电力电子复习回顾
第二章电力电子器件
一、电力电子器件概论
1、按器件的可控性分类，普通晶闸管属于（ B ）
A全控型器件B半控型器件
C不控型器件D电压型器件
2、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.半控型器件
C.不控型器件
D.触发型器件
3、下面给出的四个电力半导体器件中，哪个是全控型电力半导体器件( C )
A 二极管
B 晶闸管
C 电力晶体管
D 逆导晶闸管
二、功率二极管
1、功率二极管的封装形式有螺栓型和平板型，平板型的散热效果好。
2、ZP400表示功率二级管的额定电流为400 A。
3、常用的功率二极管有三种类型：普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。
三、晶闸管（SCR）
1、处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极承受正向电压，且_门极承受正压时，才能使其开通。
2、在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区的信号是( A )。
A.干扰信号
B.触发电压信号
C.触发电流信号
D.干扰信号和触发信号
3、为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过( B )
A. 安全区
B. 不触发区
C. 可靠触发区
D. 可触发区
4、造成在不加门极触发控制信号即使晶闸管从阻断状态转为导通状态的非正常转折有二种因素，一是阳极的电压上升率du/dt太快，二是( C )
A.阳极电流上升太快
B.阳极电流过大
C.阳极电压过高
D.电阻过大
4、由门极控制导通的晶闸管导通后，门极信号( A )。
A.失去作用
B.需维持原值
C.需降低
D.需提高
5、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( B )
A.导通状态
B.关断状态
C.饱和状态
D.不定
6、使已导通的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至___维持电流___以下。
7、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM___>____U BO。
是在规定条件下定义的，条件要求环境温度为__40°___。
8、晶闸管额定通态平均电流I
VEAR
9、晶闸管门极触发信号刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为（ B ）。
A.维持电流
B.擎住电流
C.浪涌电流
D.额定电流
10、决定触发脉冲最小宽度一个重要因素是( B )。
A. 维持电流I H
B. 擎住电流I L
C. 浪涌电流I TSm
D. 额定电流
11、对于同一个晶闸管，其维持电流I H___<____擎住电流I L。
12、KP100-12表示额定电流 100 A，额定电压 1200 V的普通型晶闸管。
13、晶闸管电流的波形系数定义为( A )
A.)(AV T Tm f I I
K = B.Tm
AV T
f I I K )
(=
C.K f =I T （AV ）·I Tm
D.K f =I T （AV ）-I Tm
14、在I T(AV)定义条件下的波形系数k f 为( B )
A. π
B.2π
C. 23π
D.2π
四、门极可关断晶闸管
1、门极可关断晶闸管是一种____4______层半导体结构的三端器件。
2、要关断GTO ，则需( B )
A 在门极加正脉冲信号
B 在门极加负脉冲信号
C 加强迫关断电路
D 加正弦波信号
3、GTO 的电流关断增益βoff =( D )。 A.||min G ATO
I I B.||GT ATO
I I
C.||GD ATO I I
D.||:GM TO
A I I
五、功率晶体管
1、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( B )
A.一次击穿
B.二次击穿
C.临界饱和
D.反向截止
2、功率晶体管的二次击穿现象表现为( A )
A.从高电压小电流向低电压大电流跃变
B.从低电压大电流向高电压小电流跃变
C.从高电压大电流向低电压小电流跃变
D.从低电压小电流向高电压大电流跃变
3、功率晶体管的安全工作区范围由几条曲线限定( A )
A.4条
B.3
C.5条
D.2条
4、功率晶体管驱动电路中的抗饱和电路，用来减少晶体管的( A )
A. 存储时间
B. du/dt
C. di/dt
D. 基极电流
5、对于功率晶体管的基极驱动电路，驱动电流的后沿应是一个较大的负电流，以利于功率晶体管的( C )
A.导通
B.寿命
C.关断
D.饱和
（六）电力MOSFET 管
1、电力MOSFET 导通时工作在 可调电阻 区。
（七）IGBT
1、双极型功率晶体管和MOSFET的复合器件是（B）。
A.GTO
B.IGBT
C.GTR
D.SCR
2、IGBT是( B )
A.电流驱动型元件
B.电压驱动型元件
C.半控型元件
D.不控型元件
（八）器件共性
1、触发电路中的触发信号应具有（ D ）
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
2、常用的抑制过电压的方法有两种，一是用阻容元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将
其消耗。二是用__非线性___元件限制过电压的幅值。
3、快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是( D )
A.功率晶体管
B.IGBT
C.功率MOSFET
D.晶闸管
4、可以用过电流继电器作为过电流保护的电力电子器件是( D )
A.功率晶体管GTR
B.IGBT
C.功率MOSFET
D.晶闸管
5、在功率晶体管的主电路中，为了有效地抑制dt
di
和dt
du
，则应设置( D )
A.触发电路
B.控制电路
C.开关电路
D.缓冲保护电路
6、对功率晶体管设置_ 缓冲保护电路，可防止过电压和减小功率晶体管两端的du/dt。
7、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复___ 型二极管，以便与功率晶体管的开关时
间相配合。
8、晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的（ A ）。
A．电阻B．电容
C．电感D．阻容元件
9、当晶闸管串联时，为实现动态均压，可在各个晶闸管两端并联( D )
A. R
B. L
C. C
D. RC
第三章整流电路
（一）单相半波全控整流电路
1、单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始导通到关断之间的角度称为____导通角______。
2、在晶闸管单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始承受正向电压算起，到触发脉冲到来时刻为止，
这段时间的电角度称为___触发角__。
3、单相半波可控整流纯电阻负载电路，控制角 =___0°__时，负载电流的平均值最大。
4、单相半波可控整流电路中，控制角α的最大移相范围是_180°_________。
5、大电感负载，接有续流二极管的单相半波可控变流电路设控制角为α，则续流二极管的导通角为( D )
A.2π+α
B.2π-αC、π-α D.π+α
（二）单相全控桥
1、单相全控桥式带电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（ D ） A 90 ° B 120 ° C 150 ° D 180 °
2、带电阻性负载的单相全控桥，晶闸管所承受的最大正向电压为( A ) A 22U 2 B 22U 2 C 2U 2 D 2U 2
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( B )
A. 22U 2
B. 2U 2
C.22 U 2
D. 6U 2
4、当控制角α、交流电源电压和负载相同时，单相全控桥式整流电路的功率因素是单相半波整流电路的功率因素的( A ) A. 2倍 B. 2倍 C. 1倍 D.
21
倍 5、能在两象限运行的电路为( A )（电压为纵坐标，电流为横坐标）
A. 单相全控桥式电路
B. 单相半控桥式电路
C. 带续流管的单相全控桥式电路
D. 带续流管的单相半控桥式电路
6、单相全控桥能在Ⅰ、____三_____象限中工作。（电压为纵坐标，电流为横坐标）
7、单相桥式可控整流电路中，脉冲间隔τ= π ，晶闸管最大导通角=max
θ 180° ， 晶闸管承受的最大电压Tm U
。
8、单相桥式全控整流电路反电动势负载为使电路可靠工作，控制角α必须 大于 停止导电角δ。
9、.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于停止导电角δ时，晶闸管的导通角θ=( C )
A.π-α
B.π+α
C.π-δ-α
D.π+δ-α
10、在单相全控桥整流电路带反电势负载时，若交流电源有效值为U 2，反电势为E 时，停止导电角δ
= _ E _____。
（三）三相半波
1、三相半波可控整流电路中使用_____3__个晶闸管。
2、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B )
A.交流相电压的过零点
B. 是相邻相电压正半周的交点R 、S 、T 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°
3、三相半波可控整流电阻性负载电路的控制角α为何值时，输出电流波形会出现零点。（注意是出现一个零点，而不是一段为零的区域）（ B ）
A.15°
B.30°
C.45°
D.60°
4、电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U 2，当控制角α=0°时，整流输出电压平均值等于（ D ）
A.1.41U 2
B.2.18U 2
C.1.73U 2
D.1.17U 2
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位互差（ C ）
A.150°
B.60°
C.120° D
6、三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，当控制角α≤30°，每个晶闸管的导通角θ>150°_。此电路的移相范围为__30°__。
7、三相半波可控整流电路带电阻性负载工作时，在控制角α>30°时，负载电流出现_断续现象______。晶闸管所承受的最大反向电压为2.45 U 2_。
8、在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为_2.45 U 2_______。
9、在大电感性负载三相半波可控整流电路中，输出电流基本是_平直的_____。
（四）三相全控桥
1、三相全控桥的共阳极组各器件的导通顺序依次为V 12,V 14,V 16，其中V 12对应于____AC______相。
2、三相桥式不控整流电路交流侧三相相电压正半周波的三个自然换相点互相间隔（ A ）
A 60 °
B 90 °
C 120 °
D 180 °
3、三相全控桥式整流电路中，共阴极组的三个晶闸管的触发脉冲相位互差( C )
A 60°
B 90°
C 120°
D 150°
4、三相全控桥的共阴极组要求触发脉冲以120°为间隔，依次在___正___半周触发共阴极组的各晶闸管。
5、三相全控桥式整流电路中同一相上、下两只晶闸管触发脉冲相位差（ D ）度。
A.60
B.90
C.120
D.180
6、三相桥式不控整流电路中，二极管在自然换相点按1、2、3、4、5、6、l 的顺序每隔多少度换相一
次( B )
A 45°
B 60°
C 90°
D 120°
7、在三相桥式不控整流电路中，整流输出电压的平均值为( A ) 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 8、已知三相桥式不控整流电路交流侧线电压u AB 的表达式为u AB=
)6t sin(U 62π+ω，则u CA 的表达式为（ A ） A.)65t sin(U 6u 2CA π+
ω= B.)65t sin(U 3u 2CA π+ω= C.)32t sin(U 6u 2CA π-ω= D.)6
5t sin(U 6u 2CA π-ω= 9、电阻性负载三相全控桥式整流电路，在一个输入电源周期内，整流输出电压有_6___个波头。
10、在工频三相桥式不控整流电路中，负载上输出电压的脉动频率是_ 300Hz 。
11、三相全控桥式整流电路中，晶闸管可能承受的最大反向电压峰值为（其中 U 2 为变压器二次侧相电
压有效值）（ C ） A 2
3U 2 B 22U 2 C 6U 2 D 3U 2 12、三相桥式带纯电阻负载的全控整流电路控制角α的移相范围是 0°- 120° 。
13、在三相全控桥式变流电路中,变压器二次线圈流过的是正向和负向对称的120°矩形交变电流,避免了( A )
A.换相重叠
B.直流磁化
C.使用续流二极管
D.使用滤波器
14、大电感负载三相全控桥式整流电路输出电流平均值表达式为（ C ） A.απ=cos U R 62I 2d B.απ=cos U R
6I 2d C.απ=cos U R 63I 2d D.απ=cos U R
33I 2d 15、在大电感负载三相全控桥中，当α=90°时，整流电路的输出是( B )
A.U 2
B.0
C.1.414U 2
D.1.732U 2
16、当α＞ _90°____度时，大电感负载三相全控桥的整流输出平均电压 U d 为负值。
17、带电感性负载的三相全控桥，变压器二次侧相电流有效值为( C )
A. 31
I d B. 31I d C. 32I d D. I d
18、如下变流器中，输出电压可能出现负值的变流电路是（ A ）
A ．三相半波可控整流带阻感负载电路
B ．单相桥式半控整流带电阻性负载电路
C ．接有续流二极管的三相半控桥式整流电路
D ．接有续流二极管的单相半波可控整流电路
19、在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路与单相可控整流电路比较，三相可控整流电路可获得__较高__的输出电压。
20、三相桥式整流电路必须给对应导通的两个晶闸管同时加上触发脉冲，一般采用两种触发方式：宽脉冲触发和双窄脉冲触发。
21、三相全控桥式整流电路在宽脉冲触发方式下一个周期内所需要的触发脉冲共有六个，它们在相位上依次相差（ A ）
A.60°
B.120°
C.90°
D.180°
22、在大电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前，整流输出u d 为负值，交流电源接受回馈的能量，电感( A )
A.释放储能
B.既不释放能量也不储能
C.吸收能量
D.以储能为主
23、三相桥式可控整流电路中，脉冲间隔
τ=60°，晶闸管最大导通角=max θ 120° ， 晶闸管承受的最大电压Tm U =
6U 2
（五）换相重叠角
1、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值____降低____。
2、由于变压器漏抗的影响，在换相期间，整流输出电压值为参与换相的两相相电压之和的( D )
A 1/2
B 1/3
C 2
D 1/4
3、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角γ与哪几个参数有关( A )
A.α、负载电流I d 以及变压器漏抗X C
B.α以及负载电流I d
C.α和U 2
D.α、U 2以及变压器漏抗X C
4、换相重叠角γ最大发生在（ B ）。
A.α=0
B.α=30
C.α=60
D.α=90
5、.整流变压器中的漏抗( A )
A.可以抑制dt di
B.可以抑制dt
du C.使输出电压升高 D.使换相重叠角γ减小
（六）有源逆变
1、逆变器可分为无源逆变器和_____有源_逆变器两大类。
2、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能回馈送回__ 电网 ____的逆变电路。
3、变流电路能进行有源逆变的条件之一是( D )
A 直流侧接有续流二极管
B 电阻性负载
C 直流侧接有RC 保护电器
D 直流侧有直流电动势E
4、直流发电机-电动机系统中，产生有源逆变的两个条件是：（一）有直流电动势，其极性和 晶闸管
的导通 方向一致，其值大于 变流器直流侧的平均电压 ；（二） 晶闸管的控制角2/πα> ，使U d 为负值。
5、有源逆变电路中，晶闸管大部分时间承受__ _反向___电压。
6、负载是纯电阻的整流电路， 不能 （能，不能）实现有源逆变状态工作；输出端接有续流二极
管的各种整流电路 不能（能，不能）实现有源逆变工作。
7、在三相全控桥式变流电路中，控制角α与逆变角β之间的关系为__α+_β=π________。
8、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，其逆变角β的变化范围为（ A ）
A 0 °~90 °
B 0 °~120 °
C 90 °~180 °
D 0 °~150 °
9、三相全控桥式有源逆变电路中，晶闸管可能承受最大正向电压的峰值为（ C ）
A.U 2
B.2U 3
C.2U 6
D.2U 2 10、三相全控桥式有源逆变电路，变压器二次电流的有效值为( C ) A.d I 31 B.d I 31 C.d I 32 D.I d
11、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值I V1为( B )
A.d I 31
B.d I 31
C.d I 32
D.I d
12、三相全控桥式有源逆变电路，若电路工作于V 2、V 3导通状态，则V 5阳极至阴极间承受的线电压为( B )
A.u ab
B.u bc
C.u cb
D.u ca
14、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当提升重物时，控制角为（ C ） A.20π<α< B.2π=α C.2π>α D.π=α2
3 15、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当提升重物时，Ud 与Ed 的关系为（ B ）
A.Ud B.Ud>Ed C.Ud=Ed D.Ud=Ed=0 16、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，输出电压平均值为（ B ） A.Ud=0 B.Ud<0 C.Ud>0 D.Ud ≥0 17、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，U d 与E d 的关系为( A ) A.|U d |<|E d | B.|U d |>|E d | C.|U d |=|E d | D.|U d |=|E d |=0 18、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，若使重物在某一高度停住时，则变流器的工作状态是（ A ） A.有源逆变 B.无源逆变 C.整流 D.2 π=α临界状态 19、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当变流器工作于整流与有源逆变临界状态时，输出电压Ud 波形一个周期内的正面积和负面积之比为( D ) A.K=0 B.K=1 C.K<1 D.K>1 20、三相全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统，当α>2π 时，变流器输出电压波形u d 的正面积与负面积之比为( C ) A.K=0 B.K=1 C.K D.K>1 21、逆变失败是指工作在逆变状态的变流器由于某种原因，出现了U d 和E d ___顺向串联__的状态。 22、确定最小逆变角βmin 要考虑的三个因素是晶闸管关断时间toff 所对应的电角度δ，换相重叠角γ和__ 安全裕量角 。 23、、在多数工程应用实践中，一般取最小逆变角βmin =___30°-35°_。 23、有源逆变电路工作时，必须时刻保证min β≥β，以避免发生__逆变失败 。 24、导致晶闸管有源逆变失败的主要原因有：触发电路工作不可靠；晶闸管发生故障；交流电源发生却相或突然 消失；换相的裕量角不足。 第三章 直流斩波 （一）概述 1、直流斩波电路是将__直流___电能转换成直流电能的电路。 2、斩波电路的控制方式一般有时间比控制方式、瞬时值控制方式 和_平均值控制方式__。 3、斩波器的时间比控制方式分为__脉冲混合控制_、定频调宽、调宽调频三种方式。 4、当要求斩波电路输出电流比较____时，可采用瞬时值控制方式。 5、DC/DC 变换电路中， 降压斩波电路 和 升压斩波电路 为基本电路，其余电路均由这两种电路演变而成。 6、直流斩波电路的三个基本元件是 滤波电感 、滤波电容 、 续流二极管 。 （二）降压斩波 1、降压斩波电路中，电源电压U d 与负载电压U 之间的关系为( Ｃ ) A.d off on U T T U = B.d off U T T U = C.d on U T T U = D.d on U T T U = 2、降压斩波电路中，已知电源电压U d =16V ，导通比4 3K t =，则负载电压U 0=( Ｂ ) A.64V B.12V C.21V D.4V 3、降压斩波电路中，已知电源电压U=20V ，负载电压U=10V ，管子开通时间为2ms ，则斩波周期为( Ｄ )。 A.1ms B.2ms C.3ms D.4ms （三）升压斩波 1、升压斩波电路中，电源电压U d 与负载电压U 0之间的关系为( Ｂ ) A.d off on U T T U =0 B.d off U T T U =0 C. d on U T T U =0 D. d on U T T U =0 2、在升压斩波电路中，已知电源电压U d =20V ，导通D=0.6，则负载电压U o =___50___V 。 3、一升压直流斩波装置，若直流输出电压U o 为18V ，直流输入电压为9V ，则导通比等于__0.5_。 4、在升压斩波电路中，Ud=3V ，占空比α=0.7，则输出电压U0=__10_V 。 5、设直流升压斩波电路中，U IN =10V ，D=0.7，则U O = 100/3 。 6、升压斩波电路能够使输出电压高于输入电压的关键原因是 ：电感L 储能之后具有使电压泵生的作用 以及电容C 可将输出电压保持住。 7、升压斩波电路中，已知电源电压Ud=12V ，导通比Kt=1/3，则负载电压U 0=（ B ） A.4V B.18V C.36V D.48V （四）升降压斩波 1、升降压斩波电路中，改变导通比D ，就可以改变输出电压当 0<α<1/2 为降压；当 1/2<α<1 为升压 第四章 逆变电路 （一）逆变器及其分类 1、逆变电路是（ B ） A.AC/DC 变换器 B.DC/AC 变换器 C.AC/AC 变换器 D.DC/DC 变换器 2、将直流电能转换为交流电能，直接提供给交流 负载 _的逆变电路称为无源逆变器。 3、逆变电路最基本的工作原理是把直流电变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。 4、逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。前者直流侧是电压源，后者直流侧是电流源。 5、换流方式一般有以下几种：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流， 其中只有器件换流是针对全控型器件而言。 6、器件换流是利用全控型器件的自关断能力进行换流。 7、能实现负载换流的晶闸管逆变电路，负载电流的相位必须超前负载电压，即负载呈容性。 8、设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换 流。 （二）晶闸管负载换流逆变器 1、串联逆变器的换流条件有：⑴负载为欠阻尼（2）负载呈容性（3）电路为器件提供反向电压的时间应大于或等于元件关断时间。 2 3、电流型逆变器，交流侧电压波形为（B）。 A．正弦波B．矩形波C．锯齿波 D．梯形波 4、串联逆变器输出电压为方波，输出电流近似成正弦波；并联逆变器输出电压近似成正弦波，输出电流为方波。 (三) 脉宽调制型逆变器 1、调节逆变器输出电压的方法有脉冲宽度调制、频率调制、混合型三种。 2、PWM逆变器就是按某种规律对可控开关器件门极驱动脉冲的宽度进行控制，以改变开关器件导通时间，实现对输出的调节，这类逆变器大多是无源型逆变器 3、PWM控制技术的理论基础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，其效果基本相同原理。 4、正弦脉冲宽度调制(SPWM)电路中，调制波为( D ) A. 等腰三角形波 B. 正弦波 C. 梯形波 D. 矩形波 5、正弦脉冲宽度调制电路，载波信号一般为 ___等腰三角_波。 6、SPWM有两种调制方式：单极性和__双极性_调制。 7、单相桥式逆变电路采用双极性SPWM调制，设逆变器直流侧电压幅值为U d，则输出电压有-U d和 __U d___。 8、在PWM直流斩波方式的开关信号形成电路中，比较器反相输入端加三角波信号，同相端加( D ) A.正弦信号 B.方波信号 C.锯齿信号 D.直流信号 9、PWM斩波器中，比较器反相输入端加__三角波_信号。 10、若要增大 SPWM 逆变器的输出电压，可采用的控制方法是（ B ） A 增大三角波频率B增大三角波幅值 C增大正弦控制电压频率D增大正弦控制电压幅值 11、若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是( C ) A.增大三角波幅度 B.增大三角波频率 C.增大正弦调制波频率 D.增大正弦调制波幅度 12、SPWM控制的逆变电路，输出SPWM波半周期包含25个脉冲波，设逆变器输出电压基波频率为400Hz，则电路 中开关管的工作频率为Hz。 13、SPWM调制，设正弦调制波的幅值为U rm，三角载波的幅值为U cm，则调制比为_U rm_/_U cm__。 14、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变__逆变器输出电压的幅值。 15、根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为异步调制和同步调制两种。 16、PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比，异步调制中载波比是变化的， 同步调制中载波比为常数。 17、在双极性正弦脉宽调制技术中，设正弦调制波的频率为50Hz，三角载波的频率为5000Hz，则载波 比k=__1/100__。 18、逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N恒定，不同频段的载波比不同，这种调制方式称为分段调制方法。 19、脉冲宽度调制(PWM)电路的载波比K愈高，输出电压的谐波含量愈____低______。 20、PWM跟踪控制通常采用的方法有滞环比较方式、三角波比较方式和。 21、滞环环宽对对跟踪性能有较大的影响，环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差增大；环宽过窄时，跟踪误差减小，开关频率高。 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 一、填空（每空1分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR；图形符号为； 可关断晶闸管GTO；图形符号为； 功率场效应晶体管MOSFET；图形符号为； 绝缘栅双极型晶体管IGBT ；图形符号为；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。 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，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫（脉冲）换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分 为有源逆变器与无源逆变器两大类。 16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电 流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为V 5.1( ；晶闸管 )2 220 2 的额定电流可选为A 57 .115)35.1(倍 是 阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 ；关断条件是 当晶闸管阳极电流小于维持电流I H 时，导通的晶闸管关断 。 18、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0o—180o 变化，在阻感性负载时移相范围在 φ—180o 变化。 20、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角α 、 变压器漏抗 X B 、 平均电流I d 、 电源相电压U 2 等到参数有关。 21、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60o小于120o的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差60o的双窄脉冲 触发。 27、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √2U2 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √6 U2 。（电源电压为U2） 28、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角，用 α 表示。 29、正弦波触发电路的理想移相范围可达 180o、 度，实际移相范围只有 150o 。 30、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和 硒堆 。 《电力电子技术》 绪论 1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。 2 电力变换的种类 （1）交流变直流AC-DC：整流 （2）直流变交流DC-AC：逆变 （3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现，也叫斩波电路 （4）交流变交流AC-AC：可以是电压或电力的变换，一般称作交流电力控制 3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。 4、相控方式;对晶闸管的电路的控制方式主要是相控方式 5、斩方式：与晶闸管电路的相位控制方式对应，采用全空性器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制方式。相对于相控方式可称之为斩空方式。 第1章电力电子器件 一、电力电子器件概述 1 电力电子器件与主电路的关系 （1）主电路：电力电子系统中指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。 （2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。广义可分为电真空器件和半导体器件。 2 电力电子器件一般特征：1、处理的电功率小至毫瓦级大至兆瓦级。2、都工作于开关状态，以减小本身损耗。3、由电力电子电路来控制。4、安有散热器 3 电力电子系统基本组成与工作原理 （1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。 （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。 （3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4 电力电子器件的分类 根据控制信号所控制的程度分类 （1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。如SCR晶闸管。 （2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。 根据驱动信号的性质分类 （1）电流驱动型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。（2）电压驱动型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如MOSFET、IGBT。 根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET。 （2）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器件。如SCR、GTO、GTR。 （3）复合型器件：有单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。如IGBT。 二、不可控器件-电力二极管 电气符号 工作原理：单向导电性-正向导通，反向截止，反向击穿 电力电子技术复习题库 第二章： 1.使晶闸管导通的条件是什么？ ①加正向阳极电压；②加上足够大的正向门极电压。 备注：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流。 2.由于通过其门极能控制其开通，但是不能控制其关断，晶闸管才被称为（半控型）器件。 3.在电力电子系统中，电力MOSFET通常工作在（ A ）状态。 A. 开关 B. 放大 C. 截止 D. 饱和 4.肖特基二极管（SBD）是（ A ）型器件。 A. 单极 B. 双极 C. 混合 5.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分为： ①不可控器件；②半控型器件；③全控型器件 6.下列电力电子器件中，（C）不属于双极型电力电子器件。 A. SCR B. 基于PN结的电力二极管 C. 电力MOSFET D. GTR 7.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件（电力二极管除外）分为（电流驱动型）和（电压驱动型）两类。 8.同处理信息的电子器件类似，电力电子器件还可以按照器件部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为（单极性器件）、（双极型器件）和（复合型器件）。 9.（通态）损耗是电力电子器件功率损耗的主要成因。当器件的开关频率较高时，（开关）损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素。（填“通态”、“断态”或“开关”） 10.电力电子器件在实际应用中，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）组成一个系统。 11. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，肖特基二极管（SBD）属于（不可控） 型器件。 12.型号为“KS100-8”的晶闸管是（双向晶闸管）晶闸管，其中“100”表示（额定有效电流为100A ），“8”表示（额定电压为800V）。 13.型号为“KK200-9”的晶闸管是（快速晶闸管）晶闸管，其中“200”表示（额定有效电流为200A），“9”表示（额定电压为900V ）。 14.单极型器件和复合型器件都是（电压驱动）型器件，而双极型器件均为（电流驱动）型器件。（填“电压驱动”或“电流驱动”） 15. 对同一晶闸管，维持电流I H<擎住电流I L。（填“>”、“<”或“=”） 16.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阳极电流大于维持电流（保持晶闸管导通的最小电流）； 要使晶闸管由导通变为关断，可使阳极电流小于维持电流可以使晶闸管由导通变为关断。在实际电路中，常采用使阳极电压反向、减小阳极电压，或增大回路阻抗等方式使晶闸管关断。 17.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：CTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断。 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益1 a 和2 a ，由普通晶闸管的分析可得：1 a + 2 a =1 是器件临界导通的条件。 1 a + 2 a ＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；1 a + 2 a ＜1，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： ②GTO 在设计时2 a 较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； ②GTO 导通时的1 a + 2 a 更接近于1，普通晶闸管1 a + 2 a 31.15，而GTO 则为1 a + 2 a 1.05，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 考试试卷( 1 )卷 一、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分） 1、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____电压型____和 _____电流型___两类。 2、电子技术包括__信息电子技术___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____开关_____状态。当器件的工作频率较高时， __开关_______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______载波比_______，当它为常数时的调制方式 称为_____同步____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________。 ，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6、设三相电源的相电压为U 2 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________；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为_______； (3) t2~t3时间段内，电流的通路为_______；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为_______； (5) t4~t5时间段内，电流的通路为_______； 第二章电力电子器件 填空题： 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_主电路_、_驱动电路_、_控制电路_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单向导通。 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有触发则导通、反向截止。（SCR晶闸管） 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_大于I H。（I L=2~4I 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_小于_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。 12.GTO的__阴极和门极在器件内并联_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。（GTO门极可关断晶闸管） 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_二次击穿_ 。 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_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_。 15.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。（MOSFET场效应晶体管、GTR电力晶体管、IGBT绝缘栅双极型 16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而_略有下降_，开关速度_低于_电力MOSFET 。晶体管） 17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。 18.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和电流驱动两类。 19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是负脉冲_。 20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是使基极驱动电流不进入放大区和饱和区。 21.抑制过电压的方法之一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于小功率装置的保护。 22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 23.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支路是动态均流措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用_先串后并_的方法。 24.IGBT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。 25.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_电力二极管_，属于半控型器件的是_晶闸管_，属于全控型器件的是GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET（电力场效应管），属于双极型器件的有晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管，属于复合型电力电子器件得有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；在可控的器件中，容量最大的是GTO（门极可关断晶闸管），工作频率最高的是IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电压驱动的是电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电流驱动的是晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管。1.应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示，试说明其中各个电路的作用？（单复合型电压型，双型为电流型） 主电路：实现系统的系统功能。 保护电路：防止电路的电压或电流的过冲对系统的破坏。 驱动电路：将信息电子电路传递过来的信号按照控制目标的 要求转换成使电力电子器件开通或关断的信号，此信号加在器件 的控制端和公共端之间，对半控型器件只需要提供开通信号。 检测电路：检测主电路和应用现场的信号，再根据这些信号 按照系统的工作要求形成控制信号。 山东科技大学-电力电子技术 完整复习资料 █根据开关特性，电力电子器件可以划分为哪几类？说明其特点，并举例说明。根据开关特性，电力电子器件可以划分为不控型器件，如功率二极管，导通和关断均不可控；半控型器件，如普通晶闸管及其派生器件，导通可以控制，而关断不可以控制；全控型器件，如GTR,MOSFET,IGBT 等，导通和关断均可以控制。 █非正弦周期电量的平均值和有效值的定义是什么？分别用数学语言来说明。非正弦周期电量的平均值指其在一个周期内的积分除以其周期，即其直流分量。用数学语言描述为：01 T d U udt T =?，01 T d I idt T =?等。非正弦周期电量的有效值指其方均 根值，即瞬时值的平方在一个周期内的积分除以其周期，然后再开平方。用数学语言描述为：U =I =等。 █分别说明晶闸管的维持电流I H 和掣住电流I L 的定义。晶闸管的维持电流I H 指维持晶闸管导通状态所需要的最小的阳极电L █为什么必须限制晶闸管的通态电流临界上升率(di/dt)?晶闸管在开通过程中，刚开始导通时是从门极附近的微小区域开始的，尔后才逐渐扩展到整个结面。如果电流上升得太快，热量来不及散发，容易在门极附近形成热点集中，烧坏晶闸管，因此应当限制晶闸管的通态电流临界上升率。 █半控整流电路、带续流二极管的整流回路为什么不能实现有源逆变？这些电路不可能输出负的电压，也不允许在输出端接入与整流状态相反极性的电动势，不可能实现有源逆变工作状态。 █变频器的工作原理是什么？通过控制不同电力电子开关周期性的交替开关动作，负载可以得到交变的电压、电流，而输出电压、电流的频率由电子开关的切换周期确定。 █按电子开关的工作规律分，变频器中逆变器的基本类型是什么？各有何特点？按电子开关的工作规律分，变频器中逆变器可以分成180°导电型和120°导电型两种类型。前者在任一时刻，逆变桥有三个电子开关导通，每一相一个，每个周期中每个开关导通180°；后者在任一时刻，逆变桥有两个电子开关导通，上面的三个开关中有一个导通，下面的三个开关中有一个导通，每个周期中每个开关导通120度。 █使晶闸管导通的条件。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。 █维持晶闸管导通的条件，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。 █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α1和α2，由普通晶闸管的分析可得，α1+α2=1是器件临界导通的条件。α1+α2＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；α1+α2＜1，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：1) GTO 在设计时α2较大，这样晶体管V 2控制灵敏，易于GTO 关断；2) GTO 导通时的α1+α2更接近于1，普通晶闸管α1+α2≥1.15，而GTO 则为α1+α2≈1.05，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P 2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。 █IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 的驱动电路各有什么特点？答：IGBT 驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。GTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO 驱动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 █试说明IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 各自的优缺点。解：IGBT ，优点：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。缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO 。GTR ，优点：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低。缺点：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 ，优点：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。缺点：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 ，优点：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。缺点：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。 █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化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为22 2U ；②当负载是电阻或电感时，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。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 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。 电力电子必胜 绪论 填空题： 1.电力电子技术是使用________器件对电能进行________的技术。 2.电能变换的含义是在输入与输出之间，将________、________、________、________、________中的一项以上加以改变。 3.电力变换的四大类型是：________、________、________、________。 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. 电力电子器件按照其控制通断的能力可分为三类，即: ________、________、________。 6. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：________________ 技术和________技术。 7.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，以及构成________装置和________系统的技术。 8.电力电子技术是应用在________领域的电子技术。 9.电力电子技术是一门由________、________、________三个学科交叉形成的新的边缘技术学科。 简答题 1. 什么是电力电子技术？ 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？ 3. 电力变换电路包括哪几大类？ 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.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：、 和。 6.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。。 7. 电力二极管的主要类型有、、。 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Hz以下的 电力电子复习考试含答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《电力电子技术基础》试卷 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共 大题，满分100分， 考试时间120分钟。 题 号 一 二 三 四 五 总分 得 分 评卷人 一． 选择题（单选，共10分） 1．关于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，下面说法错误的是( A ) A ．IGBT 相比MOSFET ，其通态电阻较大，因而导通损耗也较大 B ．IGBT 是由MOSFET 和GTR 复合而制成的 C ．IGBT 工作在开关状态时，是在正向阻断区和饱和区之间转换 D ．开关频率介于GTR 和MOSFET 之间 2．三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，其移相范围是( C ) A ．90° B ．120° C ．150° D ．180° 3．单相桥式全控整流电路中，由于变压器漏感造成的换流压降为( A ) A ．d B I X π 2 B ．d B I X C ． d B I X π21 D ．d B I X π 3 4．下列电路中，不可以实现有源逆变的是( B ) A ．单相双半波可控整流电路 B ．单相桥式半控整流电路 C ．单相桥式全控整流电路 D ．三相桥式全控整流电路 5．下列可控整流电路中，输出电压谐波含量最少的是( D ) A ．三相半波 B ．单相双半波 C ．三相桥式 D ．十二相整流 6．电压型逆变电路的特点不包含( A ) A ．直流侧接大电感 B ．交流侧电流接正弦波 C ．直流侧电压无脉动 D ．直流侧电流有脉动 7．斩波电路实现调压的方法是 ( C ) A ．改变开关频率 B ．改变开关周期 C ．改变占空比 D ．改变负载电流 8．三相桥式全控整流电路，阻感负载，采用同步信号为锯齿波的触发电路，同步信号正弦波落后于加于晶闸管的相电压( C ) A ．90o B ．120o C ．180o D ．240o 9．交－交变频电路的最高工作频率为（ B ） A.电源频率的2倍到3倍 B. 电源频率的 2 1 倍到31倍 C.和电源频率相同 D.电源频率的整数倍 _____________ ________ 名 学号 学院 专业 座位号 ( 密 封 线 内 不 答 题 ) 湖北理工学院电气学院电力电子复习课 第一章绪论 BY 12自动化张一鸣 1、电力电子技术的概念 定义:电力电子技术——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.电力电子技术主要用于电力变换。 分为信息电子技术（信息处理）和电力电子技术（电力变换）。 2、电力变换通常可分为哪四大类？ 电力变换通常可分为四大类：交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、交流变交流（变频、变压）、直流变直流（斩波）。 第2章电力电子器件 1、电力电子器件的概念 电力电子器件：是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 2、电力电子器件的分类 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类： 1.半控型器件，例如晶闸管; 2.全控型器件，例如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)，MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管); 3.不可控器件，例如电力二极管; 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类： 1.电压驱动型器件，例如IGBT、MOSFET、SIT(静电感应晶闸管); 2.电流驱动型器件，例如晶闸管、GTO、GTR; 根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类： 1.脉冲触发型，例如晶闸管、GTO; 2.电子控制型，例如GTR、MOSFET、IGBT; 按照电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类： 1.单极型器件，例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR; 2.双极型器件，例如MOSFET、IGBT; 3.复合型器件，例如MCT(MOS控制晶闸管); 3、晶闸管的导通条件、关断条件、维持导通条件 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。 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一个小的数值，即维持电流IH一下。 维持晶闸管导通的条件是，晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。 4、关断晶闸管的方法 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。 5、晶闸管的符号、英文缩写与引脚 符号SCR A: 阳极G：门极K: 阴极 uAK>0且uGK>0 6、常用的全控型器件有哪些？P-MOSFET、SIT、GTO、GTR 、IGBT是哪些全控型器件的英文缩写，这些器件中哪些是电流控制型器件？哪些是电压控制型器件？ 电流型：门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR） 电压型：电力场效应晶体管（P-MOSFET）、静电感应晶闸管（SIT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 7、IGBT的结构 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。 一、填空 1.1 电力变换可分为以下四类：交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流。 1.2电力电子器件一般工作在开关状态。 1.3按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可将电力电子器件分为: 半控型器件, 全 控型器件，不可控器件等三类。—1.4普通晶闸管有三个电极，分别是阳极、阴极和门极 1.5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。 1.6当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性解发电压，管子都将工作在截止状态。 1.7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。 1.8电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路和主电路三部分组成 1.9电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 1.10多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，多个晶闸管相串联时必须考虑均压的问题。 1.11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流驱动和 电压驱动两类。 2.1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0~180。 2.1单相桥全控整流电路中，带纯阻负载时，a角的移相范围是0~180，单个晶闸管所所承受的最大反 压为一2上，带阻感负载时，a角的移相范围是0~ 90，单个晶闸管所所承受的最大反压为2u2 2.3三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位相序依次互差空，单个晶闸管所承受的最大 反压为..6U2，当带阻感负载时，a角的移相范围是0~ 2 2.4逆变电路中，当交流侧和电网边结时，这种电路称为，欲现实有源逆变，只能采用全_ 控电路，当控制角0 ：：：a ::：—时，电路工作在整流状态，一：:：a ::：二时，电路工作在逆变状态。- 2 2 2.5整流电路工作在有源逆变状态的条件是要有直流电动势和要求晶闸管的控制角a匸门2，使U d为负值。 3.1直流斩波电路完成的是直流到直流的变换。 3.2直流斩波电路中最基本的两种电路是升压和降压。 3.3斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制、频率调制和混合型。 4.1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，后者也称为间接变频。 4.2单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为0~ n ，随a的增大，U0减少：功率因数 入降低。 4.3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就和电容器预先充电的电压相 4.4把电网频率的交流电直接变换成可调频率电流电路称为交交变频电路。 4.5交流调压的有相位调控和斩控式两种控制方式，交流调功电路的采用是通断控制方式。 5.1把直流变成交流电的电路称为逆变，当交流侧有电源时称有源逆变，当交流侧无电源时称无 源逆变。 实用标准第1章绪论 1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。 2电力变换的种类 （1）交流变直流AC-DC : :整流 （2）直流变交流DC-AC : :逆变 （3）直流变直流DC-DC :一般通过直流斩波电路实现 （4）交流变交流AC-AC : 一般称作交流电力控制 3电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流 技术。 第2章电力电子器件 1电力电子器件与主电路的关系 （1 ）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。 （2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。 2电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损 耗。 3电力电子系统基本组成与工作原理 （1 ）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。 （2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号 （3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件 的导通或关断。 （4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。 4电力电子器件的分类 根据控制信号所控制的程度分类 （1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控 制其关断的电力电子器件。女口SCR晶闸管。 （2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又 可以控制其关断的电力电子器件。如GTO、GTR、MOSFET 和 IGBT。 （3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。如电力二极管。 根据驱动信号的性质分类 （1）电流型器件：通过从控制端注入或抽岀电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如SCR、GTO、GTR。 （2 ）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。如 MOSFET、IGBT。 根据器件内部载流子参与导电的情况分类 （1 ）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。如MOSFET 。 （2 ）双极型器件：由电子和空穴两种载流子参数导电的器 并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号文档 《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电力电子技术(第二版)第2章答案
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