电力电子电路I(A)
电力电子技术
一、如图所示，试画出负载R d上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。
（题一图）解：由上述电路图和U2，Ug的波形图可知，因T是一个半控型器件——晶闸管，当Ug是高电平时晶闸管T导通，一直到U2变为负电平时晶闸管截止，与二极管类似，Rd电压波形图如下：二、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能够自动关断，而普通晶闸管不能自动关断的原因是：GTO的导通过程与普通的晶闸管是一样的，有同样的正反馈过程，只不过导通时饱和程度不深。
其中不同的是，在关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽出电流，则晶体管V2的济济电流Ib2减小，使Ik和IC2减小，IC2减小又使IA和IC1减小，又进一步减小V2的基极电流，如此形成强烈的正反馈。
当两个晶体管发射极电流IA和IK的减小使a1+a2<1时，器件退出饱和而关断。
三、与GTR相比功率MOS管有何优缺点?答：与GTR相比功率MOS管的优缺点有是：功率MOS的显著特点第一个是驱动电路简单，需要的驱动功率小。
第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，它的热稳定性优于GTR。
其缺点有：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10KV的电力装置。
四、电力电子器件的缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：电力电子器件的缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压，du/dt或者古流和di/dt,减小器器件的开关损耗。
关断缓冲与开通缓冲在电路上的形式区别有：关断缓冲电路是由电阻和二极管并联再和电容串联所构成，开通缓冲电路是由电阻和二极管串联再和电感并联所构成。
其各自的功能是：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。
五、有一开关频率为50kHz的库克变换电路，假设输出端电容足够大，使输出电压保持恒定，并且元件的功率损耗可忽略，若输入电压U d=10V，输出电压U0调节为5V不变。
电力电子复习资料
一、填空题1.正弦脉冲宽度调制(SPWM)电路中，调制波为。
2.有源逆变电路中控制角α与逆变角β之间的关系应该是。
3 在电力电子器件中，有电流控制型器件，电压控制型器件，GTO为器件。
4. 晶闸管的导通条件是，，门极正偏，阳极电流大于维持电流 .5. 在PWM控制中，载波比为。
6. 电力电子器件的损耗主要有、断态损耗和开关损耗。
7.三相桥式全控整流电路中，同一相两个晶闸管的触发脉冲相位关系为。
8. PWM控制电路中，异步调制是。
9.单相全控桥式整流电路，纯电阻负载，脉冲的移相范围是。
10.直流斩波电路的三种控制方式为频率调制，和混合调制。
11.在交--交变频电路中，阻感负载。
在逻辑无环流情况下，哪组桥工作，由方向决定。
12. 三相半波整流电路的自然换相点（α=0o，触发脉冲始发点）是。
13. 无源逆变电路多重化的目的是。
14.电力电子电路中的换相方式主要有强迫换相，电网换相，器件换相，。
15.零电流开关是开关关断前迫使其降为零，则不会产生损耗和噪声。
二.简答题：（共4题，每题5分，计20分）1.什么是电压型逆变电路，有什么特点？2.试述单相交流调压电路与单相交流电力电子开关的异同。
3.有源逆变电路中，什么是逆变失败？原因是什么？（至少写出两种）3.画出IGBT关断缓冲吸收电路的原理图，并简述其过压保护原理。
三. 波形分析：1.单相全控桥式整流电路如下图所示，U2=100V，负载中R=1Ω，L极大，反电势E=60V，当α=30°时，作出ud ，id, i2,uVT1的波形；2.单相桥式矩形波逆变电路，RL负载，1800导电型，作出u G1u G4、u G2u G3、u o、i o波形。
四、分析计算题1.在下图所示的降压斩波电路中，已知E=100V，R=1Ω，L值极大，E M=30V，采用脉宽调制方式，当T=50μS，t on=30μS时①计算输出电压平均值U o 、输出电流平均值I o 。
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
a) Im1 A, Id1 0.2717Im1 89.48A
b) Im2 Id2
c)Im3=2I=314Id3=
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 和 ，由普通晶阐管的分析可得， 是器件临界导通的条件。 两个等效晶体管过饱和而导通； 不能维持饱和导通而关断。
2-8试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处
IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度小，开关损耗少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。开关速度低于电力MOSFET。电力MOSFET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。
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Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。
解：a) Id1=
I1=
b) Id2=
I2=
c) Id3=
I3=
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Id1、Id2、Id3各为多少?这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?
考虑到初始条件：当t＝0时id＝0可解方程得：
= =22.51(A)
ud与id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：
电力电子大题
13、某电阻性负载要求0~24V 直流电压，最大负载电流I d =30A ，如采用由220V 交流直接供电和由变压器降压到60V 供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求?试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数及对电源容量的要求。
解：采用由220V 交流直接供电当0=α时：U do =0.45U 2=0.45⨯220 =99V由变压器降压到60V 供电当=α时：U d =0.45U 2=0.45⨯60 =27V因此，只要调节α 都可以满足输出0~24V 直流电压要求。
(1) 采用由220V 交流直接供电时：2cos 145.02α+=U U d ，U d ==24V 时121≈α59121180=-=θV U U T 31122==A t d t RU I T 84]sin 2[21022≈=⎰πωωπΩ===8.03024d d I U RA I I T AV T 5457.18457.1)(≈== 取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V 和108A 。
电源提供有功功率 W R I P 8.56448.084222=⨯==电源提供视在功率 kVA I U S58.182208422=⨯==电源侧功率因数 305.0≈=SPPF (2) 采用变压器降压到60V 供电：2cos 145.02α+=U U d ，U d ==24V 时39≈α, 14139180=-=θVU U T 4.8422==A t d t RU I T 38.51]sin 2[21022≈=⎰πωωπΩ===8.03024d d I U R A I I T AV T 7.3257.138.5157.1)(≈==取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V 和65.4A 。
变压器二次侧有功功率WR I P 21128.038.51222=⨯==变压器二次侧视在功率kVA I U S 08.338.516022=⨯==电源侧功率因数 68.0≈=SPPF1、单相半控桥式整流电路对恒温电炉供电，电炉电热丝电阻为34Ω。
电力电子课后习题答案 5
第五章 直流—直流交流电路1．简述图5-1a 所示的降压斩波电路工作原理.答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中，让V 导通一段时间t on ,由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间,u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0.一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用。
2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中,已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V ,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：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80（V)输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5（A)3．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH,R =0。
5Ω，E M =10V ，采用脉宽调制控制方式,T =20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
当t on =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：m =E E M =10010=0。
1τ=RL =5.0001.0=0.002 当t on =5μs 时，有ρ=τT =0。
01αρ=τont =0。
0025由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m 所以输出电流连续。
此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25（V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30（A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =30.19（A ）I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =29。
电力电子技术试题及答案一
电力电子技术试题（第一章）一、填空题1、普通晶闸管内部有PN 结,，外部有三个电极，分别是极极和极。
1、两个、阳极A、阴极K、门极G。
2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。
2、正向、触发。
3、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。
3、阻断、导通、阻断。
4、某半导体器件的型号为KP50 —7 的，其中KP 表示该器件的名称为，50 表示，7 表示。
4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压100V。
5、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
5、维持电流。
6、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会。
6、减小。
7、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为性负载，性负载和负载三大类。
7、电阻、电感、反电动势。
8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。
8、减小、并接、续流二极管。
9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。
要求管子的额定电流值要些。
9、小、脉冲、小、大。
10、单结晶体管的内部一共有个PN 结，外部一共有3 个电极，它们分别是极、极和极。
10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。
11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通；低于电压时就截止。
11、峰点、谷点。
12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发，才能得到稳定的直流电压。
12、同步、时刻。
13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。
13、正弦波、锯齿波。
14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加，利用改变的大小，来实现移相控制。
14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。
15、在晶闸管两端并联的RC 回路是用来防止阳”接法。
（×）损坏晶闸管的。
9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。
电力电子电路
电力电子电路按实现电能变换时电路的功能可分为整流电路(将交流电能转换为直流电能)、逆变电路(将直流电能转换为交流电能)、交流变换电路(包括交流调压电路和变频电路)、直流变换电路(改变直流电能的大小和方向)。
按电能转换次数可分为基本变换电路和组合变换电路。
前者经一次转换即可实现所需电能的变换，又称直接变换电路；后者经多次转换以实现所需电能的变换，又称间接变换电路。
按组成电路的器件可分为不控型变换电路(由不控型器件组成，电路对变换的电能无控制能力)、半控型变换电路(由半控型器件组成，只能在电路具备关断晶闸管的条件下才能正常工作)、全控型变换电路(由自关断器件组成，比半控型电路具更佳的技术经济指标，但开关容量低于半控型)。
电力电子电路按控制方式可分为4种：①相控电路。
控制信号的变化表现为控制极脉冲相位的变化。
②频控电路。
信号的变化表现为控制极脉冲重复频率的变化。
③斩控电路。
控制信号的变化表现为控制极脉宽的变化。
④组合控制电路。
采用上述3种控制方式组合而成的控制方式。
按电路中开关器件的工作频率可分为开关元件按电网频率(50或60赫)工作的低频电路和开关元件以远高于电网频率的载波频率工作的高频电路。
电力电子电路经历了20世纪30年代由气体闸流管和汞弧整流管组成的低频变流电路和由高频电子管组成的变流电路(统称第一代电力电子电路)，60年代由晶闸管组成的半导体变流电路(第二代电力电子电路)，80年代由可关断晶闸管(GTO)和双极型功率晶体管(GTR)等新型器件组成的第三代电力电子电路。
由于它们具有控制极关断和工作频带较宽的优点，使电力电子电路具有更佳的技术和经济性能，获得了更为广泛的应用。
电力电子电路正沿4个方向发展：①采用新型器件。
②采用新的控制方式和手段。
③采用新的电路结构。
④采用新的分析方法和调试手段。
特点与传统的旋转式变流电路相比，静止式变流电路具有无磨损、低噪声、高效率、易于实现自动控制和生产、无须专门的地基建设等优点，因而在国际范围已基本上取代了前者。
《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
《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U A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。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院
电力电子电路I 试 卷（作业考核 线上2） A 卷（共 4 页）
一、单选题（每小题2分，共10分）
1. 晶闸管的额定电压是（ D ）。
A.
断态重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C. A 和B 中较大者 D. A 和B 中较小者
2. 三相半波可控整流电路一共有（ C ）只晶闸管。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
3. 三相桥式全控整流电路，晶闸管的电流平均值是（ C ）。
A. d I
B.
d
2
I C. d 3I D. d 6I
4. 两组晶闸管反并联电路，一共有（ C ）。
A. 两种工作状态
B. 三种工作状态
C. 四种工作状态
D. 以上各种状态
5. 120°导电型交-直-交电流变频器，任意时刻有（ B ）导通。
A. 一只开关管
B. 两只开关管
C. 三只开关管
D. 四只开关管
二、多选题（每小题4分，共20分）
1. 三相桥式逆变电路触发脉冲需要满足的条件是（ ABD ）。
A.
宽脉冲或双窄脉冲 B.必须严格按相序给出
C.控制角b 一定小于b min
D.控制角b 一定大于b min
2. （ CD ）是电压控制型电力电子器件。
A.
P-MOSFET 、GTO B.TRIAC 、GTR C.P-MOSFET 、IGBT D.IGBT 、SITH
3. 自然换流点在相电压波形正半周的电路是（ AC ）。
A.
三相半波共阴极组整流电路 B. 三相半波共阳极组整流电路 C. 三相半波共阴极组逆变电路 D. 三相半波共阳极组逆变电路
4. 晶闸管导通的条件是（ABD ）。
A.阳极电位高于阴极电位
B.在控制极施加对阴极为正的且满足要求的触发脉冲
C.阴极电位高于阳极电位
D.在控制极施加对阳极为正的且满足要求的触发脉冲
5. 下列描述中正确的有（BCD ）。
A. 共阴极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。
B. 共阳极组变流电路，整流电压负半波大于正半波。
C. 共阴极组变流电路，逆变电压负半波大于正半波。
D. 共阳极组变流电路，逆变电压正半波大于负半波。
三．（每小题5分，共20分）
1. 晶闸管的维持电流I H是怎样定义的？
答：控制极开路时，能维持晶闸管继续导通的最小阳极电流。
2. 晶闸管元件导通时，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管阻断时，承受的电压
大小取决于什么？
答：负载。
电源电压和电路形式。
3. 双向晶闸管有哪四种触发方式？
答：（ I
＋、I
－
、III
＋
、III
－
）
4. 为什么半控桥式电路或带续流二极管的电路不能实现有源逆变？答：不能输出负电压。
四．（共20分）
（1）图中阴影部分为晶闸管的通态电流波形i 3，电流波形的峰值为I m3。
计算电流波形的平均值I d3与有效值I 3。
解：
(1) 平均值
π
2d3m3m3
m3m3011π1d()()0.252π2π24
I I t I I I ω====⎰ (2) 有效值
m3
3m30.52
I I I I ===
（2）图中阴影部分为晶闸管的通态电流波形i 1，电流波形的峰值为I m1。
计算电流波形的平均值I d1与有效值I 1。
(1) 平均值
π
π4πd1m1m1m1m1π
411sin d()cos 0.272π2π
I I t t I t I ωωω===⎰ (2) 有效值
t i 1
t
1m10.477I I I I I ===
=
五．（共15分）
采用晶闸管反并联的单相调压电路，输入电压220V ，负载为RL 串联，其中R =1Ω，L =5.5mH 。
求：1）控制角移相范围；2）负载电流最大值；3）最大输出功率。
六．（共15分）
三相半波可控整流，阻感负载，控制角α=90o ， U 2=220V ，由于电感不足够大，只能维持晶闸管在阳极电压过零变负后导通30゜。
（1） 画出整流输出电压u d 的波形和各触发脉冲。
（2） 求输出整流输出电压U d 。