现代电力电子技术作业
第一次作业
1、电压型和电流型开关器件的工作原理
（1）电压型（MOSFET、IGBT）：通过在控制端与公共端之间施加一定的电压信号即可实现器件的导通或关断的控制。实际上是该电压信号在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场，进而来改变流过器件的电流大小和通断状态。
MOSFET工作原理：导通条件：漏源电压为正，栅源电压大于开启电压。
关断条件：漏源极电压为正，栅源极电压小于开启电压。
IGBT工作原理：导通条件：集射极电压为正，栅射极电压大于开启电压；
关断条件：栅射极电压小于开启电压。
（2）电流型（SCR、GTO、GTR）：通过在控制端注入或抽出一定的电流实现器件的导通或关断的控制。
SCR工作原理：导通条件：正向阳极电压，正向门极电压；
关断条件：必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫
安）。两种强迫关断方式：电流换流和电压换流。
GTO工作原理：与普通晶闸管相同。开关速度高于普通晶闸管，di/dt承受
能力大于晶闸管。
GTR工作原理：导通条件：集射极加正向电压，基极加正向电流；
关断条件：基极加负脉冲。
2、二极管的反向击穿机理
反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当反向电压过大，超过一定限度，反向电流就会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态。
反向击穿按照机理不同分为雪崩击穿、齐纳击穿两种形式。
雪崩击穿：反向电压增大，空间电荷区的电场强度增大，使从中性区漂移进入空间电荷区的载流子被加速获取很高动能，这些高能量、高速载流子撞击晶体点阵原子使其电离(碰撞电离) ，产生新的电子空穴对，新产生的电子与空穴被加速获取能量，产生新的碰撞电离，使载流子迅速成倍增加，即雪崩倍增效应，导致载流子浓度迅速增加，反向电流急剧增大，最终PN结反向击穿。
齐纳击穿：重掺杂浓度的PN结，一般空间电荷区很窄，空间电荷区中的电场因其狭窄而很强，反偏又使空间电荷区中的电场强度增加，空间电荷区中的晶体点阵原子直接被电场电离，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空穴对，使反向电流急剧增加。
3、开通和关断缓冲电路的基本类型有哪些
（1）根据缓冲电路的作用时刻，可将其分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。如将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，则称其为复合缓冲电路。
关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。
开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。
（2）根据组成缓冲电路的元件类型，可将其分为无源和有源缓冲电路。
无源缓冲电路：由无源元件构成，如RC、RCD、LCD缓冲电路，无源缓冲电路不需要控制和驱动电路，所以电路简单，在工程设计中得到广泛应用。
有源缓冲电路：不仅包含无源和有源元件，还包括一些控制电路和全控性开关器件的驱动电路，所以电路构成复杂。
（3）还可分为耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路
耗能式缓冲电路（如RC、RCD缓冲电路）：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸收电阻上。
馈能式缓冲电路（如LCD缓冲电路）：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源，也称无损吸收电路。
4、开关器件驱动电路的基本要求
基本要求：
①改善器件动静态性能：作为功率开关希望减小器件损耗，驱动电路应保证器件的充分导通和可靠关断以降低器件的导通和开关损耗。
②实现与主电路的电隔离：由于大多数主电路是高电压格局，要求控制信号与栅极间无点耦合。
③具有较强的抗干扰能力：目的是防止器件在各种外干扰下的误开关，保证器件在高频工况下可靠工作。
④具有可靠地保护能力：当主电路或驱动电路自身出现故障时，驱动电路应迅速封锁输出驱动信号并正确关断器件以保证器件的安全。
（1）电压驱动型器件（电力MOSFET和IGBT）的驱动电路的基本要求
①为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。
②使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10~15V，使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15 ~ 20V。
③关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 ~ -15V）有利于减小关断时间和关断损耗。
④在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。
（2）电流驱动型器件的驱动电路的基本要求
SCR触发电路的基本要求：
①触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。
②触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1~2A/us。
③触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。
④应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
GTO触发电路的基本要求：
开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间施加正门极电流，使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高。
GTR触发电路的基本要求：
开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。关断时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。
5、半导体器件应用中需要哪些保护？都有什么手段？
主要有四种保护：
（1）过电压保护：电路保护法，器件法(RC保护、压敏电阻、硒堆等）；
（2）过电流保护：电子保护电路法，器件保护法（熔断器、断路器、短路器等）；
（3）di/dt保护：串电感，开通缓冲吸收。
（4）du/dt保护：RC阻容保护，关断缓冲吸收电路。
6、半导体器件的性能参数有哪些？说明其意义。
（1）电力二极管
正向平均电流
I：指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称
F
(AV
)
T表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均壳温，用
C
值。
正向压降
U：指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流F
时对应的正向压降。
U：指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。反向重复峰值电压
RRM
T：指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。
最高工作结温
JM
T通常在125～175℃范围之内。
JM
t：指二极管电压反相后，结电容中存储电荷耗尽所需时间。
反向恢复时间
rr
I：指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过浪涌电流
FSM
电流。
（2）晶闸管
U：是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在断态重复峰值电压
DRM
器件上的正向峰值电压。
U：是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在反向重复峰值电压
RRM
器件上的反向峰值电压。
U：晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的通态（峰值）电压
TM
瞬态峰值电压。
I：国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40℃和通态平均电流
T
(AV
)
规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
I：维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为维持电流
H
几十到几百毫安。
I：擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维擎住电流
L
持导通所需的最小电流。
I：指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复浪涌电流
TSM
性最大正向过载电流。
断态电压临界上升率du/dt ：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。
通态电流临界上升率di/dt ：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。
（3）GTO
最大可关断阳极电流ATO I ：用来标称GTO 额定电流。
电流关断增益：最大可关断阳极电流ATO I 与门极负脉冲电流最大值GM I 之比。
开通时间ton ：延迟时间与上升时间之和。
关断时间toff ：一般指储存时间和下降时间之和，而不包括尾部时间。
（4）GTR
电流放大倍数β、直流电流增益FE h 、集电极与发射极间漏电流Iceo 、集电极和发射极间饱和压降Uces 、开通时间ton 和关断时间toff 。
最高工作电压：GTR 上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。
集电极最大允许电流cM I ：规定直流电流放大系数FE h 下降到规定的1/2~1/3时所对应的Ic 。
集电极最大耗散功率cM P ：指在最高工作温度下允许的耗散功率。
（5）MOSFET
跨导Gfs 、开启电压UT 以及开关过程中的各时间参数。
漏极电压DS U ：标称电力MOSFET 电压定额的参数。
漏极直流电流D I 和漏极脉冲电流幅值DM I ：标称电力MOSFET 电流定额的参数。
栅源电压GS U ：栅源之间的绝缘层很薄，GS U >20V 将导致绝缘层击穿。 极间电容：GS C 、GD C 和DS C 。
漏源间的耐压、漏极最大允许电流和最大耗散功率决定了电力MOSFET 的安全工作区。
（6）IGBT
最大集射极间电压CES U ：由器件内部的PNP 晶体管所能承受的击穿电压所确定的。
最大集电极电流：包括额定直流电流C I 和1ms 脉宽最大电流CP I 。
最大集电极功耗CM P ：在正常工作温度下允许的最大耗散功率。
第二次作业
1、以单相PWM 整流电路为例，分析电路中各功率器件的导通状态和电压电流极性。说明其PWM 整流电路的不同工作状态。
（1）整流状态
us
图1：s u >0、T3通断 图2：s u >0、T2通断 s u >0时。当T3导通，s u 通过T3、D4向Ls 储能，直流侧电容向负载供电；当T3关断，Ls 中储存的能量通过D1、D4释放, 与电源us 一起向负载供电。当T2导通，s u 通过D1、T2向Ls 储能，直流侧电容向负载供电；当T2关断，Ls 中储存的能量通过D1、D4释放, 与电源us 一起向负载供电。
us
us
图3：s u <0、T1通断 图4：s u <0、T4通断 s u <0时。当T1导通，s u 通过D2、T1向Ls 储能，直流侧电容向负载供电；当T1关断，Ls 中储存的能量通过D2、D3释放, 与电源us 一起向负载供电。当T4导通，s u 通过T4、D3向Ls 储能，直流侧电容向负载供电；当T4关断，Ls 中储存的能量通过D2、D3释放, 与电源us 一起向负载供电。
（2）逆变状态 uN
图5
0i <0，s u >0时，T1、T4导通，0u u N +=；0i <0，s u <0时，T2、T3导通，0u u N -=。此时负载馈能, 与电源us 一起向Ls 储能。 uN
图6
s i >0，D1、T2或T3、D4导通；s i <0，D2、T1或T4、D3导通。电源s u 沿s L 短接，此时N u =0，s L 储能。负载R 则依靠C0放电维持。
（3）SVG 状态
图7
通过控制MOS 管的通断，将直流侧电压0u 逆变为与交流侧电网电压同频的输出电压N u 。当仅考虑基波频率时，SVG 可等效为一个与电网同频率的幅值和相位均可控的交流电压源，改变N u 的幅值及与s u 的相位差，使得S I 超前S U 90°，从而使电路向交流电源送出无功功率。
（4）任意容性或感性运行
图8
类似于SVG 运行状态，通过对N u 的幅值及与s u 的相位差的控制，可以使S I 超前或滞后S U 任一角度，从而使电路工作在任意容性或感性状态。
2、PWM 整流电路的间接电流和直接电流控制的原理和特点。
(1) 间接电流控制
图9 间接电流控制系统结构图
原理：直流给点电压0*u 与实际的直流电压0u 比较后送入PI 调节器，经PI 调节得到与交流输入电流的幅值成正比的直流电流指令信号0I 。上面的乘法器是0I 乘以与交流输入电压同相位的正弦信号，再乘以电阻s R ，得到交流输入电流在s R 上的压降1R u 。下面的乘法器是0I 乘以比网测电压超前90°的余弦信号，再乘以电感s L 的感抗，得到交流输入电流在s L 上的压降1Ls u 。交流输入电压s u 减去1R u 和1Ls u 得到N u ，用该信号与三角载波比较后得到PWM 开关信号，进而控制整流桥得到需要的控制效果。
特点：简单易实现；基于系统的静态模型设计，其动态特性较差。在信号运算过程中用到电路参数Ls 和Rs ，当Ls 和Rs 的运算值和实际值有误差时，会影响到控制效果。
(2) 直接电流控制
图10 直接电流控制系统结构图
原理：直流给点电压0*u 与实际的直流电压0u 比较后送入PI 调节器，经PI 调节得到与交流输入电流的幅值成正比的直流电流指令信号0I 。与交流输入测量电压相乘得到交流电流的指令信号s i *。该指令信号和实际交流电流信号s i 比较后，
通过滞环对各开关器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪指定值。
特点：直接电流控制结构简单，电流调节响应快，控制运算中未使用电路参数，系统对扰动鲁棒性好。
3、画出一个全桥高频同步整流电路原理图，说明工作原理。
图11 单相全桥同步整流电路原理图
工作原理：
（1）
s
u>0时，MOS1和MOS4开通（门极和源极均为高电平），MOS2和MOS3关断（门极和源极均为低电平）。s i→MOS1→负载→MOS4构成回路。
（2）
s
u<0时，MOS2和MOS3开通（门极和源极均为高电平），MOS1和MOS4关断（门极和源极均为低电平）。s i→MOS2→负载→MOS3构成回路。
4、说明SR倍流同步整流电路（驱动）工作原理。
工作原理：
（1）
is
iL1
iL2iL
us
is
图12 us>0时SR倍流电路电流流向
当us>0时，VF2的门极和源极均为高电平，其导通；VF1的门极和源极均为低电平，其关断。
is→L1→负载→VF2 构成回路(电源供能,L1储能)；同时,L2经负载→VF2构成回路释能,有is= iL1,iL=iL1+iL2。
（2）
is
iL1
iL2iL
us
is
图13 us<0时SR倍流电路电流流向
当us<0时，VF1的门极和源极均为高电平，其导通；VF2的门极和源极均为低电平，其关断。
is→L2→负载→VF1 构成回路(电源供能,L2储能)；同时,L1经负载→VF1构成回路释能,有is= iL2,iL=iL1+iL2。
5、提高整流电路的功率因数还有什么措施？
提高晶闸管相控整流电路功率因数的措施有：
（1）小触发（控制）角运行；
（2）采用两组对称的整流器串联；
（3）增加整流相数；
（4）设置补偿电容；
（5）采用不可控整流加直流斩波器调压。
第三次作业
1、单相双管型斩波交流调压分为有电流检测和无电流检测两种，说明各自工作原理和特点。
（1）无电流检测的非互补控制方式
图1 单相双管型斩波交流调压电路图2 无电流检测的电路时序图
工作原理：us正半周，VT2G、VT4G 恒为正值，VT3G ≡0，VT1G为PWM脉冲。VT1导通时，is经VT1→VD2→负载Z构成回路。VT1关断时，i0经VT4→VD3→负载Z续流，或经Z→VT2→VD1向电源回馈。us负半周,则VT1G、VT3G恒为正值, VT4G ≡0, VT2G为PWM脉冲。VT2导通时，is经负载Z→VT2→VD1构成回路,。VT2关断时，i0经VT3→VD4→负载Z续流，或经Z→VT1→VD2向电源回馈。
特点：感性和容性负载时，u0会出现“失控区”。
（2）有电流检测的非互补控制方式
图3 有电流检测的电路时序图
工作原理：在u0与i0同极性区域，控制信号时序分布与无电流检测的相同, 非同极性区域则有差异。如u0过零反向, i0仍>0区域,VT2G≡0,VT4G为PWM脉冲列,VT4G=0时,i0经VT1→VD2→负载Z构成回路,向电源回馈能量,此时u0=us。
VT4G>0时,i0经VT4→VD3→负载Z 续流,此时u0 =0。因此,u0的波形与阻性负载的波形相同。
特点：非阻性负载时输出电压电流波形与阻性负载时相同，消除了失控现象。
2、画出由18个开关管组成的三相矩阵式直接交流变换器电路，描述工作原理。
图4 矩阵式变频电路
a) 主电路拓扑 b) 一个开关单元 c)三相输入相电压构造输出相电压 工作原理：
用图4a 中第一行的3个开关S11、S12和S13共同作用来构造u 相输出电压uu ，就可利用图4c 的三相相电压包络线中所有的阴影部分。对三相交流电压进行斩波控制，即进行PWM 控制。理论上所构造的uu 的频率可不受限制，但其最大幅值仅为输入相电压幅值的0.5倍。
u 相输出电压uu 和各相输入电压的关系为：c b a u u u u u 131211σσσ++=式中11σ、12σ和13σ为一个开关周期内开关S11、S12、S13的导通占空比，且1131211=++σσσ。在不同开关周期中采用不同占空比，即可得到与三相输入电压频率和波形都不同的u 相输出电压。同样的方法控制上图矩阵的第2行和第3行各开关，可以得到类似于u 相的表达式。把这些公式合写成矩阵形式，即⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡•⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡c b a w v u u u u u u u 333231232221131211σσσσσσσσσ，其中⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡=333231232221131211σσσσσσσσσσ是调制矩阵，它是时间的函数，每个元素在每个开关周期中都是不同的。求得调制矩阵σ，就可得到所希望的三相输出电压。
3、单相单管型斩波交流调压如下图，说明其中交流输入端电感和电容的作用。
图5 单相单管型斩波交流调压电路
Ls和Cs组成低通滤波器，可滤除交流侧电流中的高次谐波。由上式可见，交流侧电流除基波外，还含有(kN±1)次谐波。提高载波比N可使最低谐波次数(N－1次)提高，有利于输入滤波。若考虑载波比N>>1, 在输入侧附加合适的小容量低通滤波Ls、Cs,使其截止频率ωs小于us、is中的最低次谐波(N－1)ω，即ωs<(N－1)ω，则可滤除交流侧电流中的谐波。
4、分析单相双管型斩波交流调压电路在感性负载时的工作特性。存在什么问题？如何改进？
图6 单相双管型斩波交流调压电路及其时序图
感性负载的i0滞后于u0，在u0与i0不同号区域, 如u0过零反向, i0仍>0, 电流经VT1→VD2→负载Z构成回路,保持原来的方向，向电源回馈能量, 直到i0也过零反向。在这段时间,电路状态保持不变, u0=us如图中所示, 出现失控区”。
为消除非阻性负载的失控现象, 可采用有电流检测的非互补控制方式，根据电压和电流的极性来决定控制信号的时序分布。具体控制方式见1中（2）有电流检测的非互补控制方式。
第四次作业
1、查阅资料，说明隔离型（有变压器）Cuk变换器的基本电路，工作原理和基本特点。
其工作原理同Cuk型变换器原理是一样的。当S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1对C11及变压器原边放电，同时给C11充电，电流方向从上向下。附边感应出脉动直流信号，通过VD对C12反向充电。在S导通期间，C12的反压将使VD关断，并通过L2、C2滤波后，对负载放电。
C11,Cl2的作用是变压器初、次级绕组均无直流流过。C12是用于传递能量的，所以Cuk电路是电容传输变换电路。磁心在两个方向磁化，不需要加气隙，体积可以做得很小。可以进行升降压，输入电源电流和输出负载电流均连续。
2、分析Boost-QRC的四个工作阶段的电路状态。
Boost－ZVS QRC
Boost－ZVS QRC(半波模式)电路拓扑Boost－ZVS QRC(半波模式)主要工作波形
(t0～t1) (t1～t2)
(t2～t3) (t3～t4)
Boost－ZVS QRC(半波模式)各开关状态等效电路
t0～t1：t0时刻关断VT ，电流E I 流过Cr 对Cr 进行恒流充电，r C u 线性增加直至0r U u C =；
t1～t2：0D 导通，Lr 与Cr 谐振工作。谐振电感电流r L i 从0开始增加，到达a t 1时刻E L I i =r ,r C u 到达最大值rmax C u 。a t 1时刻后r L i >E I ，Cr 开始放电，r C u 开始下降到2t 时刻减小为0；
t2～t3：VT D 导通，将VT 的电压钳在零压，此刻VT 可零压导通。至 E L I i =r 时，VT D 自然截止（时间很短），VT 开通电流转移到VT ，此刻谐振电感Lr 两端的电压为0U 。到t3时刻，r L i 减小为0，0D 自然截止；
t3～t4：谐振电感Lr 和谐振电容Cr 停止工作，E I 经VT 续流，负载由输出滤波电容提供能量。
3、查阅资料，了解软开关PWM-DC/DC 变换器的电路种类和特性。
软开关PWM-DC/DC 变换器主要有ZVS-PWM 、ZCS-PWM 、ZVT-PWM 、ZCT-PWM 四种。
ZVS QRC 的基本开关单 ZCS QRC 的基本开关单元 ZVS MRC 的基本开关单元 ZVS-QRC 、ZCS-QRC ：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，电路的开关损耗和开关噪声都大大下降。但负面问题为：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路导通损耗加大；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（PFM ）方式来控制，变频的开关频率给电路设计带来困难。
ZVS-PWM 电路的基本开关单元 ZCS-PWM 电路的基本开关单元
ZVS 、ZCS －PWM 与ZVS 、ZCS －QRC 电路组成相似，区别是引入了一个可控元件（一般引入的可控元件, ZVS －PWM 则是与Lr 相并联, ZCS －PWM 则是与Cr 相串联）。通过引入的可控元件打断电路原来的谐振进程，插入一段可控时间间隔，通过控制引入的可控元件的开通或关断时间，改变这段时间间隔的长短，借以进
行PWM输出调节。电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。
ZVT-PWM电路的基本开关单元 ZCT-PWM电路的基本开关单元
ZVT、ZCT－PWM将谐振电路元件与主开关管串联改为相并，以减小由于谐振给电路带来的电压电流应力以及额外损耗。输入电压和负载电流对电路的谐振过程影响很小，电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都工作在软开关状态。电路中无功功率的交换被削弱到最小，这使得电路效率进一步提高。
4、Buck-ZCT PWM工作原理和各状态等效电路图。
a）b）
a）初始状态I0经D0流通, uCr上负下正为负值；
b）t0时刻VT’近似零流开通(受Lr抑制), Lr、Cr经D0谐振；
c）d）
c）iLr过零反向变负(自上而下为正方向), VD’自然导通, VT’可零压关断；d）谐振至iLr=－I0, D0零流截止, VT可近似零流开通；
e）f）
e）iLr反向过零变正(一个谐振周期), VD’零流截止, D1自然导通, Lr、Cr经D1、VT继续谐振；
f）iLr过零欲反向, D1零流截止, 谐振终止, I0经VT流通, 电路以常规PWM方
式运行, 时间长短取决于占空比和电路频率；
g）h）
g）VT’再次近似零流开通, Lr、Cr经E、VT构成谐振回路, 为VT零流关断作准备；
h）iLr过零反向变负, VD’自然导通(VT’可零压关断), Lr、Cr经I0构成谐振回路, iLr反向↑, iVT↓；
i）j）
i）iLr=－I0, VD自然导通, VT零流关断, iLr反向↑至最大, 而后反向↓；
j）iLr=－I0, VD零流截止, iLr维持－I0恒流向负载释放能量, 这段时间很短暂；
k）l）
k）uCr= 0 , D0自然导通, Lr、Cr再次谐振；
l）iLr反向过零欲变正, VD’零流截止, 整个谐振结束, uCr恢复到初值, I0经D0流通,电路恢复到初始状态。
5、分析Buck-ZVT PWM工作原理，画出一个典型工作原理周期的相关电压、电流波形。
t0前 t0～t1
t0前：VT, VT’断态, uCr=E，i0≈I0(L0较大)经D0续流；
t0～t1：t0时VT’近似零流开通(受Lr抑制), iLr线性↑,iD0↓，t1时iLr= I0, iD0=0, D0自然截止；
t1～t2 t2～t3
t1～t2：D0断开，Lr、Cr谐振(Cr放电, uCr逐渐减小，iLr继续增加储能)。t2时刻，iLr=iLrmax、uCr=0；
t2～t3：Cr欲反向,VD导通,VT及Lr两端电压被钳位在零, iLr=iLmax；
t3～t4 t4～t5
t3～t4：t3时刻，VT零压开通, VT’迅速关断,。Lr经Ca、D2释能(由于VT、D2导通, Ca相当于并联在VT’两端, VT’近似零压关断), Lr的能量向Ca转移(若Ca取值恰当, Lr全部能量转移给Ca恰好使uCa= E。否则,若Ca取值偏大, uCa 将达不到E,偏小则uCa=E后,多余能量会传给负载)。t4时刻，iLr=0,D2零流截止。
t4～t5：电路为常规PWM电路，E经VT向负载供电；
t5～t6
t5～t6：t5时刻，VT近似零压关断(Cr抑制), D3零压导通(uCa=E)。E向Cr充
电,Ca向负载放电。t6时刻，uCa=0, D0零压导通, D3零压截止, 回到初始状态。
Ug1
Ucr
Ug
Uca
iLr
iDo
t0t1t2t3t4t5t6
t
t
t
t
t
t I0
I0
iLrmax
E
E
Buck-ZVT PWM电路一个工作周期相关电压、电流波形
6、根据升压型PFC原理结构图，查阅资料说明每个环节的作用和实现原理。
7、PFC中的电流连续、电流断续和临界模式各有什么优缺点？
8、说明PFC常用控制策略的基本原理和特性。
9、如何理解“降压型PFC滤波困难、噪声大、开关管电压应力大以及控制驱动电平浮动”？
BUCK PFC电路
降压式电路的输入电流不连续，造成滤波困难；在高频情况下开关损耗急剧增大、电路转换效率降低、电磁噪声增加；工作过程中开关管所承受的最大电压为输入电压的最大值，造成电压应力大；开关管门极驱动信号地与输出地不同，导致控制驱动电平浮动、驱动较复杂。
10、在APFC的常规控制方式中，DCM和CCM模式的实现手段都有哪些？为什么说平均电流方式在DCM和CCM模式下均适用？
DCM模式控制方式：恒频控制方式、恒导通时间控制方式；
CCM模式控制方式：平均电流型、峰值电流型、滞环电流型、单周期控制。
因为平均电流方式是迫使电感电流iL的平均值跟踪电流基准而接近正弦, 并与输入电压同相位，所以其在DCM和CCM模式下均适用。
11、根据电路原理图和基本波形分析APFC的单周期控制方式的工作原理和工作
过程。
工作原理：由in in in V R i =知，若在任一开关周期都设法保证in R 是一个纯电阻，就实现了in i 对in V 的线性跟踪，达到功率因数校正目的。又因为)1(o in D V V -=→)1(o in in D V R i -=，两边同乘以RS （电流取样电阻）得o in m m in o s in s )1()1(V V V D V D R V R i R =-=-=→o in
s m V R R V =，在电路整个工作过程中，保证o V 和m V 基本恒定不变, 就可使in R 为纯电阻, 实现了in i 对in V 的线性跟踪。为了保证电路整个工作过程中o V 和m V 基本恒定不变, 可使输出端的电容o C 足够大→o V 恒定不变。输出电压o V 经电阻分压得到的采样值与输出电压基准ref V 比较后, 其差值通过PI 调节得到m V (引入PI 调节目的→利用其无差调节功能维持V o 恒定)，目的是保证o V 与期望输出ref V 的差值为零, 进而使m V 在电路整个工作过程中也基本保持恒定。
工作过程： 当每个时钟脉冲到来时，RS 触发器的Q 端输出正脉冲使开关VQ 导通→in i 上升。同时复位开关S 关断，积分器开始对m V 积分输出m DV 。m V 与积分器输出m DV 相减, 其差值与s in R i 进行比较，两者相等时, 比较器翻转并输出负脉冲使得开关VQ 关断→in i 下降。同时开关S 导通使积分器复位置零, 为下一周期做好准备。下一周期同样，周而复始。
12、CCM 、DCM 两种方式控制中一般都用乘法器，说明乘法器功能。举例说明。
乘法器的功能：调节直流电压；进行功率因数校正，提高交流侧PF 值。
如上图在CCM电流控制模式中：将直流电压给定信号和实际直流电压比较后进行电压调节，将电压调节的输出和整流后的正弦半波电压信号相乘得到直流电流的基准信号，该基准信号和实际直流电感电流信号比较后进行电流调节，电流调节输出通过PWM发生器产生PWM脉冲对开关管进行控制，便可使输入直流电流跟踪指令值，这样交流侧电流波形将近似成为与交流电压同相的正弦波，使得交流侧PF值接近于1。
13、除去单端正激和单端反激之外，间接DC-DC变换器还有哪些基本类型？画出电路结构。
除去单端正激和单端反激之外，间接DC-DC变换器还有半桥型电路、全桥型电路、推挽型电路。
半桥型电路全桥型电路
推挽型电路
现代电力电子技术作业
三相桥式SPWM逆变电路仿真 一、设计的技术指标： 直流母线电压输入：650V； 输出三相交流相电压：220V； 调制方式：SPWM； 频率调制比：N=5； 幅值调制比为：0.8； 二、工作原理 三相桥式逆变电路如图所示，图中应用V1-V6作为逆变开关，也可用其它全控型器件构成逆变器，若用晶闸管时，还应有强迫换流电路。 从电路结构上看，如果把三相负载看成三相整流变压器的三个绕组，那么三相桥式逆变电路犹如三相桥式可控整流电路与三相二极管整流电路的反并联，其中可控电路用来实现直流到交流的逆变，不可控电路为感性负载电流提供续流回路，完成无功能量的续流和反馈，因此VD1～VD6称为续流二极管或反馈二极管。 在三相桥式逆变电路中，各管的导通次序同整流电路一样，也是T1、T2、T3……T6、T1……各管的触发信号依次互差60?。根据各管的导通时间可以分为180?导通型和120?导通型两种工作方式，在180?导通型的逆变电路中，任意瞬间都有三只管子导通，各管导通时间为180?，同一桥臂中上下两只管子轮流导通，称为互补管。在120?导通型逆变电路中，各管导通120?，任意瞬间只有不同相的两只管子导通，同一桥臂中的两只管子不是瞬时互补导通，而是有60?的间隙时间，当某相中没有逆变管导通时，其感性电流经该相中的二极管流通。
上图中的uao`、ubo`与uco`是逆变器输出端a、b、c分别与直流电源中点o`之间的电压，o`点与负载的零点o并不一定是等电位的，uao`等并不代表负载上的相电压。令负载零点o与直流电源中点o`之间的电压为uoo`，则负载各相的相电压分别为 (3-1) 将式(3-1)中各式相加并整理后得 一般负载三相对称，则uao+ubo+uco=0，故有 (3-2) 由此可求得a相负载电压为 (3-3) 在图3.3中绘出了相应的负载a相电压波形，ubo和uco波形与此相似。 三、仿真电路图
《现代电力电子技术》离线作业答案
现代电力电子技术第1次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共4道小题) 1. 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) 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 正确答案：A 2. 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( ) (A) 导通状态 (B) 关断状态 (C) 饱和状态 (D) 不定 正确答案：B 3. 晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（） (A) 阳极电流 (B) 门极电流 (C) 阳极电流与门极电流之差 (D) 阳极电流与门极电流之和 正确答案：A 4. 电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α=0°时，整流输出电压平均值等于（） (A) 1.41U2 (B) 2.18U2 (C) 1.73U2 (D) 1.17U2 正确答案：D 四、主观题(共14道小题) 5. 电力电子技术的研究内容？ 参考答案：主要包括电力电子器件、功率变换主电路和控制电路。 6. 电力电子技术的分支？ 参考答案：电力学、电子学、材料学和控制理论等。 7. 电力变换的基本类型？ 参考答案：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。 8. 电力电子系统的基本结构及特点？ 参考答案： 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，从而获得期望性能指标的输出电能。 9. 电力电子的发展历史及其特点？ 参考答案： 主要包括史前期、晶闸管时代、全控型器件时代和复合型时代进行介绍，并说明电力电子技术的未来发展趋势。 10. 电力电子技术的典型应用领域？ 参考答案：介绍一般工业、交通运输、电力系统、家用电器和新能源开发几个方面进行介绍，要说明电力电子技术应用的主要特征。 11. 电力电子器件的分类方式？ 参考答案：电力电子器件的分类如下 （１）从门极驱动特性可以分为：电压型和电流型 （２）从载流特性可以分为：单极型、双极型和复合型 （３）从门极控制特性可以分为：不可控、半控及全控型。 12. 晶闸管的基本结构及通断条件是什么？ 参考答案： 晶闸管由四层半导体结构组成，是个半控型电力电子器件，导通条件：承受正向阳极电压及门极施加正的触发信号。关断条件：流过晶闸管的电流降低到维持电流以下。 13. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 参考答案：流过晶闸管的电流大于维持电流。 14. 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______IH。 参考答案：IL〉IH。 15. 电力电子技术的定义和作用？ 参考答案：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。 16. 双极型器件和单极型器件的特点与区别？ 参考答案： 双极型，电流驱动，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂； 单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。
现代电力电子技术作业
第一次作业 1、电压型和电流型开关器件的工作原理 （1）电压型（MOSFET、IGBT）：通过在控制端与公共端之间施加一定的电压信号即可实现器件的导通或关断的控制。实际上是该电压信号在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场，进而来改变流过器件的电流大小和通断状态。 MOSFET工作原理：导通条件：漏源电压为正，栅源电压大于开启电压。 关断条件：漏源极电压为正，栅源极电压小于开启电压。 IGBT工作原理：导通条件：集射极电压为正，栅射极电压大于开启电压； 关断条件：栅射极电压小于开启电压。 （2）电流型（SCR、GTO、GTR）：通过在控制端注入或抽出一定的电流实现器件的导通或关断的控制。 SCR工作原理：导通条件：正向阳极电压，正向门极电压； 关断条件：必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫 安）。两种强迫关断方式：电流换流和电压换流。 GTO工作原理：与普通晶闸管相同。开关速度高于普通晶闸管，di/dt承受 能力大于晶闸管。 GTR工作原理：导通条件：集射极加正向电压，基极加正向电流； 关断条件：基极加负脉冲。 2、二极管的反向击穿机理 反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当反向电压过大，超过一定限度，反向电流就会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态。 反向击穿按照机理不同分为雪崩击穿、齐纳击穿两种形式。 雪崩击穿：反向电压增大，空间电荷区的电场强度增大，使从中性区漂移进入空间电荷区的载流子被加速获取很高动能，这些高能量、高速载流子撞击晶体点阵原子使其电离(碰撞电离) ，产生新的电子空穴对，新产生的电子与空穴被加速获取能量，产生新的碰撞电离，使载流子迅速成倍增加，即雪崩倍增效应，导致载流子浓度迅速增加，反向电流急剧增大，最终PN结反向击穿。 齐纳击穿：重掺杂浓度的PN结，一般空间电荷区很窄，空间电荷区中的电场因其狭窄而很强，反偏又使空间电荷区中的电场强度增加，空间电荷区中的晶体点阵原子直接被电场电离，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空穴对，使反向电流急剧增加。 3、开通和关断缓冲电路的基本类型有哪些 （1）根据缓冲电路的作用时刻，可将其分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。如将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，则称其为复合缓冲电路。 关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。 开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。 （2）根据组成缓冲电路的元件类型，可将其分为无源和有源缓冲电路。 无源缓冲电路：由无源元件构成，如RC、RCD、LCD缓冲电路，无源缓冲电路不需要控制和驱动电路，所以电路简单，在工程设计中得到广泛应用。 有源缓冲电路：不仅包含无源和有源元件，还包括一些控制电路和全控性开关器件的驱动电路，所以电路构成复杂。
电力电子技术作业(含答案)
第2章 电力电子器件 1、 使晶闸管导通得条件就是什么？ 答:使晶闸管导通得条件就是: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、 维持晶闸管导通得条件就是什么？ 答:维持晶闸管导通得条件就是使晶闸管得电流大于能保持晶闸管导通得最小电流,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,可利用外加电压与外电路得作用使流过晶闸管得电流降到接近于零得某一数值以下,即降到维持电流以下,便可使导通得晶闸管关断。 4、 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间得电流波形,各波形得电流最大值均为I m ,试计算各波形得电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 π4 π4 π2 5π4a) b) c) 图1-43 图1 晶闸管导电波形 解:a) I d1==0、2717 I m I 1==0、4767 I m b) I d2 ==0、5434 I m I 2 ==0、898 I m c) I d3==0、25I m I 3 ==0、5I m
5、全控型器件得缓冲电路得主要作用就是什么？ 答:全控型器件缓冲电路得主要作用就是抑制器件得内因过电压,d u/d t或过电流与d i/d t,减小器件得开关损耗。 6、试分析全控型器件得RCD缓冲电路中各元件得作用。 答:RCD缓冲电路中,各元件得作用就是:开通时,C s经R s放电,R s起到限制放电电流得作用;关断时,负载电流经VD s从C s分流,使d u/d t减小,抑制过电压。 7.晶闸管得触发脉冲需要满足哪些条件？ 答:A:触发信号应有足够得功率。 B:触发脉冲应有一定得宽度,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得阳极电压同步,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α＝0?与60?时得负载电流I d,并画出u d与i d波形。 解:α＝0?时,在电源电压u2得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得负半周期,负载电感L释放能量,晶闸管继续导通。因此,在电源电压u2得一个周期里,以下方程均成立: 考虑到初始条件:当t＝0时i d＝0可解方程得: ==22、51(A) u d与i d得波形如下图:
现代电力电子技术作业
5、说明电力MOSFET栅极电压U GS控制漏极电流iD的基本原理。 答：当UGS
现代电力电子技术大作业
VCC T Q D1 C R N1 N2 i p i s V O * *
不为零，与此相反即为电流断续。 如果，在t=T时刻，I smin=0表示导通期间储存的磁场能量刚好释放完毕；也就是临界状态。，I smin >0表示导通期间储存的磁场能量还没有释放完，电路工作在连续状态；Ismin<0表示导通期间储存的磁场能量还没有到时刻就已经释放完毕，即电路工作在断续状态下。 电流连续下的理论波形：
图1-3 理论输出波形 3、实验步骤 1）根据实验设计指标选择所需器件 输入直流电源：Vin 200V；变压器T的参数，L p:10uH, ，L s:5uH,变压器初级线圈匝数：200匝，次级线圈匝数：10匝，变压器励磁电感L m:1m；滤波电容C：110uF,初始电压10V；触发频率：100k,占空比0.8；负载为阻性负载：5Ω。 2）利用所选的元器件，搭建原理图，并按已知参数设置各元件参数，设定仿真控制时间。保存原理图。将MOSFET和二极管D1参数选项中的current flag设置为1，这样可以将电流表缺省直接测得电流波形。 3）点击仿真按钮，双击要观察波形的参数值，点击确定，观察仿真波形。 4、仿真电路图 电路原理图如下：
图1-4 仿真电路图 4、仿真结果 1）电流连续输出波形 按照顺序，图中的I（D1）为变压器次级电流大小，在图中的大致形状是呈线性下降的直线；I（MOS1）是变压器初级电流大小，在图中的大致形状是呈线性增长的直线；图中的Vp1是输出电压，近似为一条平行于时间轴的一条直线，但略有脉动。
图 1-5 电流连续下仿真结果 2）电流断续输出波形 降低触发电路的占空比，电流将断续，将占空比变为0.5，输出初、次级电流波形如下图1-6所示。 图1-6 电流连续下仿真结果 6、仿真结果分析 观察图1-5的仿真结果，按照所选参数构建的电路，电流连续时，输出电压40V达到了预期制定指标。在开关管MOSFET导通的时间段内，变压器初级电流I（MOSFET）线性上升,此时变压器次级电压为下正上负，使得二极管反偏截止，即I（D）为零,此时负载电流由滤波电容提供。当开关管关断时，存储在L p中的能量不能突变，为维持电流连续，变压器初、次级绕组电压反号，使得二极管正偏导通，给电容C充电并向负载供电。二极管导通，u 便被箝位在Vo的水平上，如果滤波电容C的数值很大，输出电2 =Vo，次级绕组电流将线性下降，即压无脉动，则u 2 i s(t)=I rmax-V o t/L2，直到t=T为止。观察仿真波形发现，输出电压波形是一条与时间轴近似平行的直线，其大小在10V上下略有波动，按照理论来说，尽可能增大滤波电容，输出电压也会更加平稳。 观察图1-6的波形可以看出，当电流断续时与电流连续时，在一个周期内，电流出现了为零的情况，而且在断续运行下，电路遵循的规律与连续时不同。
现代电力电子技术 (2)
本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共10道小题) 1. 电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α=0°时，整流输出电压平均值等于（） (A) 1.41U2 (B) 2.18U2 (C) 1.73U2 (D) 1.17U2 你选择的答案：未选择[错误] 正确答案：D 解答参考： 2. 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) α、负载电流Id以及变压器漏抗XC (B) α以及负载电流Id (C) α和U2 (D) α、U2以及变压器漏抗XC 你选择的答案：未选择[错误] 正确答案：A 解答参考： 3. 三相半波可控整流电路的自然换相点是( ) (A) 交流相电压的过零点 (B) 本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 (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° 你选择的答案：未选择[错误] 正确答案：B 解答参考： 4. 可在第一和第四象限工作的变流电路是( ) (A) 三相半波可控变电流电路 (B) 单相半控桥 (C) 接有续流二极管的三相半控桥 (D) 接有续流二极管的单相半波可控变流电路 你选择的答案：未选择[错误] 正确答案：A 解答参考： 5. 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U0=（） (A) 4V (B) 18V (C) 36V (D) 48V 你选择的答案：未选择[错误] 正确答案：B 解答参考： 6. 逆变电路是（） (A) AC/DC变换器 (B) DC/AC变换器
电力电子技术作业
一、单项选择题 1、下面哪个器件不是全控型（ C ） A. 绝缘栅极双极型晶体管 B. 门极可关断晶闸管 C. 晶闸管 2、下面哪个器件不是复合型（ A ）。 A. GTO B.IGBT C.MCT 3、交流电力控制电路不可以改变下面哪些物理量（ C ）。 A.电压 B. 电流 C. 频率 4、下面哪个电路不是基本斩波电路。（ A ） A. 桥式可逆斩波电路 B. 降压斩波电路 C. 升压斩波电路 5、在采用晶闸管器件电路中，其换流方式一般为（ B ）。 A. 器件换流 B. 电网换流 C. 负载换流 6、单相桥式全控整流电路带阻感负载时，其移相范围（ A ）。 A. 180° B. 90° C. 150° 7、三相半波可控整流电路带阻感负载时，其移相范围（ B ）。 A. 180° B. 90° C. 150° 8、三相桥式全控整流电路六个晶闸管触发脉冲依次相差（ A ）。 A. 60° B. 120° C. 180° 二、填空题 1、（电力电子技术）就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 2、软开关技术的应用在理论上可以使电力电子器件的（开关损耗）降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。 3、交流-交流变换电路可以分为直接方式和（间接方式）两种。 4、半桥、全桥和（推挽）电路属于双端电路。 5、降压斩波电路判断负载电流断续的条件（斩波电路输出电压）。 6、电流型逆变电路的特点之一是直流侧为（电流源）或串联有（大电感）。 7、设计逆变电路时，必须保证（bbmin），因此常在触发电路中附加一保护环节，保证触发脉冲不进入小于bmin的区域内。 8、出现换相重叠角g，整流输出电压平均值Ud（降低）。 三、分析与简答题 1、电力电子器件直接用于处理电能的主电路，与处理信息的电子器件相比，它一般具有哪些特征？ 1.处理电功率的能力大 电力电子元器件处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子元器件能够承受高电压和大电流，所以，电压和电流是电力电子元器件的两个最重要参数。 2.工作在开关状态 电力电子元器件处理的电功率较大，所以为减少损耗，提高效率，电力电子元器件在工作时处于开关状态。导通时阻抗很小，接近于短路，两端的压降接近于零，而电流由外电路决定;阻断时阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端的电压由外电路决定。
现代电力电子技术作业及答案
2.1 试说明功率二极管的主要类型及其主要工作特点。 2.2 人们希望的可控开关的理想特性有哪些？ 2.3 阅读参考文献一，说明常用功率半导体器件的性能特点及其一般应用场合。 2.4 说明MOSFET和IGBT驱动电路的作用、基本任务和工作特点。 3.1 什么是半波整流、全波整流、不控整流、半控整流、全控整流、相控整流？ 3.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流移位因数（基波功率因素）和整流输入功率因数？ 3.3 简述谐波与低功率因数（电力公害）的危害，并说明当前抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。 4.1 画出降压换流器（Buck电路）的基本电路结构，简要叙述其工作原理，并根据临界负载电流表达式说明当负载电压VO和电流IO一定时，如何避免负载电流断续。 4.2 画出升压换流器（Boost电路）的基本电路结构，推证其输入/输出电压的变压比M表达式，说明Boost电路输出电压的外特性。 4.3 画出升降压换流器（Buck-Boost电路）的基本电路结构，说明电路工作原理，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 4.4 画出丘克换流器（Cuk电路）的基本电路结构，说明电路工作原理及主要优点，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。 5.1 正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？幅值调制率ma和频率调制率mf的定义是什么？ 5.2 逆变器载波频率fs的选取原则是什么？ 5.3 简要说明逆变器方波控制方式与PWM控制方式的优缺点。 5.4 画出三相电压型逆变器双极性驱动信号生成的电路原理图，指出图中各变量的含义，简要叙述其工作原理。 6.1 柔性交流输电系统（FACTS）的定义是什么？FACTS控制器具有哪些基本功能类型？ 6.2 什么是高压直流输电（HVDC）系统？轻型高压直流输电系统在哪些方面具有良好的应用前景？ 6.3 晶闸管控制电抗器（TCR）的基本原理是什么？晶闸管触发控制角α<90°与α=90°两种情况下等效电抗是否相等，为什么？ 6.4 作图说明静止无功发生器（SVG）的工作原理与控制方式，分析其与5.4节所述三相逆变器的异同点？ 6.5 简要说明有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）的基本功能和系统组成？ 6.6 阅读参考文献三，简要说明当前在风力发电技术领域中运用的储能技术、输电技术以及滤波与补偿技术？
大连理工大学2021年9月《电力电子技术》作业考核试题及答案参考3
大连理工大学2021年9月《电力电子技术》作业考核试题及答案参考 1. ( )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 参考答案：A 2. 单相桥式半控整流电路，最大移相范围是180°。( ) A.正确 B.错误 参考答案：B 3. 电力电子器件是处理电能主电路的主要器件，普遍具有( )等特点。 A.耐压低 B.耐压高 C.工作电流小 D.工作电流大 参考答案：BD 4. 串联二极管式晶闸管逆变电路主要用于( )功率交流电动机调速系统。 A.中小 B.中等 C.中大 D.大 参考答案：D 5. 某台500MW发电机组年可用小时数为7387.6h，非计划停运5次，计划停运1次，求平均连续可用小时数。 某台500MW发电机组年可用小时数为7387.6h，非计划停运5次，计划停运1次，求平均连续可用小时数。 平均连续可用小时=可用小时/(计划停运次数+非计划停运次
数)=7387.6/(5+1)=1231.27(h) 6. 比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。( ) 比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。( ) 正确比体积和密度互为倒数关系，其物理意义相同。 7. 汽轮机本体转动部分由______、______、______和______等部件组成。静止部分由______、______和______等部件组成 汽轮机本体转动部分由______、______、______和______等部件组成。静止部分由______、______和______等部件组成。 主轴$叶轮$动叶片$联轴器$汽缸$隔板$汽封 8. 动叶的______与喷嘴的______之差称为盖度，盖度由______盖度和______盖度两部分组成。 动叶的______与喷嘴的______之差称为盖度，盖度由______盖度和______盖度两部分组成。 进口高度$出口高度$顶部$根部 9. 煤粉气流进入炉膛后，着火热源来自两方面，一方面是______，另一方面是 ______，而______是主要的。 煤粉气流进入炉膛后，着火热源来自两方面，一方面是______，另一方面是 ______，而______是主要的。 被卷吸的炉膛高温烟气$高温火焰的辐射热$前者 10. 稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，电压降低后原特性恢复。利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。( ) A.正确 B.错误 参考答案：A 11. 锅炉点火前应进行彻底通风，其通风时间应大于______，通风量应大于额定值的______。 锅炉点火前应进行彻底通风，其通风时间应大于______，通风量应大于额定值的______。
电力电子技术平时作业
一、填空题 1、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。 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、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__电压型逆变电路_____，当直流侧为电流源时，称此电路为___电流型逆变电路_____。 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。 二、选择题 1、电流型逆变器中间直流环节贮能元件是( B ) A.电容 B.电感 C.蓄电池 D.电动机 2、升降压斩波电路，输入电压是48V，为了获得12V输出电压，且不考虑开关损耗时，导通占空比必须控制在（ D ）。 A、1 B、0.5 C、0.4 D、0.2 3、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( D ) A．90° B．120° C．150° D．180° 4、普通的单相半控桥式整流装置中一共用了（ A ）晶闸管。 A. 一只， B. 二只， C. 三只， D. 四只。 5、电容滤波的单相桥式不可控整流电路，串联滤波电感，其交流侧谐波组成有哪些规律（A ）。 A、谐波次数为奇数 B、谐波次数为偶数 C、谐波次数越高，谐波幅值越大
D、越大，谐波越大 6、以下哪种换流方式适用于全控型器件（A ）。 A、器件换流 B、电网换流 C、负载换流 D、强迫换流 7、电压型半桥逆变电路，带纯电阻负载时，为了调节输出电压，从控制方法上可以采用（B ）。 A、移相调压方式 B、改变正负脉冲宽度的方法 C、改变负载值的方法 D、改变输入电压值的方法 8、CUK斩波电路，输入电压是12V，为了获得48V输出电压，且不考虑开关损耗时，导通占空比必须控制在（ C ）。 A、1 B、0.5 C、0.8 D、0.4 9、双端间接式直流变换电路比单端间接式的更适用于大容量的开关电源，其中一个原因是（ B ）。 A、高频变压器的铁芯利用率较高 B、使用的开关管较多 C、变压器利用率低 D、控制电路简单 10、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（ C ） A．分流 B．降压 C．过电压保护 D．过电流保护
《电力电子技术3》的作业
1、[判断题]在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。 A对 B错 参考答案: B 2、[判断题]并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。 A对 B错 参考答案: A 3、[判断题]逆变器采用负载换流方式实现换流时，负载谐振回路不一定要呈电容性。 A对 B错 参考答案: B 4、[判断题]在变流装置系统中，增加电源的相数也可以提高电网的功率因数。 A对 B错 参考答案: A 5、[判断题]在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。 A对 B错 参考答案: A 6、[判断题]三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。 A对 B错 参考答案: B 7、[判断题]双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。 A对 B错 参考答案: A 8、[判断题]晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。 A对 B错 参考答案: B 9、[判断题]PWM脉宽调制型逆变电路中，采用不可控整流电源供电，也能正常工作。 A对 B错 参考答案: A 10、[判断题]有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。 A对 B错 参考答案: B
1[判断题]过快的晶闸管阳极du/dt会使误导通。 A对 B错 参考答案: A 2[判断题]在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。 A对 B错 参考答案: B 3[判断题]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。 A对 B错 参考答案: A 4[判断题]正弦波移相触发电路不会受电网电压的影响。 A对 B错 参考答案: B 5[判断题]并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。 A对 B错 参考答案: A 6[判断题]逆变角太大会造成逆变失败。 A对 B错 参考答案: B 7[判断题]有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。 A对 B错 参考答案: B 8[判断题]单相交流调压电路带阻感负载，当控制角a＜j(j=arctan(wL/R))时,VT1的导通时间逐渐缩短,VT2的导通时间逐渐延长。 A对 B错 参考答案: A 9[判断题]只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 A对 B错 参考答案: B 10[判断题]采用正弦波移相触发电路的可控整流电路工作稳定性较差。 A对 B错 参考答案: A
电力电子技术第1-3章作业
电力电子技术第1-3章作业 1.温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压的变化应依次为？ A 上升、上升、下降、增大、减小 B 下降、上升、上升、减小、减小 C 上升、下降、上升、减小、增大 D 下降、上升、下降、减小、减小 正确答案:D 单选题 2.以下关于晶体管和晶闸管的说法正确的是？ A 晶体管可以构成放大器，晶闸管也可以 B 晶体管不可以构成放大器，晶闸管可以 C 晶体管可以构成放大器，晶闸管不可以 D 晶体管和晶闸管都不可以构成放大器 正确答案:C 单选题 3.以下两种晶闸管结构中，哪种散热效果好一点？ A 平板型 B 螺旋型 正确答案:A 单选题 4.在一个由直流电源、晶闸管、电感、电阻串联组成的电路中，K=50V，R=0.5欧，L=0.5H，晶闸管擎住电流为15mA。要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少为？ A 50us B 100us C 120us D 150us 正确答案:D
5.擎住效应出现于以下哪个器件中？ A P-MOSFET B IGBT D GTO 正确答案:B 单选题 6.对于同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL的关系是？ A IH≈（2~4）IL B IL≈（2~4）IH C IH=IL D IL≥IH 正确答案:B 单选题 7.单相正弦交流电源电压有效值为220V，晶闸管与负载电阻串联连接，考虑晶闸管的安全余量，以下哪个选项符合其额定电压？ A 100~220V B 310~440V C 700~1000V D 380~620V 正确答案:C 单选题 8.以下有关晶闸管额定电流的定义，正确的是？ A 在规定条件下，晶闸管允许通过电流的平均值 B 在规定条件下，晶闸管允许连续通过工频正弦半波电流的最大平均值 C 在规定条件下，晶闸管允许连续通过工频正弦半波电流的最大有效值 D 在规定条件下，晶闸管允许连续通过工频电流的最大有效值 正确答案:B
电力电子课后作业讲解
电力电子课后作业讲解 填空题 电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术3个部分。 现代电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件三类。 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种。 晶闸管的外形大致有塑封形、平板型和螺栓形三种。 晶闸管额定电流与有效值电流的关系 IT=1.57IT(AV)。 双向晶闸管的门极控制方式有两种：移向触发和过零触发。 2.判断题 （×）1）普通晶闸管内部有两个PN结。 （×）2）普通晶闸管外部有3电极，分别是基极、发射极和集电极。 （√）3）型号为KP50-7的半导体器件，是一额定电流为50A的普通晶闸管。 （×）4)只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 （×）5）只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。 （×）6）晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管就会导通。 （×）7）加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。 3.选择题 1）在型号KP100-10G中，数字10表示（ C ）。 A、额定电压为10V B、额定电流为10A C、额定电压为1000V D、额定电流为100A 2)晶闸管内部有（ C ）PN结。
A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 3）晶闸管的3个引出电极分别是（ B ） A、阳极、阴极、栅极 B、阳极、阴极、门极 C、栅极、漏极、源极 D、发射极、基极、集电极 4）普通晶闸管的额定通态电流是用（ A ）表示。 A、流过晶闸管的平均电流 B、直流输出平均电流 C、整流输出电流有效值 D、交流有效值 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）处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作（ C ）处理才能使其开通。 A、并联一电容 B、串联一电感 C、加正向触发电压 D、加反向触发电压 7）在晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ） A、阳极电流 B、门极电流 C、阳极电流与门极电流之差 D、阳极电流与门极电流之和 填空题
电力电子技术学习通作业(1)
第1次课堂作业 A、开关，增加 B、开关，降低 C、放大，增加 D、放大，降低 2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：半控型器件、器件和不可控器件。B A、自动控制型 B、全控型 C、它控型 D、可控型 二.多选题1 位、相数中的一项以上加以改变。（）AB A、电压 B、电流 C、功率 D、电阻 2,电力电子变换电路包括四大类,它们是（）。ACDE A、交流变直流 B、高压变低压 C、直流变交流 D、直流变直流 E、交流变交流 • 3,按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下两 A、电压驱动型 B、功率驱动型
C、电流驱动型 D、电子驱动型 三.判断题（共5题,50.0分） 1,电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。（）√ 2,电力电子技术是应用在弱电领域的电子技术。（）× 3,电力电子技术的研究内容包括两大分支：电力电子器件制造技术和变流技术。（）√ 4,电力电子器件组成的系统，一般由主电路、控制电路、驱动电路三部分组成，由于电路中的电压和电流的比较稳定，往往不需添加保护电路。（）× 5,电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。：√ 第2次课堂作业 A、门极可关断晶闸管 B、双向晶闸管 C、逆导晶闸管 D、光控晶闸管 2双向晶闸管的额定电流是以（）定义的。B A、平均值 B、有效值 C、最大值 D、瞬时值 3晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号（门极信号）后，能维持导通所需的最小阳极电流，称为（）。A A、擎住电流 B、浪涌电流 C、额定电流 D、维持电流 4.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都 不会导通；承受正向电压时，仅在有触发电流情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一