作原理：
如图：电源电路如虚线框所示，电路左边AB端为单线进出端，和负载串联后接在220V市电上；右边CD端是电子开关的电源低压供电端。单向可控硅SCR作为负控制载的通断的开关，可控硅导通相当于开关闭合；微型变压器B1是解决电子开关导通时自身电源的供给；二极管D1D2并接在变压器的初级，将初级电压限制在0.7V左右，可以防止微型变压器初级线圈烧坏，也可以防止因负载电流过大而造成输出电压过高。
当开关处于截止状态时，可控硅截止，此时，市电通过全桥Q1整流、然后通过电阻R1分压后给电子开关提供低压直流电，保障了待机电源的供给。
当开关导通状态时，可控硅已被触发导通，相当于开关闭合，负载得电而正常工作。负载回路中有电流流过，必然有电流流过变压器的初级线圈。由微型变压器升压，然后通过全桥Q2整流后，同样能给电子开关提供低压直流电。
可见，不论电子开关导通还是截止，都能够解决电子开关电路的自身供电问题。
三、器材选用与调试：
1.图中可控硅、二极管、桥堆应根据负载电流大小而选定，击穿电压要在400V以上。
2.微型变压器B1选用EE12以下的微型铁心。制作时，可以通过调整线圈匝数和匝数比，使次级输出电压达到电路的要求。如：输出电压要求为5V，那么初级和次级的匝数比一般选在1：10左右便可。
3.如果将虚线内的电路封装成模块，那么就只5个接线端。其中AB是进线端，CD是低压直流输出端，G为开关控制端。
这样，只要用它来给相应的电路供电，就可以做成单线进出的：“热释电人体红外线开关”、“亚超声遥控开关”，“人体感应电子开关”，“红外线遥控电子开关”等多种电子开关，应用前景可想而知。
第6章交流—交流变换电路课后复习题及答案 第1部分：填空题 1.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。 2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为0~180O，随 α 的增大，U o 减小，功率因数λ减小。 3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜?(?=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间 越来越短 ,VT2的导通时间越来越长。 4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于支路控制三角形联结方式，TCR的控制角 α 的移相范围为90°~ 180°，线电流中所含谐波的次数为 k。 6= ±k ,2,1 ,1 5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等。 第2部分：简答题 1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。 交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。 2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。 答：交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开，但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的，其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率，通常也没有明确的控制周期，而只是根据需要控制电路的开通和断开。另外，交流电力电子开关的控制频度通常比交流调功电路低得多。 4. 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：交交变频电路的主要特点是： 只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。 交交变频电路的主要不足是： 接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。 主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。
第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答 2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为5Ω,电感为0.2H ，电源电压2U 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，并指出其电压定额。 解：由直流输出电压平均值d U 的关系式： 2 cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ，故得： A R I U d d 50510=?== 可以求得控制角α为： 01220 45.0502145.02cos 2≈-??=-=U U d α 则α=90°。 所以，晶闸管的电流有效值求得， ()A I I I t d I I d d d d VT 52 1222212==-=-==?ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=π απ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 ()()V U U M TN 933~6223113~23~2=?== 续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，续流二极管的额定电压为 ()()V U U M TN 933~6223113~23~2=?==
2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。 解：因为单相双半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。 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 2VT 为例。当1VT 导通时，晶闸管2VT 通过1VT 与2个变 压器二次绕组并联，所以2VT 承受的最大电压为222U 。 （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： （α~0）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（πα~）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与 电源电压2u 相等；(παπ+~)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0； (παπ2~+)期间，单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、 3VT 导通，输出电压等于2u -。 对于电感负载： （απα+~）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与电源电压2u 相等；（απαπ++2~）期间，单
电工学与电子技术B复习题答案 一、选择题 1、一含源二端网络，测得其开路电压为100V ,短路电流为10A，当外接10 Q负载电阻时，负载电流是（B） A. 10A; B.5A; C.15A; D.20A. 2、电动势为10V、内阻为2 Q的电压源变换成电流源时，电流源的电流和内阻是（C） A. 10A , 2 Q; B. 10A , 2 Q; C. 5A , 2Q; D. 2A , 5 Q. 3、正弦交流电压u=100sin（628t+60 o）V，它的频率为（A） A. 100Hz ; B. 50Hz ; C. 60Hz; D. 628Hz . 4、一阻值为3Q、感抗为4 Q的电感线圈接在交流电路中，其功率因数为（B） A. 0.3; B. 0.6; C. 0.5; D. 0.4 5、电力系统负载大部分是感性负载，要提高电力系统的功率因数常采用（B） A .串联电容补偿；B.并联电容补偿；C.串联电感补偿；D.并联电感补偿。 6、欲使放大器净输入信号削弱，应采取的反馈类型是（D） A .串联反馈；B并联反馈；C.正反馈；D.负反馈。 7、由一个三极管组成的基本门电路是（B） A .与门；B.非门；C.或门；D.异或门。 8、在脉冲门电路中，应选择（B）的三极管。 A .放大能力强；B.开关速度快；C.价格便宜；D.集电极最大耗散功率高。 9、数字集成门电路中，目前生产最多且应用最普遍的门电路是（D） A .与门；B.非门；C.或门；D.与非门。 10、在Y形联接的三相对称电路中，相电流与线电流的相位关系是（C） A. 相电流超前线电流30 o； B.线电流超前相电流30 o； C.相电流与线电流同相； D.相电流超前线电流 60 0。 11、在三相四线制中性点接地供电系统中，线电压指的（A）的电压。 A .相线之间；B.零线对地间；C.相线对零线间；D.相线对地间。 12、三相四线制供电的相电压为220V，则线电压为（D） A. 220V; B. 250V; C. 311V ; D. 380V. 13、纯电感电路中，（C） A.电流与电压同相位； B.电流与电压反相位； C.电压超前电流90 o；D .电压滞后电流90 0。 14、阻值为4 Q的电阻和容抗为3 Q的电容串联，总复数阻抗为（D）Q A. Z=3+j4 ; B. Z=3-j4 ; C. Z=4+j3 ; D. Z=4-j3。 15、额定电压都为220V的40W、60W和100W三只灯泡串联在220V的电源中，它们的发热量由大到小排列为（B） A. 100W、60W、40W ; B. 40W、60W、100W; C. 100W、40W、60W; D. 60W、100W、40W。 16、应用戴维南定理求含源二端网络的输入等效电阻的方法是将网络内的电动势（D） A .串联；B.并联；C.开路；D.短接。 17、用一只额定值为110V/100W 的白炽灯和一只额定值为110V/40W的白炽灯串联后接到220V的电源上，当开关闭合时，（C） A.能正常工作； B. 100W的灯丝烧毁； C. 40W的灯丝烧毁； D.两只灯丝全烧毁。 18、有一220V/1000W 的电炉，今欲接在380V的电源上使用，可串联的变阻器是（B）
主要损耗:通态损耗.断态损耗 开关损耗《开通损耗.关断损耗》。 通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损耗的主要因素。 电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成按照器件能够被控制的程度，分为以下三类： 半控型器件（Thyristor） ——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件（IGBT,MOSFET) ——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。 不可控器件(Power Diode) ——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。 按照驱动电路信号的性质，分为两类： 电流驱动型 ——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。 电压驱动型 ——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。 电力二极管的主要类型 1) 普通二极管 2) 快恢复二极管 3. 肖特基二极管 晶闸管的门极触发电流是从门极流入晶闸管，从阴极流出的
电流定额 1通态平均电流I T(AV） 2维持电流I H 3擎住电流I L 4浪涌电流I TSM 动态参数 除t gt和t q 断态电压临界上升率d u/d t ——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。 ——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。 通态电流临界上升率d i/d t ——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。 晶闸管的派生器件 快速晶闸管。双向晶闸管。逆导晶闸管。光控晶闸管 GTR的二次击穿现象与安全工作区 一次击穿：集电极电压升高至击穿电压时，I c迅速增大。 只要I c不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。 二次击穿：一次击穿发生时，I c突然急剧上升，电压陡然下降。 常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。 安全工作区
第1章电力电子器件 主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。 重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。 难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。 基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，熟练掌握器件的选取原则，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。 1 电力电子器件概述 (1)电力电子器件的概念和特征 主电路（main power circuit）--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； 电力电子器件（power electronic device）--可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件； 广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类。 两类中，自20世纪50年代以来，真空管仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（Mercury Arc Rectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。 电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： a. 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；
SIMetrix 在“开关电源及其软开关技术”教学中的应用 为了完善专业的知识结构、配合学校培养应用型人才的办学思路，华南理工大学广州学院电气工程学院为本科生开设了“开关电源及其软开关技术”这门课程。该课程是“电力电子技术” 的后续课程，系统地介绍了开关电源电路的结构组成、工作原理、设计方法和开发过程，其综合性、工程性和实用性很强。目前，课程在教学中存在的主要问题：第一，虽然在课堂教学中使用了多媒体课件，但依然需要花费大量精力对电路工作原理及其波形进行描述和分析，学生仅凭听讲还是很难深入理解。第二，在本科生中开设该课程的高校较少，在市场上很难找到针对该课程的实验装置，学生学习的理论知识得不到很好的验证。第三，开关电源的硬件开发是一项知识面要求宽、难度大又危险的复杂技术工作，受时间、空间、物质条件等因素限制，在这方面不能做过多要求，因此学生动手能力得不到真正的锻炼。 为了弥补以上不足，本文提出在课程教学中引入SIMetrix 仿真工具。借助该仿真软件，学生更容易理解理论知识，还可以在课堂外对所学的知识加以验证以及进行一些设计应用，从而激发学习的兴趣并增强实践能力。 一、SIMetrix 仿真软件介绍 特点一：包含丰富的器件模型。模型库不仅包含了理想的电路元件，同时还提供了比较通用的、常见的半导体器件和各类应用广泛的
集成电路控制芯片，在此基础上足以构建完整的开关电源系统。 特点二：先进的测量功能。波形可通过选择检测器然后点击原理图生成，或在原理图上放入固定的检测器生成，可在仿真后甚至仿真时查看波形，非常方便。 特点三：强大的波形处理功能。为波形分析提供RMS、frequency、-3dB、FFT等40多种函数，选择这些函数可获得计算结果并显示在波形旁边。 特点四：具有多种分析功能。包括瞬态分析、交流分析、直流分析、噪声分析、传输函数分析等，每种分析功能下又提供多种扫描模式，如频率扫描、器件扫描、参数扫描、模型参数扫描、温度扫描、蒙特卡罗扫描等等。 此外，SIMetrix 仿真软件的仿真结果与实际非常接近，用户图形界面友好，仿真直观，使用者容易掌握。 二、基于UC3842的反激电路仿真实例分析 反激变换器具有高可靠性、高效率、电路拓扑简洁、输入输出电气隔离、升/ 降压范围宽、易于多路输出等优点，是小功率开关电源的理想电路拓扑。UC3842是SIMetrix仿真工具模型库 自带的集成芯片，其外围器件少、性能良好、价格低廉。综上所述，以UC3842空制的反激电源为仿真实例，电路简单且具有代表性，满足初学者的基本学习要求，具体的仿真电路如图1 所示 1. 仿真电路原理 （1）主电路原理。交流输入电压经D1-D4 组成的桥式整流
第九章：半导体二极管和三极管、第十章：基本放大电路 一、单项选择题 1．若用万用表测二极管的正、反向电阻的方法来判断二极管的好坏，好的管子应为（ C ） A 、正、反向电阻相等 B 、正向电阻大，反向电阻小 C 、反向电阻比正向电阻大很多倍 D 、正、反向电阻都等于无穷大 2．电路如题2图所示，设二极管为理想元件，其正向导通压降为0V ，当U i =3V 时，则U 0的值( D )。 A 、不能确定 B 、等于0 C 、等于5V D 、等于3V 3．半导体三极管是具有( B )PN 结的器件。 A 、1个 B 、2个 C 、3个 D 、4个 4．晶体管的主要特性是具有（ D ）。 A 、单向导电性 B 、滤波作用 C 、稳压作用 D 、电流放大作用 5．稳压管的稳压性能是利用PN 结的（ D ）。 A 、单向导电特性 B 、正向导电特性 C 、反向截止特性 D 、反向击穿特性 6．对放大电路进行动态分析的主要任务是（ C ） A 、确定静态工作点Q B 、确定集电结和发射结的偏置电压 C 、确定电压放大倍数A u 和输入、输出电阻r i ，r 0 D 、确定静态工作点Q 、放大倍数A u 和输入、输出电阻r i ，r o 7．射极输出器电路如题7图所示，C 1、C 2足够大，对输入的交流信号u 可视作短路。则输出电压u 0与输入电压u i 之间的关系是( B )。 A 、两者反相，输出电压大于输入电压 B 、两者同相，输出电压小于且近似等于输入电压 C 、两者相位差90°，且大小相等 D 、两者同相，输出电压大于输入电压 8．在共射极放大电路中，当其他参数不变只有负载电阻R L 增大时，电压放大倍数将( B ) A 、减少 B 、增大 C 、保持不变 D 、大小不变，符号改变 9．在画放大电路的交流通路时常将耦合电容视作短路，直流电源也视为短路，这种处理方法是( A )。 A 、正确的 B 、不正确的 C 、耦合电容视为短路是正确的，直流电源视为短路则不正确。 D 、耦合电容视为短路是不正确的，直流电源视为短路则正确。 10．P N 结加适量反向电压时，空间电荷区将（ A )。 A 、变宽 B 、变窄 C 、不变 D 、消失 11．题11图示三极管的微变等效电路是（ D ) 题2图 题7
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
电工学（电工技术、电子技术）复习题 一、单项选择题：在下列各题中，将唯一正确的答案代码填入括号内 1、把图 1 所示的电路改为图 2 的电路，其负载电流I1 和I2 将( )。 (a) 增大 (b) 不变 (c) 减小 2、当三相交流发电机的三个绕组接成星形时，若线电压u BC = 380sin wt V，则相电压u B = ( )。 (a) (b) (c) 3、在图示电路中，开关 S 在t = 0 瞬间闭合，若，则( )。 (a) 0.6 A (b) 0.4 A (c) 0.8A 4、两个铁心线圈除了匝数不同 (N1 > N2) 外，其他参数都相同，若将这两个线圈接在同一交流电源上，它们的磁通F1 和F2 的关系为( )。 (a) F1 > F2 (b) F1 < F2 (c) F1 = F2 5、三相异步电动机的旋转方向决定于( ) 。 (a) 电源电压大小 (b) 电源频率高低 (c) 定子电流的相序 6、在电动机的继电器接触器控制电路中，零压保护的功能是( )。 (a) 防止电源电压降低烧坏电动机 (b) 防止停电后再恢复供电时电动机自行起动 (c) 实现短路保护 7、在中点接地的三相四线制低压供电系统中，为了防止触电事故，对电气设备应采取 ( ) 措施。 (a) 保护接中( 接零 ) 线 (b) 保护接地 (c) 保护接中线或保护接地
8、图 1 与图 2 为两个正弦交流等效电路，已知R = 9 W，R￠= 10 W，C = F， C￠= F，需施加的正弦信号的角频率w为 ( )。 (a) 0.32 rad / s (b) 0.11 rad / s (c) 2 rda/s 9、图示正弦交流电路中，R = XL= 10 W，欲使电路的功率因数l = 0.707，则XC 为 ( )。 (a) 20 W (b) 10 W (c) 5 W 10、在R，L，C串联电路中，总电压，电流 i = 10sin(wt+) A，w=1 000 rad / s，L = 1 H，则R，C分别为 ( )。 (a) 10 W，1 mF (b) 10 W，1 000 mF (c) 0.1 W，1 000 mF 11、图示正弦交流电路中，Z = ( 40 + j 30 ) W，XC= 10 W，有效值U2 = 200 V，则总电压有效值U为 ( )。 (a) 178.9 V (b) 226 V (c) 120 V 12、在R，L并联的正弦交流电路中，R = 40 W，XL= 30 W ，电路的无功功率 Q = 480 var，则视在功率S为 ( )。 (a) 866 VA (b) 800 VA (c) 600 VA
一、关于输出电气量标么化的问题： Outputchanel中的单位栏中，选择pu对输出的是否为标么值没有影响，这里填写单位pu只能在图中显示出单位为pu单位，没有进行标么值的转化过程。 若想取得标么值输出，有两个方法：方法一，在Outputchanel中的Scale Factor 中填入所需转化的标么值的基准值倒数，因为这一因子是乘以输出结果，所得到的就是标么值输出了。方法二，采用multimeter组件，这一组件可以对输出的电压和有功功率取标么值，前提填写了对应的基准值。 建议在使用过程中注意标么值的使用范围。目前已知发电机参数中，填写的是以自身容量为基准的标么值。在将实际系统参数转化为仿真参数的时候需注意这一问题。 二、RMS两种输出格式的差别： RMS电压有两种输出格式，即模拟化和数字化，模拟化输出曲线叠加的有波纹，适合于对变化速度要求快的场合。而数字化输出的曲线没有波纹，输出很平滑，适合于控制环节使用。两者各有用途。 以下开始分析PSCAD中电力电子元件的分析： 1.Power Electronic Switch（电力电子器件） 电力电子开关可以实现四种器件功能：二极管、晶闸管、GTO和IGBT。本组件代 表了两状态电阻性开关并联一个可选的RC缓冲环节，如下所示： 晶闸管、GTO和IGBT模型需要输入门极触发脉冲，可用于高频开关和脉宽调制电力电子电路中。可使用“插值点的触发脉冲”组件实现插值触发脉冲。在仿真中，尤其是电压源转换或其它FACTS设备中，必须注意观测到的损耗是符合实际的。
在自换相的导通和关断（包括正向强制导通）期间，为了计算开关动作的确切时刻，自动采用了插值算法。但是要注意的是，使用门极信号的设备导通和关断时除非在输入参数中选择了“插值”，则不会自动采用插值算法。 缓冲环节与电力电子器件并联，主要作用是缓解电压或电流的陡变，保护电力电子器件，其中电容和电阻的数值默认的为电阻5000Ω、电容0.05μF。缓冲器RC时间常数应反映于仿真的时间步长中，若RC时间常数小于仿真的时间步长，则RC可以不取任何值。 2.Diode（二极管） 二极管的导通和关断状态由它两端电压和流经的电流所决定。正向电压、正向电流时导通。 二极管固有导通电阻很小和关断电阻很大。当其正向偏置且正向电压超过了输入参数“Forward Voltage Drop”时二极管导通。电流过零时二极管关断，直到再次偏置之前一直保持关断。二极管的V－I特性曲线如下所示： 为了计算器件动作的准确时刻，导通和关断事件都采用了插值算法。因此，导通发生在正向电压正好达到“Forward Voltage Drop”的时刻，而关断发生在电流正好到零的时刻。 注意：反向恢复时间（即在关断后，恢复到允许一定的反向电流流过器件的时间）。如果导通电阻为零或小于开关阈值，则器件的导通状态就被视为理想短路。 3.Thyristor（晶闸管） 晶闸管通常由门极收触发后保持导通，而根据器件自身的电压和电流情况决定何时
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。
０．引言 电力电子器件在早期应用的ＤＣ－ＤＣＰＷＭ“硬开关”功率变换技术中，功率开关管导通或关断时，由于器件上的电压或电流不等于零。因此功率管的导通和关断都会有较大的功率损耗，而且，开关频率越高，开关损耗越大，变换器效率大为降低；与此同时，随着频率或功率的提高，所产生的ＥＭＩ也同时增大，对周边电器设备和电网的影响也就愈加 严重。因而， 提高开关频率是现代开关变换技术的重要发展方向。开关变换器的高频化可以使变换器的体积、 重量大为减小，从而提高开关变换器的功率密度，提高设备的集成化程度。此外，提高开关频率也有利于降低开关电源的音频噪声和改善动态效应。高频软开关技术在这种要求下应运而生。 １．软开关的基本概念 软开关技术是应用谐振原理，使开关变换器的开关器件中电流或电压按正弦或准正弦规律变化，当开关管电流自然过零时，使开关管关断；或开关管电压自然过零时，使开关管导通，从而使开关管关断和导通损耗为零，实现了开关电源高频化的设计，而且提高了电源效率，降 低了ＥＭＩ的产生。硬开关与软开关在开通损耗、 关断损耗的区别如图１所示。 硬开关：（图１ａ）开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。电压、电流变化很快，波形出现明显的过冲，导致开关损耗和噪声。 软开关：（图１ｂ）在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声。 图１软开关与硬开关电路的开通损耗与关断损耗的比较２．软开关电路的分类 根据开关元件开通和关断时电压电流状态，分为零电压电路和零电流电路两大类。根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关ＰＷＭ电路和零转换ＰＷＭ电路。每一种软开关电 路都可以用于降压型、 升压型等不同电路，并可以从基本开关单元导出具体电路。 ２．１准谐振电路 （ａ）零电压开关准谐振电路的基本开关单元（ｂ）零电流开关准谐振电路的基本开关单元（ｃ）零电压开关多谐振电路的基本开关单元 图２准谐振电路的基本开关单元 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。为最早出现的软开关电路，可以分为：零电压开关准谐振电路（ＺＶＳＱＲＣ）； 零电流开关准谐振电路（ＺＣＳＱＲＣ）；零电压开关多谐振电路（ＺＶＳＭＲＣ）； 用于逆变器的谐振直流环节（ＲｅｓｏｎａｎｔＤＣＬｉｎｋ） 。特点： 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，电路导通损耗加大； 谐振周期随输入电压、 负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制（ＰｕｌｓｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ—ＰＦＭ ）方式来控制。２．２零开关ＰＷＭ电路 引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过 程前后。零开关ＰＷＭ电路可以分为：零电压开关ＰＷＭ电路 （Ｚｅｒｏ－Ｖｏｌｔａｇｅ－ＳｗｉｔｃｈｉｎｇＰＷＭＣｏｎｖｅｒｔｅｒ—ＺＶＳＰＷＭ）；零电流开关ＰＷＭ电路（Ｚｅｒｏ－Ｃｕｒｒｅｎｔ－ＳｗｉｔｃｈｉｎｇＰＷＭＣｏｎｖｅｒｔｅｒ—ＺＣＳＰＷＭ）。 （ａ）零电压转换ＰＷＭ电路的基本开关单元（ｂ）零电流转换ＰＷＭ电路的基本开关单元图３零转换ＰＷＭ电路的基本开关单元 特点： 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。 ２．３零转换ＰＷＭ电路 采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。零转换ＰＷＭ电路可以分为： 零电压转换ＰＷＭ电路（Ｚｅｒｏ－Ｖｏｌｔａｇｅ－ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＰＷＭＣｏｎｖｅｒｔｅｒ—ＺＶＴＰＷＭ）； 零电流转换ＰＷＭ电路（Ｚｅｒｏ－ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＰＷＭＣｏｎｖｅｒｔｅｒ—ＺＶＴＰＷＭ）。 特点： 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。 电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。 （ａ）零电压转换ＰＷＭ电路的基本开关单元（ｂ）零电流转换ＰＷＭ电路的基本开关单元图４零转换ＰＷＭ电路的基本开关单元 ３．软开关电路的典型应用３．１零电压开关准谐振电路工作过程：ｔ０￣ｔ１时段：ｔ０时刻之前，开关Ｓ为通态，二极管ＶＤ为断态，ｕＣｒ＝０，ｉＬｒ＝ＩＬ；ｔ０时刻Ｓ关断，与其并联的电容Ｃｒ使Ｓ关断后电压上升减缓，因 此Ｓ的关断损耗减小。 Ｓ关断后，ＶＤ尚未导通。电感Ｌｒ＋Ｌ向Ｃｒ充电，ｕＣｒ电力电子高频软开关技术特点及其应用 西安铁路职业技术学院 樊润洁 李金堂 ［摘要］为了获得更高的性能指标、更高的效率、更高的功率密度，减小电能变换装置引起的电磁污染（ＥＭＩ）和环境污染（噪声等）， 软开关技术已经在功率变换器中得到了广泛的应用。本文对软开关技术的电路进行了一个简单的分类， 并对其工作特点进行扼要的分析。重点对几种典型的软开关电路的工作过程、波形分析进行了剖析论述。［关键词］软开关准谐振电路零电压开关零电流开关（ａ）（ｂ） 关断损耗 通态损耗 开通损耗 关断损耗 通态损耗 开通损耗 （ａ）（ｂ） （ｃ）（ａ）（ｂ） （ａ） （ｂ）
《电工学（电子技术）》试卷及答案 一、单项选择题：在下列各题中，将唯一正确的答案代码填入括号内 (本大题分13小题，每小题2分，共26分。 1、(本小题2分)二极管的死区电压随环境温度的升高而（）。 (a) 增大(b) 不变(c) 减小 2、(本小题2分)一接线有错误的放大电路如图所示，该电路错误之处是（）。 (a) 电源电压极性接反(b) 基极电阻RB 接错 (c) 耦合电容C1，C2 极性接错 3、(本小题2分)分压式偏置单管放大电路的发射极旁路电容CE因损坏而断开，则该电路的电压放大倍数将（）。 (a) 增大(b) 减小(c) 不变 4、(本小题2分)电路如图所示，电阻RE引入的反馈为（）。 (a) 串联电压负反馈(b) 串联电流负反馈 (c) 并联电压负反馈(d) 串联电压正反馈 5、(本小题2分)理想运算放大器的两个输入端的输入电流等于零，其原因是（）。 (a) 同相端和反相端的输入电流相等而相位相反 (b) 运放的差模输入电阻接近无穷大 (c) 运放的开环电压放大倍数接近无穷大 6、(本小题2分)运算放大器电路如图所示，欲构成反相比例运算电路，则虚线框内应连接( )。
(a) 电阻元件(b) 电感元件(c) 电容元件 7、(本小题2分)电路如图所示，运算放大器的电源电压为12V，稳压管的稳定电压为8V，正向压降为0.6 V，当输入电压ui=-1V 时，则输出电压uO等于( )。 (a) - 12 V (b) 0.7V (c) -8V 8、(本小题2分)在单相桥式整流电路中，所用整流二极管的数量是（）。 (a) 一只(b) 四只(c) 二只 9、(本小题2分)直流电源电路如图所示，用虚线将它分成了五个部分，其中稳压环节是指图中（）。 (a)（2）(b)（3）(c) (4) (d) ( 5 ) 10、(本小题2分)电路如图所示，该电路的名称是（）。 (a) 单相桥式整流电路(b) 单相全波整流电路(c) 单相
《电力电子技术》习题及解答 第1章思考题与习题 1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流(或脉冲）。 导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UＡ决定。 1．2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定? 答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流ＩＡ减小，ＩA下降到维持电流I H以下时,晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断,其两端电压大小由电源电压U A决定。 1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化? 答:温度升高时,晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流IＨ会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 １.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种? 答：非正常导通方式有:（1) I g=0,阳极电压升高至相当高的数值;(1) 阳极电压上升率ｄu/dt过高；(3) 结温过高。 1.5请简述晶闸管的关断时间定义。 答:晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时
间。即gr rr q t t t +=。 1.６试说明晶闸管有哪些派生器件? 答:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。 １.7请简述光控晶闸管的有关特征。 答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管,在光的照射下,光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。 1.8型号为KP1０0-3，维持电流I H =４ｍＡ的晶闸管，使用在图题1．8所示电路中是否合理,为什么?（暂不考虑电压电流裕量） 图题１.8 答:(a ）因为H A I mA K V I <=Ω =250100,所以不合理。 (b) 因为A V I A 2010200=Ω =, ＫP100的电流额定值为１00A ，裕量达5倍,太大了。 (c)因为A V I A 1501150=Ω= ，大于额定值，所以不合理。 1．９ 图题1.９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．电流有效值和波形系数。 解：图(ａ): I Ｔ（A Ｖ)=π 21?πωω0)(sin t td I m =πm I ＩT ＝?πωωπ02)()sin (21t d t I m =2 m I
第14章 晶体管起放大作用的外部条件，发射结必须正向偏置，集电结反向偏置。 晶体管放大作用的实质是利用晶体管工作在放大区的电流分配关系实现能量转换。 2．晶体管的电流分配关系 晶体管工作在放大区时，其各极电流关系如下： C B I I β≈ (1)E B C B I I I I β=+=+ C C B B I I I I ββ?= = ? 3．晶体管的特性曲线和三个工作区域 （1）晶体管的输入特性曲线： 晶体管的输入特性曲线反映了当UCE 等于某个电压时，B I 和BE U 之间的关系。晶体管的输入特性也存在一个死区电压。当发射结处于的正向偏压大于死区电压时，晶体管才会出现B I ，且B I 随BE U 线性变化。 （2）晶体管的输出特性曲线： 晶体管的输出特性曲线反映当B I 为某个值时，C I 随CE U 变化的关系曲线。在不同的B I 下， 输出特性曲线是一组曲线。B I =0以下区域为截止区，当CE U 比较小的区域为饱和区。输出特性曲线近于水平部分为放大区。 （3）晶体管的三个区域： 晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管工作在放大区。此时，C I =b I β，C I 与b I 成线性正比关系，对应于曲线簇平行等距的部分。 晶体管发射结正偏压小于开启电压，或者反偏压，集电结反偏压，晶体管处于截止工作状态，对应输出特性曲线的截止区。此时，B I =0，C I =CEO I 。 晶体管发射结和集电结都处于正向偏置，即CE U 很小时，晶体管工作在饱和区。此时，C I 虽然很大，但C I ≠b I β。即晶体管处于失控状态，集电极电流C I 不受输入基极电流B I 的控制。 14．3 典型例题 例14．1 二极管电路如例14．1图所示，试判断二极管是导通还是截止，并确定各电
河北科技师范学院 2006-2007学年1学期电气工程专业本科04《电力电子学》期末试卷A卷答案 一、简答题（本大题共5小题，共35分） 1、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？（5分） 答；维持晶闸管导通，要求： 导通期间，如果门极电流为零，阳极电流需大于维持电流。晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，电流大于能维持导通所需的擎住电流。（2.5分） 要使晶闸管由导通变为关断，可采用的方法是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维持电流以下。（2.5分）2、图1所示为GTR的一种驱动电路，试给出二极管VD2的作用原理。（5分） 答：二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成贝 克嵌位电路，可使GTR导通时处于临界饱和状 态。（2分） 当负载轻时，如果V5的发射极电流全部注入V， 会使V过饱和，关断时退饱和时间延长。（1分） 有了贝克嵌位电路以后，当V过饱和使得集电 极电位低于基极电位时，VD2就会自动导通，使 多余的驱动电流流入集电极，维持o U bc≈。这 样，就使得V导通时始终处于临界饱和。（2分） 3、单相全控桥式整流电路，其整流输出的电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？（5分） 答：单相全控桥式整流电路，其整流输出的电压中含有()??? =, , ,3 2 1 2k k次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。（2.5分）单相全控桥式整流电路，变压器二次电流中含有??? = + =, , , ,3 2 1 1 2k k n次数的谐波，其中主要的是3、5、7次。（2.5分）4、交流电力电子开关和机械开关相比有何优点和缺点。（5分） 答：和机械开关相比，交流电力电子开关开关响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。（4分） 控制线路较复杂；其缺点是关断时没有明显的回路断开点，必须与机械式隔离开关串联使用才能保证回路检修时的电气安全。（1分）5、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流性逆变电路中没有反馈二极管？（5分） 图1 GTR驱动电路
复习资料 填空题 1. 电力电子技术是使用器件对电能进行的技术。 2. 电力电子技术是应用在的电子技术。 3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将的一项以上加以改变。 4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在状态，这样才能降低。 5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：技术和技术。 6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成电路和对其进行控制的技术，以及构装置和系统的技术。 7. 电力电子器件是直接用于电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 8.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 状态。 9.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担任务的电路。 10.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。 11.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：、、。 12. 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：、、。 13. 电力二极管的工作特性可概括为。
14.电力二极管的主要类型有 、 、 。。 15. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为 Hz 以下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在 以上。 16. 快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在 以下。 17.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在 ns 之间 18.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 。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 。对同一晶闸管来说，通常L I 约为H I 的称为 倍。 19. 晶闸管的派生器件有： 20. 晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成 21.逆导晶闸管是将 反并联一个 制作在同一管芯上的功率集成器件。 22.光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用 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 ，且可避免电磁干扰的影响。 23.GTO 的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极 使其关断。 24.在电力电子电路中GTR 工作在开关状态, 在开关过程中，在 区和 区之间过渡时，要经过放大区。 25. IGBT 是由 和 两类器件取长补短结合而成的复合器件 26.功率集成电路实现了 和 的集成，成为机电一体化的理想接口。 27.按照载流子参与导电的情况,，可将电力电子器件分为: 三类。 28.在如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶