第五章 逆变电路 习题集答案
电工与电子技术第五章习题详解(陶桓齐)华中科技大学出版社
第5章习题解答5-11电路如题图5-11所示，换路前已处于稳态。
在t = 0时发生换路，求各元件中电流及端电压的初始值；当电路达到新的稳态后，求各元件中电流及端电压的稳态值。
解：初始时刻的等效电路如题图5-11-1，由图可得+++1210(0)(0)(0)1A R R 1C1C2i =i =i ==+；++(0)(0)0L1L2i i ==；++(0)(0)1A 21i i =-=- 1+12R (0)102V R R 1u =⨯=+； 题图5-112+12R (0)108V R R 2u =-⨯=-+；++(0)(0)0V C1C2u u ==；++(0)(0)L1L2u u ==C1C2112R ()102V R R 1u ∞=⨯=+；212R ()108V R R 2u ∞=⨯=+；()()0V L1L2u u ∞=∞=；()()()=8V C1C22u u u ∞=∞=∞5-12 电路如题图5-12所示，换路前已处于稳态。
在t = 0时发生换路，求各元件中电流及端电压的初始值；当电路达到新的稳态后，求各元件中电流及端电压的稳态值。
解：t=0+瞬时，等效电路如题图5-12-1所示，电感电流等效为恒流源。
t=∞时，等效电路如题图5-12-2所示。
则初始值：111211112(0),(0),(0)s s sLs s sC sU I R Ui iR R RU U I Ri IR R R++++==++=+++；1212112212(0),(0)0V,(0),(0)s sL Cs ssU I Ru R uR RU I Ru U u RR R+++++=-=++==+；题图5-12-1 题图5-12-211120,()s ssU I Ri IR R+=∞=-+；11212()(),()()s sC s CU I Ru I R u uR R+∞=-∞=∞+5-13数。
(a) (b)题图5-13解：（a）图：初始时刻的等效电路如题图5-13-1，由图可得+1U(0)R1i=；++23U(0)(0)R R2Ci=i=+；题图5-12+(0)U 1u =；+(0)0C u =；2+23R (0)U R R 2u =+；3+23R (0)U R R 3u =+电路达到稳态之后的等效电路如题图5-13-2，由图可得1U()R 1i =∞；()()02C i =i ∞∞=； ()U 1u =∞；()()=023u =u ∞∞；()U C u =∞1()R 1S u =I ∞；23S 23R R ()()=I R R 23u =u ∞∞+；()0L u =∞；231S 23R R ()(R )I R R S u =∞++时间常数：23LR R τ=+5-14 在题图5-14电路中，已知：1250k ,4F,6F =Ω=μ=μR C C ，换路前1C 和2C 上储存的总电荷量为41.210C -⨯。
第五章 逆变电路 习题集答案
第五章逆变电路一、填空题1、换流方式主要有器件换流、电网换流、负载换流、和强迫换流。
2、单相电压型逆变电路中二极管的作用是反馈和续流。
3、180。
导电方式三相电压型逆变电路中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，要求采用先断后通的方法。
t4、单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路中为了保证晶闸管可靠关断，反压时间应大t于晶闸管关断时间。
（大于、等于或小于）q5、串联二极管式晶闸管三相电流型逆变电路采用强迫换流方式。
二、选择题1、电压型逆变电路特点有（bcd）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2、电流型逆变电路特点有（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3、无源逆变电路中，以下半导体器件采用器件换流的有（acd），采用强迫换流和负载换流的有（b）。
A、GTOB、SCRC、IGBTD、MOSFET4、（ad）属于自然换流，（bc）属于外部换流。
A、器件换流B、电网换流C、负载换流D、强迫换流三、问答题1、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流测接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2、换流方式各有哪几种？各有什么特点？答：换流方多有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
3、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。
电力电子技术习题及答案
电力电子技术习题集习题一1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。
2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。
如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少？(f)图1-30 习题1-4附图5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E =50V ；L =0.5H ；R Ω; I L =50mA （擎住电流）。
图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以？7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。
9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。
10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。
11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么？实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量？习题二1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5Ω，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。
2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。
电力电子技术(第二版)第5章答案
解：输出线电压的基波幅值
输出线电压的有效值
输出线电压中五次谐波 的表达式为：
其有效值为：
输出相电压的基波幅值
输出相电压的有效值
6.SPWM逆变器有哪些优点？其开关频率的高低有什么利弊？
4.电压型逆变器中反馈二极管的作用是什么？
答：在电压型逆变器中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
12.什么是自然采样法和规则采样法？
答：按照SPWM控制的基本原理，可在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关管的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。规则采样法是一种应用较广的工程使用方法，它的效果非常接近自然采样法。
13.逆变器多重化的目的是什么？如何实现？
答：逆变电路多重化的目的：一是使总体上装置的功率等级提高；二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响；采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
第五章
1.换流方式有哪几种?各有什么特点?
答:换流方式有4种:
1器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
2电网换流。由电网提供换流电压称为电网换流。这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
电力电子技术(第二版)第5章答案
第五章1.换流方式有哪几种?各有什么特点?答:换流方式有4种:器件换流。
利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
电网换流。
由电网提供换流电压称为电网换流。
这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
负载换流。
由负载提供换流电压称为负载换流。
这种换流方法多用于直流电源供电的负载电路中。
强迫换流。
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。
换流回路的作用是利用储能元件中的能量，产生一个短暂的换流脉冲，使原来导通的晶闸管电流下降到零，再使它承受一段时间反压，便可关断。
强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称电容换流。
2.什么是电压型和电流型逆变器？它们各有什么特点？答：⑴直流侧是电压源的逆变器称为电压型逆变器。
电压型逆变器的特点如下：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关；而交流侧输出电流波形和相位随负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
逆变桥各臂反并联的二极管为交流侧向直流侧反馈无功能量提供了通道。
④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。
因为直流电源电压无脉动，故传送功率的脉动由直流侧电流的脉动来实现。
⑵直流侧电源为电流源的逆变器称为电流型逆变器。
电流型逆变器有如下特点：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②各开关管仅是改变直流电流流通途径，交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形常接近正弦波。
③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功功率能量的作用。
因反馈无功能量时电流并不反向，故开关管不必反并联二极管。
电力电子技术课后习题答案(第2—5章)
第2章 整流电路2. 2图2-8为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明:晶闸管承受的最大反向电压为22U 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一样。
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问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT2为例。
当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U 2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α一样时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。
对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。
可见，两者的输出电压一样，加到同样的负载上时，那么输出电流也一样。
2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=︒30时，要求：①作出U d 、I d 、和I 2的波形；②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①Ud 、Id、和I2的波形如以下图：②输出平均电压Ud 、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为：Ud =0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97〔V〕Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2=1002=141.4(V) -考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2~3)×141.4=283~424(V)详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。
电力电子技术基本概念和基础知识练习带答案（大工复习）
电力电子技术基本概念和基础知识练习带答案（大工复习）电力电子技术基本概念和基础知识练习：（王兆安、黄俊第四版）第1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_控制电路_、_驱动电路_、_电力电子器件_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_ 、双极型、_复合型_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_加正向压降导通、加反向压降关断_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_肖特基二极管_、_快恢复二极管_。
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_阳极和阴极_ 正向有触发则导通、反向截止_关断_ 。
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_＞_IH 。
10.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM_＜_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.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_开通_ 。
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_截至区_、前者的饱和区对应后者的_放大区__饱和区_。
15.电力MOSFET的通态电阻具有_正_温度系数。
16.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略降_，开关速度_小于_电力MOSFET17.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_。
电路分析基础第5章习题答案
i
3Ω + 3V
t=0-时，电容相当于开路，等效电路为
S1 3A 3Ω 0.5F 2Ω
i
3 6 u c (0 ) 3 6V 3 6 uc (0) uc (0) 6V
6Ω + uC(0-)
t =0+时，电容所在支路用电压源代替。等 效电路如下 i (0+)
R0 750// 1500 500
RC 500 50 106 0.025s
uc (t ) u (0 )e
t
54e
t 0.025
V
t0
t=20ms时
uc (0.02) 54e
0.02 0.025
54e 0.8 24.26V
1 2 1 Wc(t) cu c (t ) 50106 24.262 0.0147W 2 2
iL(∞)
iL (t ) iL () [iL (0) iL ()]e 0.2 [0.3 0.2]e
t
.2 0.5e
t
i(t ) i() [i(0) i()]e 0.3 [0.075 0.3]e
t
t
5mH
+ 9V
iL
9 30 iL (0 ) 0.3A 10 30 // 15 30 15 iL (0) iL (0) 0.3A
t=0+时，电感相当于电流源，等效电路为
i
i (0+)
10Ω 6V + 15Ω 30Ω
iL(0+)
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第五章逆变电路
一、填空题
1、换流方式主要有器件换流、电网换流、负载换流、和强迫换流。
2、单相电压型逆变电路中二极管的作用是反馈和续流。
3、180。
导电方式三相电压型逆变电路中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，要求采用先断后通的方法。
t
4、单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路中为了保证晶闸管可靠关断，反压时间应大
t
于晶闸管关断时间。
（大于、等于或小于）
q
5、串联二极管式晶闸管三相电流型逆变电路采用强迫换流方式。
二、选择题
1、电压型逆变电路特点有（bcd）
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
2、电流型逆变电路特点有（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
3、无源逆变电路中，以下半导体器件采用器件换流的有（acd），采用强迫换流和负载换流的有（b）。
A、GTO
B、SCR
C、IGBT
D、MOSFET
4、（ad）属于自然换流，（bc）属于外部换流。
A、器件换流
B、电网换流
C、负载换流
D、强迫换流
三、问答题
1、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：两种电路的不同主要是：
有源逆变电路的交流测接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2、换流方式各有哪几种？各有什么特点？
答：换流方多有4种：
器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫
换流3种方式。
3、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点
答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路的主要特点是：
①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位同负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二级管。
电流型逆变电路的主要特点是：
①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用是改变直流电路的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。
因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4、电压型逆变电路中反馈二级管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二级管？
答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二级管。
当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二级管提供电流通道。
在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。
当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二级管。
5、并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相，为保证换相应满足什么条件？
答：假设在t 是时刻触发VT 2、VT 3使其导通，负载电压uo 就通过VT 2、VT 3施加在VT 1、VT 4上，使其承受反向电压关断，电流从VT 1、VT 4向VT 2、VT 3时刻t 必须在uo 过零前并留有中够的裕量，才能使换流顺利完成。
6、串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是什么？试分析换流过程。
答：二极管的主要作用，一是为换流电容器充电提供通道，并使换流电容的电压能够得以保持，为晶闸管换流做好准备；二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上，使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压，确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。
以VT 1、VT 3之间的换流为例，串联二极管式电流型逆变电路物换流过程可简述如下：给VT 3施加触发脉冲，由于换流电容C 13电压的作用，使VT 3导通，而VT 1、被施以反向电压而关断。
直流电流I d 从VT 1、换到VT 3上，C13通过VD 1、U 相负载、W 相负载、VD 2、VT 2、直流电源和VT 3放电，如图5-16b 所示。
因放电电流恒为I d ，故称恒流施电阶段。
在
C13电压u C13下降到零之前，VT1一直承受反压，只要反压时间大于晶闸管关断时间tq，就能保证可靠关断。
u C13降到零之后果在U相负载电感的作用下，开始对C13反向充电。
如忽略负载中电阻的压降，则在u C13=0时刻后，二极管VD3受到正向偏置而导通，开始流过电流，两个二级
充电电压不断增高，充电电管同时导通，进入二极管换流阶段，如图5-16c所示。
随着C
13
流逐渐减小，到某一时刻充电电流减到零VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束。
之后，进入VT2、VT3稳定导通阶段，电流路径如图5-16d所示。
（图如教材所示）。