电力电子技术
作业解答
教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编
第一章 电力电子器件
1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？ 答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门极电压。
导通后流过晶闸管的电流由阳极所接电源和负载决定。
1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样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。
利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。
1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？
答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V ，属于8级。
1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？常用的是哪几种？
答：双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。 常用的是：（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。
1-13 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：因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：（1）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 导通时的21αα+更接近于 1，普通晶闸管15.121≥+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。
第二章 电力电子器件的辅助电路
2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电路的区别，说明原因。 答：缓冲电路的主要作用是：
⑴ 减少开关过程应力，即抑制d u /d t ，d i /d t ；
⑵改变器件的开关轨迹，使器件工作于安全工作区内，避免过电压、过电流损坏；
⑶减少器件的开关损耗。
晶闸管为了限制di/dt，往往在主电路中串接进线电感或桥臂电感。对关断过电压du/dt的抑制，一般在晶闸管的两端并联RC网络。晶闸管一般在较低的开关频率下工作。因此，与全控型器件相比，其缓冲电路要简单的多。
2-6说明常用电力电子器件晶闸管、GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT采用哪种过压保护措施？采用哪种过流保护措施。
答：半控型器件晶闸管：过电压保护一般采用阻容吸收电路或具有稳压特性的非线性电阻器件（如硒堆、压敏电阻）来抑制过电压。
过电流保护，⑴快速熔断器保护，⑵直流快速断路器保护，⑶进线电抗限制保护，⑷电子保护。
全控型器件：过电压保护，器件开关过程中产生的过电压，一般使用缓冲电路来抑制，其它方面的过电压保护，一般采用阻容吸收电路或具有稳压特性的非线性电阻器件（如硒堆、压敏电阻）来抑制过电压。
过电流保护，以电子保护为主，电器保护为后备保护。
2-9阐述电力电子器件在串联、并联使用中应注意哪些问题？以晶闸管为例，说明这些问题可能会带来什么损害？为避免这些情况的出现常采用哪些措施。
答：电力电子器件串、并联使用时，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，还要采用一定的均压、均流措施。
以晶闸管为例，理想的串联希望各器件承受的电压相等。串联工作时，当晶闸管在阻断状态，由于各器件特性的分散性，而在电路中却流过相等的漏电流，因此，各器件所承受的电压是不同的，内阻大的器件承受的电压大，内阻小的器件承受的电压小，如不采取措施，可能会使承受电压高的器件先被击穿，而导致其它的串联器件都被击穿。所以，在串联时，要采用均压措施，晶闸管的均压措施是在器件两端并联电阻和电阻电容器件。
并联时，由于并联的各个晶闸管在导通状态时的伏安特性的差异，但各并联器件却有相等的电压，因而通过并联器件的电流是不等的，低阻抗的器件，通过的电流会大些，如不采取措施，可能会使通过电流大的器件先烧毁，而导致其它器件被烧毁。
所以，在并联时，要采用均流措施。晶闸管的均流措施是串联电阻和串联电感等均流措施。
第三章 AC-DC 变换技术
3-2三相桥式不可控整流电路任何瞬间均有两个电力二极管导通，整流电压的瞬时值与三相交流相电压、线电压瞬时值有什么关系?
答：共阴连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通，把最正的相电压接到负载的一端；共阳连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最负的那一相自然导通，把最负的相电压接到负载的另一端。因此，任何时刻负载得到的整流电压瞬时值是线电压的最大瞬时值。
3-4单相桥式相控整流电路，U 2=100V ，①电感性负载，其中R =2Ω，②反电动势负载，平波电抗器足够大，反电动势E=60V ，R =2Ω。当6/πα=时，要求： (1)作出u d 、i d 和i 2的波形；
(2)求直流输出电压U d 、电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2； (3)选择合适的晶闸管。 解：①电感性负载
(1)u d 、i d 、和i 2的波形如下图：
（2）U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos π/6＝77.97（V ）
I d ＝U d /R ＝77.97/2＝38.99（A ） I 2＝I d ＝38.99（A ）
（3）U DRM ＝U RRM =（2~3）×2U 2＝（2~3）×1.414×100=283~424（V ）
I VT ＝I d ∕2＝27.57（A ）
I T （Av ）＝（1.5~2）×I VT ∕1.57=（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A ） 所以选择晶闸管的型号为：KP30-3或KP30-4
②反电动势负载
(1)u d 、i d 和i 2的波形如下图：
(2) U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos π/6＝77.97(A)
I d ＝(U d －E )/R ＝(77.97－60)/2＝9(A) I 2＝I d ＝9(A)
(3) U DRM ＝U RRM =（2~3）×2U 2＝（2~3）×1.414×100=283~424（V ）
I VT ＝I d ∕2＝9∕1.414=6.363（A ）
I T （Av ）＝（1.5~2）×I VT ∕1.57=（1.5~2）×6.363∕1.57＝6.1~8.1（A ） 所以选择晶闸管的型号为：KP10-3或KP10-4
3-8三相半波可控整流电路带大电感负载，电感阻值为10Ω，变压器二次侧相电压有
效值为220V 。求当45α=?时，输出电压及电流的平均值U d 和I d 、流过晶闸管的电流平均值I dT 和有效值I T ，并画出输出电压u d 、电流i d 的波形。如果在负载两端并接了续流二极管，再求上述数值及波形。
解:（1）不接续流二极管时
V U U d 98.18145cos 22017.1cos 17.12=???==α
A R U I d d d 2.1810
98
.181===
A I I d dT 1.62.1831
31=?==
A I I d T 5.102.183
131=?==
输出电压u d 、电流i d 的波形
（2）接续流二极管时
[]V U U d 9.186)4530cos(1220675.0)6cos(1675.02=?+?+?
?=??
?
???++=απ
A R U I d d d 7.1810
9
.186===
A I I o o d dT
4.57.18360
45150265
=?-=-=παπ A I I d T 1.107.1836045150265=??
?-?=-=
παπ A I I o
o o d dDR
3.27.183603)3045(23
)6(=??-=?-=ππ
α
A I I o
o o d DR 6.67.18360
3)3045(23
)6(=??-=?-
=
π
π
α 输出电压u d 、电流i d 的波形
3-10三相桥式全控整流电路带大电感性负载，2100U V =， R d =10Ω，求45α=?时，输出电压电流U d 、I d 以及变压器二次侧电流有效值I 2，流过晶闸管的电流有效值I VT 。
解：
U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×100×cos45°＝165.4（V ） I d ＝U d ∕R ＝165.4∕10＝16.5（A ） I 2＝32I d ＝32×16.5＝13.5（A ） I VT ＝I d ∕3＝16.5∕3＝9.52（A ）
3-11三相半波可控整流电路带反电动势负载，为保证电流连续串接了电感量足够大的电抗器，2100U V =，1d R =Ω，1T L mH =，50E V =，求30α=?时的输出电压U d 、电流I d 以及换相重叠角γ。
解：mH L T 1=，Ω=????===-314.010
15014.3223
T T T fL L X πω，考虑L T 时，有：
??
?
????
-=-=d d d d T d R E
U I I X U U πα23cos 17.12 代入已知条件得：
??
???-=??-??=15014.32314.0330cos 10017.1d
d d o d
U I I U
解方程组得：
A I V U d d 6.446.94==
又∵2
62)cos(cos U I X d
T =+-γαα 即得出
752.0100
66
.44314.0230cos )30cos(=???-
=+o o γ
∴o
o
o
28.113028.41=-=γ
3-12三相桥式相控整流电路，反电动势负载，E =200V ，R =1Ω，平波电抗器L 值足够大，U 2=220V
(1) L B =0，α=π/3，画出u d 、u VT1、i d 波形，计算U d 和I d 的值； (2) L B =lmH ，α=π/3，计算U d 、I d 、γ的值；
解：(1) 当L B ＝0时：
U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×220×cos π/3＝257.4（V ） I d ＝（U d －E ）∕R ＝（257.4－200）∕1＝57.4（A ） u d 、u VT1、i d 的波形如下：
（2）mH L T 1=，Ω=????===-314.010
15014.3223
T T T fL L X πω，考虑L T 时，有：
??
?
????
-=-=d d d d T d R E
U I I X U U πα3cos 34.22 代入已知条件得：
??
???-=
?-??=120014.3314.0360cos 22034.2d d d o d U I I U 解方程组得：
A I V U d d 2.442.244==
又∵2
62)cos(cos U I X d
T =+-γαα 即得出
448.0220
62
.44314.0260cos )60cos(=???-
=+o o γ
∴o
o
o
38.36038.63=-=γ
3-13单相桥式相控整流电路，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：单相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k =1、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 ＋1（k ＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。
3-14三相桥式相控整流电路，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：三相桥式相控整流电路的整流输出电压中含有6k （k ＝1、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 ±1(k =1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。
第四章 DC-AC 变换技术
4-2、 换流方式有哪几种？各有什么特点？
答：换流方式有器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流四种。
器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超过负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
4-4 在图4-28的两图中，一个工作在整流电动状态，另一个工作在逆变发电状态。试回答：
(1) 在图中标出U d 、E d 及i d 的方向。 (2) 说明E 大小与U d 大小的关系。
(3) 当α与β的最小值均为30°时，控制角α的移相范围为多少？
图4-28 题4-4图
解答：(1)标注如图所示
（a ） （b ）
（2）图（a ）中：d d E U > ，电路工作在整流电动状态；
图（b ）中：d d U E >，电路工作在逆变发电状态。
（3）当?==30min min βα时，控制角α的移相范围为30°～150°。
4-8什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有何特点？
答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。 电压型逆变电路的主要特点是：
（1） 直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
（2） 由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
（3） 当交流测为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起到缓冲无功能量的作用。为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：
（1） 直流侧串联有大电感，相当于电压源。直流侧电流基本无功脉动，直流回路呈现高阻抗。
（2） 电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出的电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流测输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
（3） 当交流测为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因此反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4-14 设三相桥式电压源逆变电路直流母线电压U d =540V ，当其工作在180?导电方式时，求出输出相电压基波幅值和有效值，输出线电压基波幅值和有效值。
解答：
第5章 DC-DC 变换技术
5-2在图5-2(a)所示的降压斩波电路中，已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V 。采用脉宽调制控制方式，当T =50μs ，t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。 解： U o =
E T t on =50
200
20?=80(V) I o =
R E U M o -=10
30
80-=5(A) 5-5．在图5-3(a)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 、t on =25μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。 解： U o =
E t T
off
=
50254040?-=133.3(V) I o =
R U o =20
3.133=6.667(A) ）
（4122
5942
）
（5945401.11.1111V U U V U U m
UV UV d m
UV ==
=
=?==V
U U V U U m
UN UN d m UN 24323442
344540637.0637.0111===
=?==
第六章 AC-AC 变换技术
6-3 双向晶闸管组成的单相调功电路采用过零触发，电源电压U 2=220V ，负载电阻
R =1Ω。在设定周期T c 内，使晶闸管导通0.3s ，断开2s 。计算： （1）输出电压的有效值；
（2）负载上所得到的平均功率及假定晶闸管一直导通时所发出的功率。 解答：
（1）负载在导通0.3s 、断开0.2s 、过零触发下，输出电压有效值为：
20.3
/220
79.450.32
L on U U T T V ===+ （2）负载在全导通时，送出的功率为：
2
22
22048.41L U P kW R ??=== ???
晶闸管导通0.3s ，断开2s 时，负载上平均功率为：
2
20.3
(48.4) 6.310.32
on L T U P kW R T ==?=+
6-6 图6-38为电感性负载单相交流调压电路，2u 为220V 、50Hz 正弦交流电，
L =5.516mH ，R=1Ω，求： （1）控制角移相范围；
（2）负载电流最大有效值； （3）最大输出功率和功率因数；
（4）画出o 90=α时负载电压和电流的波形。
图6-38 题6-6图
解答：（1）Ω≈????==-732.110
516.55014.3223
fL L πω
o tg R
L
tg 601
732
.11
1
===--ω? 控制角α移相范围：60°～180°
（2）A L R U I o 110732
.11220)
(2
2
2
2
2max ≈+=
+=ω
（3）
5
.0110
220101.12cos 1.1211103
max 22
max max =??===?==S P kW R I P o φ
（4）由o
o
90,60==α?查P 170页图6-4得晶闸管的导通角o
150=θ，画出电压和电
流的波形如下：
第 7 章 PWM 控制技术
7-4单极性和双极性PWM 调制有什么区别?在三相桥式PWM 逆变电路中，输出相电压(输出端相对于直流电源中点的电压)和线电压SPWM 波形各有几种电平? 答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM 控制方式。 三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM 波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM 控制方式。
三相桥式PWM 型逆变电路中，输出相电压有两种电平：U d ／2和- U d ／2。输出线电压有三种电平U d 、0、- U d 。
7-6什么是异步调制?什么是同步调制?二者各有何特点?分段同步调制有什么优点? 答：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。在异步调制方式中，
通常保持载波频率f c 固定不变，因而当信号波频率f r变化时，载波比N是变化的。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。
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。
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。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
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 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.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__。 3.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__。 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_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.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_。 7.肖特基 二极管的开关损耗_小于_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 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 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_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.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_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.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
电力电子技术 作业解答 教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编
第一章 电力电子器件 1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？ 答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门极电压。 导通后流过晶闸管的电流由阳极所接电源和负载决定。 1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样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。 利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。 1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？ 答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V ，属于8级。 1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？常用的是哪几种？ 答：双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。 常用的是：（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。 1-13 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：因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：（1）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 导通时的21αα+更接近于 1，普通晶闸管15.121≥+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。 第二章 电力电子器件的辅助电路 2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电路的区别，说明原因。 答：缓冲电路的主要作用是： ⑴ 减少开关过程应力，即抑制d u /d t ，d i /d t ；
《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。（）
电力电子技术平时作业（2019年2月20日，合计37题） 一、填空题（12题） 1、电力变换通常分为四大类，整流、逆变、斩波、变频和变相。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要触发脉冲的幅度和功率达的到对所作用的可控硅有效触发、要可方便与被控的交流电周期同步，和能方便的改变同步后的延迟时间。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为___电压源型逆变电路_____，当直流侧为电流源时，称此电路为__电流源型逆变电路______。 5、在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称__自然采样法____，实际应用中，采用__ 规则采样法___来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。 6、常用的晶闸管有_普通型单向导通的晶闸管___式、__普通型双向导通的晶闸管___式两种。 7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在__ 触发 ____时刻换流，二极管则 在_ _电源电压过零点_____时刻换流。 8、过电压产生的原因_ _浪涌电压______、__操作过电压______，可采取__ 阻容吸收、__晒推___、压敏电阻保护。 9、变频电路所采取的换流方式_ 自然换流_、__ 负载换流__、_ 强迫换流_____。 10、门极可关断晶闸管主要参数有_ 最大可关断阳极电流IATO 、__、__。 11、电力变换通常分为四大类，即__ 整流、_逆变_______、__ 直流斩波、___交流变交流__。 12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于_ 改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。 二、简答题(18题) 1.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：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。
浙江大学远程教育学院 《电力电子技术》课程作业 姓名： 林岩 学 号： 714066202014 年级： 14秋 学习中心： 宁波电大 ————————————————————————————— 第1章 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示 图 1-37 问：（1）开关S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？ 答： （1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。 2．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？ 答： 晶闸管的门极参数I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。 3．型号为KP100-3，维持电流I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量） (a) (b) (c) 图 1-38 习题5图 .答： （1） mA I mA A I H d 42002.010 50100 3 =<==?=
R TM U V U >==3112220故不能维持导通 （2） 而 即晶闸管的最大反向电压超过了其额定电压， 故不能正常工作 （3） I d =160/1=160A>I H I T =I d =160A ＞1.57×100=157A 故不能正常工作 4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？ 答： IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是d u ce /d t 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻R G 的数值，减小关断时的d u ce /d t ，以避免出现擎住现象。 H d I A I I I >==== 9.957.1/...56.152 10220 2 2
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.IGBT F.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=o ，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=o 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=o 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 VT10
电力电子技术平时作业（2019年8月20日，合计37题） 一、填空题（12题） 1、电力变换通常分为四大类，交流变直流、直流变交流，直流变直流、交流变交流。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高，和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是挑选特性参数尽量一致的器件和采用均流电抗器。 4、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为_电压源型逆变电路____，当直流侧为电流源时，称此电路为__电流源型逆变电路______。 5、在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称自然采样法，实际应用中，采用_规则采样法来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。 6、常用的晶闸管有单向导通__式、双向导通式两种。 7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在触发__时刻换流，二极管则在电 源电压过零点_时刻换流。 8、过电压产生的原因电路状态突然改变_、电磁状态突然改变___，可采取__安装避雷线避雷器、电抗器、开关触头加并联电阻保护。 9、变频电路所采取的换流方式自然换流、负载换流、强迫换流。 10、门极可关断晶闸管主要参数有断态重复峰值电压、断态不重复峰值电压__、反向重复峰值电压和反向不重复峰值电压。 11、电力变换通常分为四大类，即交流变直流、直流变交流、直流变直流、__交流变交流___。 12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于改变用加到负载电路上的直流平均电压值的一种交流变换装置。 二、简答题(18题) 1.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:晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流(脉冲)。或: uax>0且ucx>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。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.晶闸管的触发脉冲要满足哪些要求？
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(单选题)1:软开关电路根据软开关技术发展的历程，可以分成几类电路，下列哪项不属于其发展分类？（）A:整流电路 B:准谐振电路 C:零开关PWM电路 D:零转换PWM电路 正确答案: (单选题)2:（）是最早出现的软开关电路。 A:准谐振电路 B:零开关PWM电路 C:零转换PWM电路 D:以上都不正确 正确答案: (单选题)3:直流电动机可逆电力拖动系统能够在（）个象限运行。 A:1 B:2 C:3 D:4 正确答案: (单选题)4:下列选项中不是交流电力控制电路的控制方法的是？（） A:改变电压值 B:改变电流值
C:不改变频率 D:改变频率 正确答案: (单选题)5:下列哪个选项与其他三项不是同一概念？（） A:直接变频电路 B:交交直接变频电路 C:周波变流器 D:交流变频电路? 正确答案: (单选题)6:下列不属于单相交-交变频电路的输入输出特性的是（）。A:输出上限频率 B:输出功率因数 C:输出电压谐波 D:输入电流谐波 正确答案: (多选题)7:UPS广泛应用于下列哪些场合中？（） A:银行 B:交通 C:医疗设备 D:工厂自动化机器 正确答案: (多选题)8:斩波电路应用于下列哪些选项下，负载会出现反电动势？（）A:用于电子电路的供电电源
B:用于拖动直流电动机 C:用于带蓄电池负载 D:以上均不是 正确答案: (多选题)9:下列属于基本斩波电路的是（）。 A:降压斩波电路 B:升压斩波电路 C:升降压斩波电路 D:Cuk斩波电路 正确答案: (多选题)10:下列哪些属于UPS按照工作原理的分类？（） A:后备式 B:在线式 C:离线式 D:在线互动式 正确答案: (多选题)11:下列各项交流电力电子开关的说法，正确的是（）。A:需要控制电路的平均输入功率 B:要有明确的控制周期 C:要根据实际需要控制电路的接通 D:要根据实际需要控制电路的断开 正确答案: (多选题)12:下列哪些电路的变压器中流过的是直流脉动电流？（）
《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 =。
考试试卷( 1 )卷 一、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分） 1、电子技术包括______________和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属 于前者。 2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在_________状态。当器件的工作频率较高时， _________损耗会成为主要的损耗。 3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为_____________，当它为常数时的调制方式称为 _________调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为___分段同步_________调制。 4、面积等效原理指的是，___冲量______相等而__形状_____不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果 基本相同。 5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是__MOSFET_，单管输出功率最大 的是__GTO_，应用最为广泛的是__IGBT___。 6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大 反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。 7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为逆变，如果接到负载，则称为逆变。 8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2表示)。 (1) 0~t1时间段内，电流的通路为___VD1_____；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为___V1____； (3) t2~t3时间段内，电流的通路为__VD2_____；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为__V2_____；(5) t4~t5 时间段内，电流的通路为___VD1____；
电力电子技术-西南大学2016年作业
第一批 单选题 题目说明: （10.0分）1.IGBT属于（）控制型元件 A．A：电流 B．B：电压 C．C：电阻 D．D：频率 （10.0分）2.触发电路中的触发信号应具有（） A．A：足够大的触发功率 B．B：足够小的触发功率 C．C：尽可能缓的前沿 D．D：尽可能窄的宽度 （10.0分）3. 对于单相交交变频电路如下图，在t1~t2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．A：P组阻断，N组整流 B．B：P组阻断，N组逆变 C．C：N组阻断，P组整流 D．D：N组阻断，P组逆变 （10.0分）4.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是() A．A：电容 B．B：电感 C．C：蓄电池 D．D：电动机 （10.0分）5.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．A：90° B．B：120° C．C：150° D．D：180° （10.0分）6.具有自关断能力的电力半导体器件称为() A．A：全控型器件 B．B：半控型器件 C．C：不控型器件 D．D：触发型器件 （10.0分）7.IGBT是一个复合型的器件，它是（）
A．A：GTR驱动的MOSFET B．B：MOSFET驱动的GTR C．C：MOSFET驱动的晶闸管 D．D：MOSFET驱动的GTO （10.0分）8.从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为（）。 A．A：控制角 B．B：延迟角 C．C：滞后角 D．D：重叠角 （10.0分）9.将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是() A．A：有源逆变器 B．B：A/D变换器 C．C：D/A变换器 D．D：无源逆变器 （10.0分）10.已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（） A．A：减小至维持电流以下 B．B：减小至擎住电流以下 C．C：减小至门极触发电流以下 D．D：减小至5A以下
《电力电子技术》习题解答 第2章 思考题与习题 2.1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U A 决定。 2.2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I A 减小，I A 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。 2.3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I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 2.4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。 2.5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 +=。 2.6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。 2.7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。 2.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题2.8所示电路中是否合理，为什
解:a) b) c) Idl-— (￥片1)俺 d 2717 Ta JI 2 d ,0. 1767 I a 4 ￡ -匚 l rn ——(纟 + 1)缺 0.胡 31 A TT 2 sin 亦泊3) ~~~ l + ± fe 0.898 J = J — f : = 0. 5 A 7.晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 第2至第8章作业 第2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：uAK>0 且 uGK>0 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 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。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：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。 4. 图1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、|d2、I d3与电流有效值11、12、|3。 a) b) c) 图1晶闸管导电波形
答：A：触发信号应有足够的功率 B: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。 C:触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 第3章整流电路 1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L = 20mH，U2= 100V，求当a= 0°和60。时的负 载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：a = 0°寸，在电源电压U2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u2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u2的一个周期里，以下方程均成 ud与id的波形如下图:L―- = sin(oi di亠 考虑到初始条件二半时2±_0可解方程紂： 心一' (l^cos^) (cL -顷-22. 51 (A) (t)L
第一章作业 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I1、I2、I3。 解：（a） (b) (c)
第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0?和60? 时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：α＝0?时，在电源电压u2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u2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u2的一个周期里，以下方程均成立： 考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图： 当α＝60°时，在u2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u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：
考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得： 其平均值为 此时u d与i d的波形如下图： 2．图2-9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 ；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 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的问题。因为单相全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。 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 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a 相同时，对于电阻
德州科技职业学院机电系14级机电专业 期末考试试题 《电力电子技术》试卷 一、选择（每题1.5分，共60分） 1、 晶闸管内部有（ ）个PN 结。 A 、1 B 、2 C 、3 D 、4 2、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ ）越好。 A 、越大 B 、越小 C 、不变 D 、越稳定 3、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 、瞬时值 4、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（ ）个电极。 A 、一个 B 、两个 C 、三个 D 、四个 5、下列电力半导体器件电路符号中，表示IGBT 器件电路符号的是（ ） 6、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 7、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 8、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 9、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 10、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（ ） A 、IPM B 、MOSFET C 、IGBT D 、GTO 11、逆变电路输出频率较高时，电路中的开关元件应采用（ ） A 、晶闸管 B 、单结晶体管 C 、电力晶体管 D 、绝缘栅双极型晶体管 12、电力场效应管MOSFET 适于在（ ）条件下工作 A 、直流 B 、低频 C 、中频 D 、高频 13、要使绝缘栅双极型晶体管导通，应（ ） A 、在栅极加正电压 B 、在集电极加正电压 C 、在栅极加负电压 D 、
电力电子技术平时作业（2020年8月5日，合计37题） 一、填空题（12题） 1、电力变换通常分为四大类，整流、逆流，斩波、变频和变相。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要触发脉冲的幅度和功率达到对所作用的可控硅有效触发、要可方便与被控的交流电周期同步，和能方便的改变同步后的延迟时间。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为_电压源型逆变电器，当直流侧为电流源时，称此电路为电流源型逆变电路。 5、在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称自然采样法，实际应用中，采用规则采样法来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。 6、常用的晶闸管有普通型单向导通的晶闸管式、普通型双向导通的晶闸管式两种。 7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在触发时刻换流，二极管则在电源电 压过零点时刻换流。 8、过电压产生的原因浪涌电压、操作过电压，可采取阻容吸收、晒推、压敏电阻保护。 9、变频电路所采取的换流方式自然换流、负载换流、强迫换流。 10、门极可关断晶闸管主要参数有_ 最大可关断阳极电流。 11、电力变换通常分为四大类，即整流、逆变、直流斩波、交流变交流。 12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。 二、简答题(18题) 1.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： 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]极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳板电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流儿以上。导通后的晶闸管管压降很小使导通了的昴闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值，即维持电流|H以下。 其方法有二： 1）减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压； 2）增加负载回路中的电阻。 2.晶闸管的触发脉冲要满足哪些要求？ 答： 一、触发脉冲信号要有足够大的电压和功率; 二、极正向偏压越小越好; 三、脉冲的前沿要陡，宽应满定要求; 四、满足主电路移相范围的要求;
电力电子技术总习题试题答案 一、简答题 1、晶闸管导通的条件是什么？ （1）晶闸管阳极和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施加适当的正向脉冲电压和电流 2、有源逆变实现的条件是什么？ （1）晶闸管的控制角大于90度，使整流器输出电压Ud为负 （2）整流器直流侧有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其幅值应大于变流器直流侧的平均电压 3、电压源逆变电路与电流源逆变电路的区别？ （1）电压型无源逆变电路直流侧接大电容滤波，输出电压为方波交流，输出电流的波形与负载性质有关；电流型无源逆变电路直流侧接大电感滤波，输出电流为方波交流，输出电压的波形与负载性质有关 （2）电压型无源逆变电路各逆变开关管都必须反并联二极管，以提供之后的感性负载电流回路；电流型无源逆变电路各逆变开关管不需反并联二极管，但是应在负载两端并联电容，以吸收换流时负载电感中的储能 4、单极性调制与双极性调制的区别？ （1）单极性调制是指逆变器输出的半个周期中，被调制成的脉冲输出电压只有一种极性，正半周为+Ud和零，负半周为-Ud和零 （2）双极性调制是指逆变器输出的每半个周期中都被调制成+/-Ud之间变化的等幅不等宽的脉冲列 在近似相同的条件下，单极性调制比双极性调制具有更好的谐波抑制效果。 5、电力变换的基本类型包括哪些？ 包括四种变换类型：（１）整流ＡＣ－ＤＣ （２）逆变ＤＣ－ＡＣ （３）斩波ＤＣ－ＤＣ （４）交交电力变换ＡＣ－ＡＣ 6、半控桥能否用于有源逆变？为什么。 半控桥不能用于有源逆变，因为半控桥整流输出电压在移相范围内始终大于零。 7、直流斩波器的控制方式？ 时间比控制方式：定频调宽定宽调频调频调宽 瞬时值控制和平均值控制 8、电压型无源逆变的特点是什么？ 电压型无源逆变电路输入为恒定的直流电压，输出电压为方波交流电压，输出电流波形与负载的性质有关，阻感需要在功率电子器件旁边反并联二极管，以提供滞后电流的续流回路。 9、简述正弦脉宽调制技术的基本原理？ 正弦脉宽调制技术是把正弦波调制成一系列幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲列，实现的方式有计算法和调制法两种，调制法分为单极型调制和双极型调制。 10、电力电子技术的定义和作用 电力电子技术是研究利用电力电子器件实现电能变换和控制的电路，内容涉及电力电子器件、功率变换技术和控制理论，作用是把粗电变成负载需要的精电。 11、电力电子系统的基本结构 电力电子系统包括功率变换主电路和控制电路，功率变换主电路是属于电路变换的强电电路，控制电路是弱电电路，两者在控制理论的支持下实现接口，从而获得期
《电力电子技术》课程标准 课程名称:电力电子技术 课程代码: 建议课时数:96 学分: 适用专业:电气运行控制 一、前言 1、课程得性质 本课程就是职业院校电气运行控制专业得一门专业课程,其目标就是培养学生具备从事电气自动化运行中变流设备及其控制设备得安装、调试与维修得基本职业能力,本专业学生应达到国家维修电工职业资格证书中中级工与高级工相关技术考证得基本要求。 2、设计思路 本课程标准以电气自动化专业学生得就业为导向,根据行业专家对电气自动化专业所涵盖得岗位群进行得任务与职业能力分析,遵循学生认知规律,紧密结合国家维修电工职业资格证书中得考核要求,确定本课程得工作模块与课程内容。为了充分体现应用技术引领、实践导向课程思想,要将本课程得教学活动分解设计成若干单元技术,以模块为单位组织教学,以典型设备为载体,引出相关专业理论知识,使学生在实践中加深对专业知识、技能得理解与应用,培养学生得综合职业能力,满足学生职业生涯发展得需要。 本课程建议课时为96学时。课时数以课程内容得重要性与容量来确定。 二、课程目标 通过理实一体化得教学活动,掌握电气自动化运行中整流器、斩波器、变频器等变流设备及其控制设备应用得技能与相关理论知识,能完成本专业相关岗位得工作任务。
1、知识目标 (1)掌握不可控器件电力二极管得识别、选择、运用得知识; (2)掌握半控型器件晶闸管、IGBT、GTR、MOEFET等全控型器件得识别、选择、运用得知识; (3)掌握触发电路与主电路得同步; (4)掌握晶闸管及其整流电路得保护方式得选择与设置知识。 2、能力目标 (1)会晶闸管典型得触发电路得安装、调试与常见故障得排除维护; (2)会单相电力电子控制电路得安装、调试与维护; (3)会三相变流电路系统得安装、调试与维护; (4)会识读通用变频器系统得说明书、系统图; (5)能设置变频器系统参数; (6)会调试典型变频器系统; (7)能排除典型变频器系统得常见故障。 三、课程内容与要求
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 =0.5H ；R =0.5?; 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0.2H，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）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、 i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4Ω，电源电 压U2=220V，α=π/3，求： (1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流； (2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值； (3) 流过续流二极管的电流有效值。 6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，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？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=220V，试计算负载电流I d， 并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ?，L值极大，当α＝60°，试求： （1）作出u d、i d和i VT1的波形； （2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值 I VT； （3）求电源侧的功率因数； （4）估算晶闸管的电压电流定额。 9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ?，L＝∞，U2＝220V，X B=0.3 ?，求U d、I d、 I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。 10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=1.2Ω、U2=200V、E M= -300V，电动机负载处于 发电制动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角β。 13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ?，L＝∞，U2＝220V，L B=1mH，当 E M＝－400V，β＝60°时求U d、I d和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少？