课程学习的基本要求及重点难点内容分析
第一章电力电子器件的原理与特性
1、本章学习要求
1.1 电力电子器件概述，要求达到“熟悉”层次。
1）电力电子器件的发展概况及其发展趋势。
2）电力电子器件的分类及其各自的特点。
1.2 功率二极管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率二极管的工作原理、基本特性、主要参数和主要类型。
2）功率二极管额定电流的定义。
1.3 晶闸管，要求达到“掌握”层次。
1）晶闸管的结构、工作原理及伏安特性。
2）晶闸管主要参数的定义及其含义。
3）电流波形系数k f的定义及计算方法。
4）晶闸管导通和关断条件
5）能够根据要求选用晶闸管。
1.4 门极可关断晶闸管（GTO），要求达到“熟悉”层次。
1）GTO的工作原理、特点及主要参数。
1.5 功率场效应管，要求达到“熟悉”层次。
1）功率场效应管的特点，基本特性及安全工作区。
1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT），要求达到“熟悉”层次。
1）IGBT的工作原理、特点、擎住效应及安全工作区。
1.7 新型电力电子器件简介，要求达到“熟悉”层次。
2、本章重点难点分析
有关晶闸管电流计算的问题：
晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件，在进行有关晶闸管的电流计算时，针对实际流过晶闸管的不同电流波形，应根据电流有效值相等的原则选择计算公式，即允许流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流I T对应的电流有效值。
利用公式I = k f×I d = 1.57I T进行晶闸管电流计算时，一般可解决两个方面的问题：一是已知晶闸管的实际工作条件（包括流过的电流波形、幅值等），确定所要选用的晶闸管额定
电流值；二是已知晶闸管的额定电流，根据实际工作情况，计算晶闸管的通流能力。前者属于选用晶闸管的问题，后者属于校核晶闸管的问题。
1）计算与选择晶闸管的额定电流
解决这类问题的方法是：首先从题目的已知条件中，找出实际通过晶闸管的电流波形或有关参数（如电流幅值、触发角等），据此算出通过晶闸管的实际电流有效值I，考虑（1.5~2）倍的安全裕量，算得额定电流为I T = (1.5~2) I /1.57，再根据I T值选择相近电流系列的晶闸管。
2）校核或确定晶闸管的通流能力
解决这类问题的方法是：由已知晶闸管的额定电流，计算出该管子允许通过的电流有效值。根据实际电流波形求出电流波形系数，算得晶闸管允许的实际电流平均值为I d = 1.57I T / k f（未考虑安全裕量时）。
3、本章典型例题分析
例1.1 晶闸管导通和关断的条件是什么？
解：晶闸管导通条件是：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加上适当的正向脉冲电压和电流。
在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
例1.2 单相正弦交流电源，其电压有效值为220V，晶闸管和电阻串联相接，试计算晶闸管实际承受的正、反向电压最大值是多少？考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压如何选取？
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：2202= 311V；考虑2倍安全裕量，则晶闸管额定电压不低于2×311=622V，可取为700V。
4、本章作业
1.1．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？
答：晶闸管导通情况下，随着主回路电源电压的降低，主回路电流降低到某一数值以下时晶闸管就关断了。
1.2．晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管关断后，其承受的电压大小取决于什么？
答：晶闸管导通后，流过晶闸管的电流完全由主电路的电源电压和回路电阻所决定。晶闸管关断后，其承受的电压大小取决于电源电压。
1.3．什么信号可用做晶闸管的门极触发信号？
答：处于晶闸管可靠触发区内的触发电压和电流可可用做晶闸管的门极触发信号。
1.4．教材P43：1.3，1.4，1.5，1.6
1.3答：晶闸管导通条件是：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加上适当的正向脉冲电压和电流。
1.4答：晶闸管导通情况下，只要仍有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管仍保持导通。在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
1.5 答：m m d I t td I
I 27.0)(sin 2141?==ππωωπ m m I t d t I I 48.0)()sin (21421==?π
π
ωωπ
m m m d I t td I t td I I 38.0))(cos )(sin (21424
52??=+=ππππωωωωπ m m m I t d t I t d t I I 61.0))()cos ()()sin ((21424
5222=+=??ππππωωωωπ m m d I t d I I 25.0)(212
03?==πωπ m I t d I I m 5.0)(21
2
023==?πωπ
1.6 答：78.127.048.01==m m f I I k 61.138.061.02==m m f I I k 225.05.03==m
m f I I k 100A 的晶闸管能输出的平均电流
A I d 2.8878.110057.11=?= A I d 5.9761.110057.12=?= A I d 5.78210057.13=?= A I m 7.32627.02.881== A I m 6.25638.05.972== A I m 31425
.05.781== 第二章 相控整流电路
1、本章学习要求
2.1 整流电路的概念，要求达到“熟悉”层次。
2.1.1 整流电路的概念、电路组成、分类等知识。
2.2 单相可控整流电路，要求达到“掌握”层次。
2.2.1 单相半波可控整流电路，要求达到“掌握”层次。
1）单相半波可控整流电路的组成及工作原理。
2）计算带电阻性负载的单相半波可控整流电路的相关参数。
2.2.2 单相桥式全控整流电路，要求达到“熟练掌握”层次。
1）单相桥式全控整流电路的组成及工作原理。
2）带电感性负载时的工作波形。
3）带反电动势负载时的工作波形。
4）带反电动势负载时串接平波电抗器的作用。
5）计算带不同性质负载时，单相桥式全控整流电路的相关参数。
6）带大电感负载时电路的输出电压、输出电流和晶闸管的电压、电流波形。
7）带不同性质负载时，控制角α的移相范围。
8）该电路中，晶闸管可能承受的最大正、反向电压值。
9）该电路中相应晶闸管的选取。
2.2.3 单相桥式半控整流电路，要求达到“掌握”层次。
1）单相桥式半控整流电路的组成及工作原理。
2）单相桥式半控整流电路产生失控现象的原因及防止失控的措施。
3）电路中，晶闸管可能承受的最大正、反向电压值。
2.2.4 单相全波可控整流电路，要求达到“熟悉”层次。
1）单相全波可控整流电路的组成及工作原理。
2.3 三相可控整流电路，要求达到“掌握”层次。
2.3.1 三相半波可控整流电路，要求达到“熟练掌握”层次。
1）三相半波可控整流电路的组成及工作原理。
2）三相半波可控整流电路的自然换相点，掌握移相控制角α的计算方法。
3）带大电感负载时的工作波形。
4）带大电感负载时电路相关参数的计算。
5）该电路中，晶闸管可能承受的最大正、反向电压值。
6）该电路中相应晶闸管的选取。
7）带不同性质负载时，控制角α的移相范围。
2.3.2 三相桥式全控整流电路，要求达到“熟练掌握”层次。
1）三相桥式全控整流电路的组成及工作原理。
2）当负载电流连续时，各晶闸管的换流顺序、相互间隔角度及每只管子的导电角。3）带大电感负载时电路的输出电压、输出电流和晶闸管的电压、电流波形。
4）带大电感负载时，控制角α的移相范围。
5）带大电感负载时电路相关参数的计算。
2.3.3 三相桥式半控整流电路，要求达到“熟悉”层次。
1）三相桥式半控整流电路的组成及工作原理。
2）三相桥式半控整流电路的失控现象。
3）电路中，晶闸管组和二极管组的自然换相点以及各自的换相规律。
2.4 整流变压器漏抗对整流电路的影响，要求达到“掌握”层次。
1）在考虑变压器漏抗时，整流电路在换相过程中输出电压值的特点。
2）在考虑变压器漏抗时，晶闸管换相的物理过程和换相重叠角γ的概念。
3）由于变压器漏抗的影响，将产生换相压降、造成整流输出电压波形畸变以及平均值的变化。
4）换相压降与哪些因素有关。
2.5 整流电路的有源逆变工作状态，要求达到“掌握”层次。
2.5.1 逆变的概念，要求达到“熟悉”层次。
1）逆变的概念。
2）整流和逆变的关系。
3）电源间能量的流转关系。
2.5.2 有源逆变产生的条件，要求达到“掌握”层次。
1）产生有源逆变的两个条件及其含义。
2）有源逆变时能量的流转方向。
2.5.3 三相有源逆变电路，要求达到“掌握”层次。
1）三相半波有源逆变电路的组成及工作原理。
2）三相半波有源逆变电路中相关电量的计算。
3）三相桥式有源逆变电路的组成及工作原理。
4）三相桥式有源逆变电路中相关电量的计算。
2.5.4 逆变失败的原因及最小逆变角的限制，要求达到“掌握”层次。
1）逆变角β的定义。
2）逆变失败的概念。
3）逆变失败的原因及防止措施。
4）确定最小逆变角的三个因素及其含义。
2.5.5 有源逆变的应用，要求达到“熟悉”层次。
1）直流可逆电力拖动系统中，反并联变流电路控制直流电机的四象限工作运行状态和运行条件。
2）高压直流输电系统的结构。
3）高压直流输电系统中，能够根据功率的流向，判断中间直流环节两侧变流器的工作状态。
2.6 整流电路的谐波和功率因数，要求达到“熟悉”层次。
1）整流电路中，功率因数λ的定义。
2.7 晶闸管直流电动机系统，要求达到“熟悉”层次。
1）整流状态下，电流连续和电流断续时电动机的机械特性。
2）逆变状态下，电流连续和电流断续时电动机的机械特性。
2.8 电力公害及改善措施，要求达到“熟悉”层次。
2、本章重点难点分析
本章的重点是：波形分析法和单相桥式可控整流电路；有源逆变产生的条件；难点是：带不同性质负载时整流电路的工作情况；变压器漏抗对整流电路的影响。
波形分析法：
整流电路的分析，通常采用波形分析法。所谓波形分析法，是指根据电源电压和控制角以及负载性质，作出负载电压、负载电流、整流元件的电压和电流等波形图，再由波形图推导出该电路基本电量的计算公式和数量关系。具体来说，分析方法和步骤如下：1）绘出主电路原理图，包括标明交流电压、各整流元件序号和负载性质。
2）画出各相电压或线电压波形图，并确定整流元件的自然换相点。
3）根据控制角在相应位置上绘出触发脉冲，并标明相应序号。
4）根据可控整流电路的工作原理，绘出负载电压、负载电流、晶闸管电流以及晶闸管两端电压的波形，
5）根据波形图推导出基本电量的计算公式。
变压器漏抗对整流电路的影响：
通常整流电路输入端都接有整流变压器，由于整流变压器存在漏抗，在换相时，对整流电压波形将产生影响，不仅产生换相压降，而且使相电压和线电压波形出现缺口，造成电网电压发生畸变。
3、本章典型例题分析
例2.1 接有续流二极管的单相半波可控整流电路，带大电感负载，R=5Ω，变压器二次侧电压U2=220V。试计算当触发角α分别为30°和60°时，流过晶闸管和续流二极管中电
流的平均值和有效值；问在什么情况下，流过续流二极管的电流平均值大于流过晶闸管的电流平均值？
解：1）当α= 30°时，
V U U d 4.922
30cos 122045.02cos 145.01
=?+??=+=α A R U I d d 5.185
4.92=== 流过晶闸管的电流平均值为 A I I d dT 7.7
5.183********=???-?=-=παπ 流过晶闸管的电流有效值为 A I I d T 9.165.183********=??
?-?=-=παπ 流过续流二极管的电流平均值为 A I I d dD 8.105.183********=???+?=+=
παπ 流过续流二极管的电流有效值为 A I I d D 1.145.183********=??
?+?=+=
παπ 2）当α= 60°时， V U U d 3.742
60cos 122045.02cos 145.01
=?+??=+=α A R U I d d 9.145
3.74=== 流过晶闸管的电流平均值为 A I I d dT 59.14360601802=???-?=-=παπ 流过晶闸管的电流有效值为 A I I d T 6.89.14360601802=??
?-?=-=παπ 流过续流二极管的电流平均值为 A I I d dD 9.99.14360601802=???+?=+=
παπ 流过续流二极管的电流有效值为 A I I d D 2.129.14360601802=???+?=+=
παπ 3）要使I dD ＞I dT ，由公式知，只需满足
παπ2+＞παπ2-，即α＞0° 例2.2 在单相桥式全控整流电路中，如果有一只晶闸管因为过流而烧成断路，该电路的工作情况将如何？如果这只晶闸管被烧成短路，该电路的工作情况又会如何？
答：如果有一只晶闸管因为过流而烧成断路，则该单相桥式全控整流电路将作为单相半波可控整流电路工作；如果这只晶闸管被烧成短路，则会引起其他晶闸管因对电源短路而烧毁，严重情况下甚至可能使整流变压器因过流而损坏。因此，在设计电路时，在变压器二次侧与晶闸管之间应串联快速熔断丝，起到过流保护的作用。
例2.3 单相桥式半控整流电路中续流二极管的作用是什么？在何种情况下，流过续流二极管的电流平均值大于流过晶闸管的电流平均值？
答：单相桥式半控整流电路中续流二极管的作用是：为感性负载中电感储存的能量提供一条专门的释放回路，以避免发生一只晶闸管持续导通而两只二极管轮流导通的“失控现象”。由公式知，流过续流二极管的电流平均值d dD I I πα=
， 流过晶闸管的电流平均值d dT I I παπ2-=
要使I dD ＞I dT ，则只需满足πα＞παπ2-，即α＞3
π 例2.4 单相全控桥式整流电路，带阻感负载，R = 1Ω，L 值很大，即满足ωL>>R ，U 2 = 100V ，当α= 600
时，求：
1）作出输出电压u d 、输出电流i d 、变压器二次侧电流i 2的波形；
2）求整流输出平均电压U d 、电流I d 和二次侧电流有效值I 2；
3）考虑两倍的安全裕量，选择晶闸管的额定电压和额定电流值。
解：1)波形略
2）U d = 0.9U 2Cos α= 0.9×100×Cos60°= 45V
I d = U d / R = 45 / 1 = 45A I 2 = I d = 45A 3）晶闸管可能承受的最大电压为U TM =22U =141V ，考虑2倍安全裕量,其值为 282V ，选额定电压为300V 的晶闸管
流过晶闸管的电流有效值为I T =2
1I d = 31.82A 考虑2倍安全裕量时晶闸管的平均电流为I TA V = 2I T / 1.57 = 40.54A ，选额定电流为50A 的晶闸管
4、本章作业
2.1．单相桥式全控整流电路，带大电感负载，U 2=220V ，R=2Ω，求晶闸管的额定电流和额定电压。 解：晶闸管可能承受的最大电压为U TM =22U =311V ，选额定电压为350V 的晶闸管。
U d = 0.9U 2 = 0.9×220= 198V
I d = U d / R = 198 / 2 =99A
流过晶闸管的电流有效值为I T =2
1I d = 70.01A 晶闸管的平均电流为I TAV = I T / 1.57 = 44.6A ，选额定电流为50A 的晶闸管。
2.2．单相半波可控整流电路中，如晶闸管：1）不加触发脉冲；2）内部短路；3）内部断路，试分析晶闸管两端与负载电压波形。
解：1）3）同为关断状态，2）为导通状态，见课本P50。
2.3．某单相可控整流电路，分别给阻性负载和蓄电池反电动势负载供电，在流过负载电流平均值相同的条件下，哪一种负载下晶闸管的额定电流应选大一些？为什么？
解：反电动势负载时晶闸管额定电流应选大一些。因为反电动势负载时，晶闸管的导通角θ比电阻性负载时小。反电动势负载的电流波形系数K f 比电阻负载时大。
2.4．某单相桥式全控整流电路，带大电感负载，变压器二次侧电压U 2=220V ，R=2Ω，触发角α= 30°时，求：1）画出输出电压u d 、输出电流i d 和变压器二次侧电流i 2波形；2）计算整流电路输出平均电压U d 、平均电流I d 及变压器二次电流有效值I 2；3）考虑2倍安全裕量，选择晶闸管的额定电压、额定电流值。
解：1)波形略，见课本P57
2）U d = 0.9U 2Cos α= 0.9×220×Cos30°= 171.5V
I d = U d / R = 171.5 / 2 = 85.75A I 2 = I d = 85.75A
3）晶闸管可能承受的最大电压为U TM =22U =311V ，考虑2倍安全裕量,其值为 622V ，选额定电压为650V 的晶闸管。
流过晶闸管的电流有效值为I T =2
1I d = 60.6A 考虑2倍安全裕量时晶闸管的平均电流为I TAV = 2I T / 1.57 = 77.2A ，选额定电流为80A 的晶闸管。
2.5．教材P121～123的习题。
2.1解：1）3）同为关断状态，2）为导通状态，见课本P50。
2.2 P51 第一段
2.3 解：反电动势负载时晶闸管额定电流应选大一些。因为反电动势负载时，晶闸管的导通角θ比电阻性负载时小。反电动势负载的电流波形系数K f 比电阻负载时大。
2.4 见课本P48例2.1 方法相同，代入相应的数据即可。
2.5 同上
2.6 见课本P52，代入公式即可。
2.7 解：1)波形略，见课本P57
2）U d = 0.9U 2Cos α= 0.9×220×Cos30°= 171.5V
I d = U d / R = 171.5 / 2 = 85.75A I 2 = I d = 85.75A
3）晶闸管可能承受的最大电压为U TM =22U =311V ，考虑2倍安全裕量,其值为 622V ，选额定电压为650V 的晶闸管。
流过晶闸管的电流有效值为I T =2
1I d = 60.6A 考虑2倍安全裕量时晶闸管的平均电流为I TAV = 2I T / 1.57 = 77.2A ，选额定电流为80A 的晶闸管。
2.8 见课本P54，代入公式即可。
2.9 见课本P68。
2.10 见课本P70，代入公式即可。
2.11 ~2.23都可参照课本例题或公式解答。
第三章 直流斩波器
1、本章学习要求
3.1 直流斩波器的工作原理及控制方式，要求达到“掌握”层次。
3.2 直流斩波器基本电路，要求达到“掌握”层次。
3.2.1 降压斩波器，要求达到“掌握”层次。
1）降压斩波器的电路组成及其工作原理。
2）降压斩波器输出电压平均值的表达式。
3.2.2 升压斩波器，要求达到“熟悉”层次。
1）升压斩波器的电路组成及其工作原理。
2）升压斩波器输出电压平均值的表达式。
第四章 交流调压电路和相控交-交变频电路
1、本章学习要求
4.1 单相交流调压电路，要求达到“熟悉”层次。
1）交流调压电路的概念。
2）单相交流调压电路的电路结构及工作原理。
3）单相交流调压电路带阻感负载时的相关电量的计算。
第五章无源逆变电路
1、本章学习要求
5.1 无源逆变电路的原理，要求达到“熟悉”层次。
1）逆变的概念。
2）有源逆变和无源逆变的区别。
3）逆变电路的分类及其各自的特点。
5.2 单相电压型逆变电路，要求达到“掌握”层次。
1）单相半桥逆变电路的电路组成及工作原理。
2）单相桥式逆变电路的电路组成及工作原理。
3）与开关管反并联的续流二极管的作用。
5.3 脉冲宽度调制（PWM），要求达到“熟悉”层次。
1）正弦脉宽调制（SPWM）的基本原理。
2）PWM的单极性调制和双极性调制方式。
3）载波信号、调制信号、载波比和调制比的概念及含义。
2、本章作业
5.1．无源逆变与有源逆变有什么不同？
答：交流侧接电网，为有源逆变；交流侧接负载，为无源逆变。随负载要求的不同，无源逆变电路输出的频率与电压既可以是恒定的，也可以是可变的。
5.2．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？从电路组成和工作波形上看，这二者各有什么特点？
答：电压型逆变电路因其直流侧电源为电压源，所以，直流电压无脉动，直流回路呈低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。交流侧输出电流波形则取决于负载的性质。为给感性（滞后）的负载电流提供流通路径，逆变桥的各桥臂必须并联无功反馈二极管。
电流型逆变电路因其直流侧电源为电流源，所以，直流电流无脉动，直流回路呈高阻抗。交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。交流侧输出电压波形则取决于负载的
性质。由于电流源电流的单向性，逆变桥的各桥臂不必并联无功反馈二极管。
5.3．电压型逆变电路中，与开关管反并联的二极管的作用是什么？
答：为给感性（滞后）的负载电流提供流通路径，逆变桥的各桥臂必须并联无功反馈二极管。第六章电力电子器件的门（栅）极控制电路
1、本章学习要求
6.1 晶闸管门极触发电路，要求达到“熟悉”层次。
1）晶闸管对触发电路的基本要求。
6.2 GTR的基极驱动电路，要求达到“熟悉”层次。
1）GTR对驱动电路的基本要求。
2、本章作业
6.1．晶闸管主电路对触发电路的要求是什么？P227~228
答：1）触发脉冲的参数应符合要求。触发脉冲的主要参数有脉冲幅值、宽度和前沿陡度。
2）触发脉冲与主电路电源电压必须同步
3）触发脉冲的移相范围应满足变流装置的要求
4）触发脉冲的频率有可调性
5）防止干扰与误触发
第七章相控整流主电路参数的计算和设计
1、本章学习要求
7.1 整流变压器参数的计算，要求达到“熟悉”层次。
1）选择整流变压器二次侧相电压的原则。
7.2 整流元件的选择，要求达到“掌握”层次。
1）整流元件额定电压、额定电流的选择。
7.3 晶闸管的串联与并联，要求达到“熟悉”层次。
1）晶闸管在进行串、并联使用时应注意的相关问题。
7.4 电抗器参数的计算，要求达到“熟悉”层次。
1）晶闸管装置直流侧串入的平波电抗器的作用。
2、本章作业
7.1．整流电路供电的整流变压器二次侧相电压的选择是由哪些因素决定的？若二次侧相电压选得过高或过低，将出现什么问题?
答： 整流电路供电的整流变压器二次侧相电压的选择，应考虑以下几个因素：①主电路的型式；②最小控制角min α；③电网电压波动；④晶闸管或整流管及线路压降T nU ；⑤整流变压器引起的换相压降损失。二次侧相电压选得过高，则晶闸管运行时控制角α过大，造成功率因数变坏、无功功率增大，并在电源回路的电感上产生较大的电压降；选得过低，则有可能在最不利的情况下，既电源电压偏低、负载最大时，即使晶闸管的控制角退到最小，仍然不能达到负载要求的额定电压。
7.2．晶闸管串联或并联使用时，应采取什么样的均压或均流措施？
答：晶闸管串联使用时，为了使每个晶闸管承受的电压均衡，除了选用特性尽可能一致的元件，还应对每个晶闸管并联均压电阻，还要在晶闸管上并联电容。此外，晶闸管串接后，要求各元件的开通时间差要尽量小，因此对门极触发脉冲的要求比较高，即触发脉冲前沿要陡，触发脉冲电流要大，使晶闸管的开通时间尽量小并一致。
晶闸管并联使用时，为了使每个晶闸管承受的电流均衡，除了选用特性尽可能一致的元件，还应采取电阻均流和电抗均流。此外，晶闸管并接后，同样要求各元件的开通时间差要尽量小，因此触发脉冲前沿要陡，触发脉冲电流要大，使各元件的开通时间尽可能一致，同时，适当增大电感，可以降低dt di /，从而在开通时间差异一定的条件下，可以减小各并联元件的动态电流差别。此外，在安装时，要注意各支路的导线电阻与分布电感相近。
注意：对于专升本（业余）学生，本课程着重要求大家掌握第一、二、六、七章的内容，其余各章的内容只要求了解基本概念和基本原理即可。
第三部分 综合练习题
一、填空题（本大题共14小空，每小空2分，共28分）
1．晶闸管是四层三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和 极。
2．一只额定电流为100A 的普通晶闸管，其允许通过的电流有效值为 A 。
3．具有自关断能力的电力电子器件称为 器件。
4．三相全控桥式整流电路中，采用共阴极组接法的三只晶闸管，要求其触发脉冲以1200
为间隔，依次在电源电压的 半周触发各晶闸管。
5．在考虑变压器漏抗影响时，整流电路输出电压的平均值将 。
6．三相全控桥式整流电路输出的电压波形在一个周期内脉动 次。
7．采用时间比控制方式改变斩波器负载两端的平均电压，对斩波器触发脉冲的调制方法有
三种，分别是；；。
8．降压斩波器中，电源电压U d=50V，导通比为0.8，则负载电压平均值U LD为。9．电流型逆变电路直流侧为，输出电流波形为。
10．根据调制脉冲的极性，PWM也有两种调制方式，分别是和调制。
二、简答题（本大题共6小题，每小题6分，共36分）
1．试说明晶闸管的开通和关断的条件。
2．试说明晶闸管整流装置实现有源逆变的条件。
3．试说明整流电路中整流变压器二次侧相电压U2φ选得过高或过低，将出现什么问题？4．单相半控桥整流电路带感性负载时，若该电路不接续流二极管，请对其可能发生的“失控”现象进行分析。
5．三相桥式全控整流电路带大电感负载时，以连接于A相的共阴极组晶闸管T1为例说明，在一个周期内，其承受电压的情况。
6．某单相可控整流电路，分别给阻性负载和蓄电池反电动势负载供电，在流过负载电流平均值相同的条件下，哪一种负载下晶闸管的额定电流应选大一些？为什么？
三、计算题（，本大题共3小题，每小题12分，共36分）
1．单相桥式可控整流电路，带一大电感对蓄电池充电，R = 3Ω，电感L足够大，U2 = 220V，反电动势E = 60V。
1）要保持充电电流为10A，估算此时的控制角α；
2）该电路中晶闸管承受的最大电压是多少？
2．单相全控桥式整流电路，带阻感负载，R = 5Ω，L值很大，即满足ωL>>R，U2 = 100V，当α= 600时，求：
1）作出输出电压u d、输出电流i d、变压器二次侧电流i2的波形；
2）求整流输出平均电压U d、电流I d和二次侧电流有效值I2；
3）考虑两倍的安全裕量，选择晶闸管的额定电压和额定电流值。
3．单相全控桥式有源逆变电路，回路电阻R = 1Ω，平波电抗器L d足够大，变压器二次电压有效值U2 = 220V，负载电动势E d=-200V，当β= 300时，求：
1）画出输出电压u d、流过晶闸管电流i T1的波形；
2）计算变流电路输出平均电压U d、负载平均电流I d。
参考答案：
一、填空题（本大题共14小空，每小空2分，共28分）
1．门2．157 3．全控型
4．正5．减小6．6
7．脉冲宽度调制；脉冲频率调制；调频调宽混合控制
8．40V 9．电流源；矩形波10．单极性；双极性
二、简答题（本大题共6小题，每小题6分，共36分）
1．晶闸管导通条件是：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加上适当的正向脉冲电压和电流。
在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
2．1）变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电动势E d，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致；2）变流电路输出的平均电压U d的极性必须为负，以保证与直流电源电动势E d构成同极性相连，即控制角α＞90°，且满足∣U d∣＞∣E d∣。
3．整流电路中整流变压器二次侧相电压U2φ选得过高，则晶闸管运行时控制角过大，造成功率因数变坏，无功功率增大；选择过低，则有可能在最不利的运行情况下，即使晶闸管的控制角退到最小时，仍然不能达到负载要求的额定电压。
4．单相半控桥整流电路带感性负载时，不接续流二极管，将可能发生失控现象。以晶闸管T1导通的情况为例，当交流电源电压在负半周时，负载电流通过T1和二极管D2续流，输出电压为零；当交流电源电压在正半周时，负载电流通过T1和二极管D4流通，输出电压为电源电压。即在一个周期内，晶闸管T1持续导通，二极管D1、D2轮流导通，输出电压波形为正弦半波。
5．T1导通期间，承受正向管压降（≈0）为120°；T1关断期间，分别承受线电压u ab、u ac各120°。
6．反电动势负载时晶闸管额定电流应选大一些。因为反电动势负载时，晶闸管的导通角θ比电阻性负载时小。反电动势负载的电流波形系数K f比电阻负载时大。
三、计算题（，本大题共3小题，每小题12分，共36分）
1．解：1）U d = 0.9U2Cosα
I d = ( U d－E ) / R = ( 0.9U2Cosα－E ) / R
Cosα=( I d R＋E ) /(0.9U2 ) = (10×3＋60 ) /(0.9×220 ) = 0.445
α= 63°
2）U = 1.414×220 = 311V
2．解： 1）波形略
2）U d = 0.9U 2Cos α= 0.9×100×Cos60°= 45V
I d = U d / R = 45 / 5 = 9A I 2 = I d = 9A
3）晶闸管可能承受的最大电压为U TM =22U =141V ，考虑2倍安全裕量,其值为 282V ，选额定电压为300V 的晶闸管
流过晶闸管的电流有效值为I T =2
1I d = 6.363A 考虑2倍安全裕量时晶闸管的平均电流为I TA V = 2I T / 1.57 = 8.1A ，选额定电流为10A 的晶闸管
3．解： 1）波形略
2）U d = -0.9U 2cosβ= -0.9×220×cos30°= -171.5V I
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 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 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双 极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动 的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 . 第2章整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续 流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为___，续流二极管承受的最大反向电压为___（设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管 所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 和_；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _， 单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为___和___；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-α-_; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-2_。
南通大学电气工程学院电力电子技术 题 库
第二章电力电子器件 一、填空题 1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为100A。若该晶闸管阳、阴间电压为60sinwtV，则其额定电压应为60V。（不考虑晶闸管的电流、电压安全裕量。） 2、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是导通损耗；另一方是开关损耗。 3、在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。 4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。 5、电力开关管由于承受过电流，过电压的能力太差。所以其控制电路必须设有过流和过压保护电路。 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。（×） 6、在GTR 的驱动电路设计中，为了使GTR 快速导通，应尽可能使其基极极驱动电流大些。（×） 7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管；而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则属电压驱动型开关管。（√） 8、IGBT 相比MOSFET，其通态电阻较大，因而导通损耗也较大。（×） 9、整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。（×） 10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。（√） 三、选择题 1、下列元器件中，（ BH ）属于不控型，（ DEFIJKLM）属于全控型,（ ACG ）属于半控型。 A、普通晶闸管 B、整流二极管 C、逆导晶闸管 D、大功率晶体管 E、绝缘栅场效应晶体管 F、达林顿复合管 G、双向晶闸管 H、肖特基二极管 I、可关断晶闸管 J、绝缘栅极双极型晶体管 K、MOS 控制晶闸管 L、静电感应晶闸管 M、静电感应晶体管 2、下列器件中，（ c ）最适合用在小功率，高开关频率的变换器中。 A、GTR B、IGBT C、MOSFET D、GTO 3、开关管的驱动电路采用的隔离技术有（ ad ） A、磁隔离 B、电容隔离 C、电感隔离 D、光耦隔离 四、问答题 1、使晶闸管导通的条件是什么？ 答：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流或脉冲（uak＞0且ugk＞0）。
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。 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_。 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__ 。 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 、GTR 、电力 MOSFET 、 IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力 MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、
GTO 、GTR _。2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是
绝缘栅双极晶体管的图形符号是
；电力晶体管的图形符号是
；
第 2 章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是__0-180O
_ ，其承受的最大正反向电压均为_ 2U2 __，续流二极管承受的最大反向电压为__ 2U2 _（设 U2 为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α 角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 2 和_ 2U2 ；
带阻感负载时，α 角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 _和__ 2U2 _；带反电动势负载时，欲使电阻上的电
流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。
5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于__ 2U2 _，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连
续的条件为__ 30o __(U2 为相电压有效值)。
6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时， 的移相范围为__0-90o _。 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_
的相电压；这种电路
角的移相范围是_0-120o _，ud 波形连续的条件是_ 60o _。
8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。
11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当
从 0°～90°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而 _增大_，
当
从 90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而_减小_。
12. 逆 变 电 路 中 ， 当 交 流 侧 和 电 网 连 结 时 ， 这 种 电 路 称 为 _ 有 源 逆 变 _ ， 欲 实 现 有 源 逆 变 ， 只 能 采 用 __ 全 控 _ 电 路 ； 对 于 单 相 全 波 电 路 ， 当 控制 角
0<
<
时，电路工作在__整流_状态；
时，电路工作在__逆变_状态。
13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势，
其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角 a > 90O，使输出平均电压 Ud 为负值_。 第 3 章 直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_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（PWM）_、_频率调制_和_（ton 和 T 都可调，改变占空比）混合型。
6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。
7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输
出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能
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电力电子技术期末考试 试题及答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
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 、GTR 、电力
一、填空题(每空1分，共５０分) 1、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。 2、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________________________________。 3、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。 4、电阻负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_____，设U2为相电压有效值。 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按相序依次互差___________________________。 6、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_______________________。 7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是______________________________________措施。 8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有______________二种方式。 9、抑制过电压的方法之一是用_____________________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___________的上、下二个开关元件之间进行。 11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_____________________________________________的幅值。 12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________________________________________。 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是__________________________________________________。 14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 15、晶闸管门极触发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：___________________________________________________________________________________________。 16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较________________的规化值。 17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用___________________标定。 18、晶闸管的导通条件是：晶闸管_________________和阴极间施加正向电压，并在______________和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 19、温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而__________，正反向漏电流随温度升高而__________，维持电流I H会____________________，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而_________________。 导通后流过晶闸管的电流由_____________________决定，负载上电压由______________________决定。 20、晶闸管的派生器件有： ____________ 、 ____________ 、 ____________ 、 ____________等。 21、功率场效应管在应用中的注意事项有： （1）_________________________________________，（2）______________________________________，（3）_________________________________________，（4）_____________________________________。22、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__________________________，它是对应于整流的逆向过程。 23、____________________________________________与开关的频率和变换电路的形态性能等因素有关。
电力电子技术答案 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。 2-4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I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5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I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3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) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 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V1、V2，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。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
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。 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_。 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__ 。 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 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET ，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是 ；电力晶体管的图形符号是 ； 第2章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O _。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为_22U __，续流二极管承受的最大反向电压为__22U _（设U 2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__222U 和_22U ； 带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__22U _和__22U _；带反电动势负载时，欲使电阻上的 电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm 等于__22U _，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o _，使负载电流连 续的条件为__o 30≤α__(U2为相电压有效值)。 6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o _。 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_ 的相电压；这种电路 α 角的移相范围是_0-120o _，u d 波形连续的条件是_o 60≤α_。 8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时，整流输出的电压ud 的谐波幅值随 α 的增大而 _增大_，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 α 的增大而_减小_。 12.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_，欲实现有源逆变，只能采用__全控_电路；对于单相全波电路，当控制角 0< α < π /2 时，电路工作在__整流_状态； π /2< α < π 时，电路工作在__逆变_状态。 13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压_和__晶闸管的控制角α > 90O ，使输出平均电压U d 为负值_。 第3章 直流斩波电路 1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_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（PWM ）_、_频率调制_和_（t on 和T 都可调，改变占空比）混合型。 6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。 7.Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。 8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。 10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个__降压_斩波电路的组合；
电力电子技术考试试题
华南农业大学期末考试试卷(A卷) 学号姓名年级专业 题号一二三四总分 得分 评阅人 一、填空题(每题2分，共20分) 1．电压驱动型电力电子器件有，电流驱动型电力电子器件有。2．全控型电力电子器件有，半控型电力电子器件有，不控型电力电子器件有。 3．晶闸管的额定参数有电压定额、电流定额等，其中电流定额参数包括通态平均电流和、、浪涌电流等。 4．缓冲电路又称吸收电路其作用是抑制电力电子器件的 、，以减小器件的开关损耗。 5．单相半波可控整流电流带电阻性负载，其触发角的移相范围是； 由于其输出脉动大，变压器二次侧电流中含有直流成分，造成变压器铁心的，所以在实际中很少使用。 6．单相桥式可控整流电路带阻感性负载(电感足够大)，其触发角的移相范围是；此时晶闸管的导通角是。7．采用单相桥式半控型整流电路可能会发生现象，
可以采用 加以解决。 8． 确定最小逆变角的依据是min βδγθ'=++，其中δ表示 ，γ表示 ， θ'表示安全裕量角。 9． 斩波电路近似计算公式是在负载电流连续的情况下得到的，一般要求负载 较重或者 。 10． 横向换流三相桥式逆变电路，每个晶闸管的导通角度是 ； 纵向换流三相桥式逆变电路，每个晶闸管的导通角度是 。 二、 判断题 (每题1分，10题共10分，对√、错×) 1． 电力系统中整流二极管一般是硅管。 ( ) 2． GTR 集电极的电压升高后出现雪崩击穿即一次击穿后，如果集电极电流不 超过最大允许耗散功率时对应的限度，GTR 一般不会损坏。 （ ） 3． 晶闸管的串并联一般需要考虑均压和均流问题，对静态和动态的均压和均 流解决方法是相同的。 （ ） 4． 漏感造成的换相重叠角对系统总是不利的，应尽量减小或消除。 （ ） 5． 大功率直流可逆电机晶闸管调速系统四象限运行一般采用两组变流桥反并 联电路的连接方式。 （ ） 6． 三相半波可控整流电路采用共阴接法和共阳接法，其A 、B 相的自然换相点 相差120度。 （ ） 7． 交流调功电路和交流调压电路的控制方法相同。 （ ） 8． 用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，减少 其谐波分量。 （ ） 9． 面积等效原理是PWM 控制技术的理论基础。 （ ） 10． PWM 整流电路可以实现静止无功功率发生器的功
电力电子技术复习2011 一、选择题（每小题10分,共20分） 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差A度。 A、180°， B、60°， c、360°， D、120° 2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。 A，0度， B，60度， C，30度， D，120度， 3、晶闸管触发电路中，若改变 B 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。 A、同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变比。 4、可实现有源逆变的电路为A。 A、三相半波可控整流电路， B、三相半控桥整流桥电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。 5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种围合理A。 A、30o-35o， B、10o-15o， C、0o-10o， D、0o。 6、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种BCD。 A、三相半波可控整流电路。 B、三相半控整流桥电 路。 C、单相全控桥接续流二极管电路。 D、单相半控桥整流电路。 7、在有源逆变电路中，逆变角的移相围应选B为最好。 A、=90o∽180o， B、=35o∽90o， C、 =0o∽90o， 8、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于C。
A、U相换相时刻电压u U ， B、V相换相时刻电 压u V ， C、等于u U +u V 的一半即： 9、三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉 冲间距相隔角度符合要求。请选择B。 10、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C =0，改变C的大小，可使 直流电动机负载电压U d =0，使触发角α=90o。达到调定移相控制围，实现整流、逆变的控制要求。 B、同步电压， B、控制电压， C、偏移 调正电压。 11、下面哪种功能不属于变流的功能（C） A、有源逆变 B、交流调压 C、变压器降压 D、直流斩波 12、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、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处； 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°。 13、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V， 则该晶闸管的额定电压应为（B） A、700V B、750V C、800V D、850V 14、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相围是( D )
电 力 电 子 复 习 姓名：杨少航
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I L在数值大小上有I L__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。 12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.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__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 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。 17.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。 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，属于不可
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____； 1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.
保护电路 控的器件中，容量最大的是 1.电阻负载的特点是 _电压和电流成正比且波形相同 _，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角 a 的最大移相范围是 0-180 2.阻感负载的特点是 流过电感的电流不能突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中, 晶闸管控制角 a 的最大移相范围是 3.单相桥式全控整流电路中, 带纯电阻负载时，a 角移相范围为 0-180°，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 _岛丄/2_和_/2丄; __购2_和_血2=；带反电动势负载时，欲使电阻上的 电力电子技术试题 第1章电力电子器件 J 电力电子器件一般工作在 —开关— 状态。 冬在通常情况下，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 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 一单极型器件_、—双极型器件_、一复合型器件_三类。 L 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 _。 匚电力二极管的主要类型有 一普通二极管_、_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。 二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 —。 生对同一晶闸管，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—Uba 丄逆导晶闸管是将_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。 生GTO 勺__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13. MOSFET 勺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 勺通态电阻具有—正—温度系数。 15J GBT 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 。 生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_和一电流驱动型_两类。 17J GBT 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。 生在如下器件：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 ）、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 、GTR 、电力MOSFET IGBT _; 属于单极型电力电子器件的有 _电力 MOSFET 亠属于双极型器件的有 _电力二极管、晶闸管、 GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 —IGBT _;在可 _晶闸管_，工作频率最高的是 _电力MOSFET 属于电压驱动的是 电力MOSFET IGBT _，属于电流驱动的是 _晶闸管、GTO 、GTR 。 第2章整流电路 _，其承受的最大正反向电压均为 =屈2 —，续流二极管承受的最大反向电压为 _卮2_ （设U 2为相电压有效值）。 带阻感负载时，a 角移相范围为 0-90°，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器。 4. _单相全控桥反电动势负载电路中， 当控制角a 大于不导电角 时，晶闸管的导通角 =_n- a- _； 当控制角 小于不导电角 时，晶闸管的导通角 =_ n-2 _o L 电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于_J2U 2_，晶闸管控制角 a 的最大移相范围是_0-150°，使负载电流连 续的条件为__ 30o __（U2为相电压有效值）。 L 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 120°，当它带阻感负载时， 的移相范围为 0-90°。 乙三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中， 共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 一最高_的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是 —最低 — 的相电压；这种电路 角的移相范围是_0-120o _，u d 波形连续的条件是_ 60o _。 L 对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值 一下降_。 0-180 O
、填空题（每空 1 分， 34 分） 1、实现有源逆变的条件为和。 2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组状态、状态、反组状态、状态。 3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经 的电流。为了减小环流，一般采用α β状态。 4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。 5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够的电流，晶闸管才 能导通。 6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时 与电路会出现失控现象。 7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；而三相全控桥整流电路，输出到负 载的平均电压波形脉动频率为H Z；这说明电路的纹波系数比电路要小。 8、造成逆变失败的原因有、、、等几种。 9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。 10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去掉脉冲，晶闸管又会关断。 三、选择题（ 10 分） 1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。 A 、180度； B、 60度； C、 360度； D、120 度； 2、α = 度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。 A、0度； B、60 度； C 、30度； D、120度； 3、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，达到移相控制的目的。 A 、同步电压；B、控制电压；C、脉冲变压器变比； 4、可实现有源逆变的电路为
C、单相全控桥接续流二极管电路 D 、单相半控桥整流电路 5、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin 选时系统工作才可靠。 A、300~350 B、100~150 C、00~100 D、 00 四、问答题（每题 9分，18 分） 1、什么是逆变失败？形成的原因是什么？ 2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？ 五、分析、计算题：（每题 9 分， 18分） 1、三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y —5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN 型 三极管。试确定同步变压器 TS 的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。 （8 分） 2、如图所示：变压器一次电压有效值为220V ，二次各段电压有效值为 100V，电阻性负载， R=10Ω， 当控制角 α =90o时，求输出整流电压的平均值U d，负载电流 I d，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。 10 分）