电力电子第3章部分答案
电子电路第三章习题及参考答案
习题三3-1 网络“A ”与“B ”联接如题图3-1所示，求使I 为零得U s 值。
解：根据戴维南定理可知，图(a)中的网络“A ”可以等效为图(b)电路，其中等效电源为：)(431133V U oc =⨯+=，当该等效电路与“B ”网络联接时，（如图(c)所示），只要)(43V U U oc s ==，电流I 恒等于零。
（注意根据此题意，无需求出R o ） 3-2 （1）题图3-2(a)电路中R 是可变的，问电流I 的可能最大值及最小值各为多少？ （2）问R 为何值时，R 的功率为最大？解：（1）由图(a)可知：当R =∞时，I =0，为最小当R =0时，I 为最大，其值为： )(31032212132//21110A I =+⨯+=（2）由图(a)可算得a 、b 端左边部分的开路电压为： )(3102121110V U oc =⨯+=其等效电阻为：)(121121132Ω=+⨯+=o R根据戴维南定理图(a)可以简化为图(b)电路，由图(b)电路可知，当R=R o =1Ω时，可获得最大功率。
3-3 求题图3-3电路中3k 电阻上的电压（提示：3k 两边分别化为戴维南等效电路）。
解：为求3k 电阻上电压U ，先将图(a)中3k 电阻两边电路均用戴维南等效电路代替。
“A ” “B ” (a)(b)(c)题图3-1 习题3-1电路图(a)(b)题图3-2 习题3-2电路图对于左边电路由弥尔曼定理有：)(1060//30//20)(20301601201302402012011Ω==-=++-=k R V U o oc对于右边电路由弥尔曼定理有：)(712040//60//60)(7240401601601402406048022Ω===++-=k R V U o oc 所以图(a)可以简化为图(b)电路，由图(b)很容易求得： )(4.5211338037120103207240V U ≈⨯=⨯+++=3-4 试求题图3-4所示的桥式电路中，流过5Ω电阻的电流。
(完整版)电力电子学课后题答案第三章
第3章复习题及思考题解答1. 直流/直流电压变换中开关器件的占空比D是什么？推证图 3.1(c)所示脉宽时间为onT、脉宽角度为θ、周期为ST、幅值为SV的方波脉冲电压O()v t的直流平均值及各次谐波的幅值。
图3.1 Buck变换器电路结构及降压答：占空比D是开关管导通时间onT与开关周期ST的比值。
图 3.1(c)中方波脉冲电压O()v t可以表示为如下傅里叶表达式：SO S12()sin(π)cos()πnVV t DV nD n tnωω∞==+⋅∑，其中常数项为直流平均值，即O SV DV=，各余弦项为各次谐波，其幅值为：S Sn22sin()sin(π)π2πV Va n nDn nθ==。
2. 脉冲宽度调制PWM和脉冲频率调制PFM的优缺点是什么？答：脉冲宽度调制方式PWM，保持ST不变（开关频率不变），改变onT调控输出电压V；脉冲频率调制方式PFM，保持onT不变，改变开关频率或周期调控输出电压V。
实际应用中广泛采用PWM方式。
因为采用定频PWM开关时，输出电压中谐波的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。
此外由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。
但是在谐振软开关变换器中为了保证谐振过程的完成，采用PFM控制较容易实现。
3. Buck变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因数有关，试从物理上给以解释。
答：电感电流的脉动量与电感量L、开关频率Sf、输入电压SV、输出电压OV有关，输出电压的脉动量与电感量L、电容量C、开关频率S f、输出电压O V有关。
电感量L、电容量C越大其滤波效果越好，而开关频率S f越高，滤波电感的交流阻抗Lω就越大，它对直流电压的阻抗基本为0，同时滤波电容的交流阻抗1/Cω越小。
4. Buck变换器断流工况下的变压比M与哪些因数有关，试从物理上给以解释。
答：Buck变换器在电流断续工况下其变压比M不仅与占空比D有关，还与负载电流OI的大小、电感L 、开关频率S f 以及电压O V 等有关。
电力电子第3章 思考题与习题答案
频率（周期 T）一定，调节脉冲宽度 ton，ton 值在 0~T 之间变化，负载电压在 0~E 之间变化。 2）脉冲频率控制（Pulse Frequency Modulation），也称 PFM。此方式脉冲宽度 ton 一定，
T
0 uL1dt =
ton 0
uL1dt
+TLeabharlann ton uL1dt = 0
ò ò ò 对电感 L2 有：
T
0 uL2dt =
ton 0
u L 2 dt
+
T
ton uL2dt = 0
则有： Eton + U tC1 off = 0
(E - Uo - UC1)ton + (-UO )toff = 0
得：U o
当开关器件 V4 始终导通，开关器件 V3 始终关断，此时电路同图 310a）等效，控制 V1 和 V2 的导通，输出电压 uo>0，电路向电动机提供正电压，电路工作在第一和第二象限，电 动机工作在正转电动和正转再生制动状态。
当开关器件 V2 始终导通，开关器件 V1 始终关断。控制 V3 和 V4 的导通，输出电压 uo<0 电路向电动机提供负电压，电路工作在第三和第四象限。此时，开关器件 V4 截止，控制 V3 通、断转换，则 uo<0，io<0，电路工作在第三象限，转速 n<0，电磁转矩 T<0，电动机工作 在反转电动状态；开关器件 V3 截止，控制 V4 通、断转换，则 uo<0，io>0，电路工作在第四 象限，转速 n<0，电磁转矩 T>0，电动机工作在反转再生制动状态。
电力电子课后答案(整理版)
电力电子技术课后习题答案 第2章 电力电子器件1. 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：u AK >0且u GK >0。
2. 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。
3. 图1-43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 1、I 2、I 3。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸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≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314, I d3=41I m3=78.55. 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1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
交大所用教材《电力电子技术》课后答案
第 2 章 思考题与习题交大教材2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 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 tq= t rr + t gr 。
2.6 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。
2.7 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。
2.8 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 1.8T(A Vm答：（a ）因为I A =100V50K Ω= 2mA < I H，所以不合理。
电力电子技术第四版三四章课后答案
第3章 直流斩波电路1．简述图3-1a 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3-1a 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3-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH ，R =Ω，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= τ=RL =5.0001.0=当t on =5μs 时，有ρ=τT = =τont =由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =>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 =(A)I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ=由于11--ραρe e =1101.0015.0--e e =>m 所以输出电流仍然连续。
电力电子技术习题答案-王兆安--西安交通大学--电力电子技术答案
电力电子技术课后习题答案第1章 电力电子器件1. 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：u AK >0且u GK >0。
2. 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。
3. 图1-43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 π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸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b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.55. 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1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第3章习题答案
第3章思考题与习题3.1 开关器件的开关损耗大小同哪些因素有关？答：开关损耗与开关的频率和变换电路的形态性能等因素有关。
3.2 试比较Buck电路和Boost电路的异同。
答；相同点：Buck电路和Boost电路多以主控型电力电子器件（如GTO，GTR，VDMOS 和IGBT等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。
不同点：Buck电路在T关断时，只有电感L储存的能量提供给负载，实现降压变换，且输入电流是脉动的。
而Boost电路在T处于通态时，电源U d向电感L充电，同时电容C 集结的能量提供给负载，而在T处于关断状态时，由L与电源E同时向负载提供能量，从而实现了升压，在连续工作状态下输入电流是连续的。
3.3 试简述Buck-Boost电路同Cuk电路的异同。
答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，Buck-Boost电路是在关断期内电感L给滤波电容C补充能量，输出电流脉动很大，而Cuk电路中接入了传送能量的耦合电容C1，若使C1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。
3.4 试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（Ｂuck），升压斩波电路（Ｂoost），升降压斩波电路（Ｂuck－Ｂoost）和库克（Ｃook）斩波电路。
降压斩波电路是：一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。
它主要用于直流稳压电源和直流直流电机的调速。
升压斩波电路是：输出电压的平均值高于输入电压的变换电路，它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。
升降压变换电路是输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。
主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。
库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。
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3-13. 三相半波可控整流电路带纯电阻负载情况，由整流变压器供电，电源是三相线电压为380V 的交流电网，要求输出电压V U d 220=，输出电流A I d 400=，考虑ο
30min =α，计算整流变压器二次侧容量2S ，与ο
0=α时二次侧容量比较，并计算晶闸管定额。
解：α=30°时，21.17cos d U U α=，可得2217U V =
220
0.55400
d d U R I =
==Ω
2I =
=可得2250.35=I A ，2223163020.39==P U I W
流过晶闸管的电流就是变压器的二次侧某相的电流，2vt I I =
晶闸管承受的最大正向电压2FM U
，最大反向电压2RM U = 考虑2~3倍的裕量
()(2~3)318.9~478.4()1.57
=⨯
=vt
T AV I I A
2(2~3)1077~1616()⨯=RM U V
可选额定电流为400A ，额定电压为1700V 的晶闸管 同理α=0°时，21.17cos d U U α=，2188U V =
2I =
=2234.6=I A
2223132314.4==P U I W
3-14. 三相半波可控整流电路中，相电压V U 1102=，负载反电势30E V =，负载电阻
15R =Ω，电感L 值极大以致输出电流可以认为恒定，触发角ο60=α时，求：○1 输出电流平均值和有效值；○2 a 相电流a i 的有效值；○3 画出1VT u 、d i 、d u 、a i 波形。
解：在三相整流可控整流电路中： （1） 负载电流连续：
输出电压平均值： 21.17cos 1.17110cos 6064.35==⨯⨯︒=d U U α 输出电流平均值： d d I (U E)/R (64.3530)/15 2.29A =-=-= 输出电流有效值：2 2.29==d I I A
（2） a 相电流的有效值等于晶闸管电流有效值：
1.32==
=a VT d I I I A
（3）
3-17. 三相桥式全控整流电路，负载电阻Ω=4R
，电感H L 2.0=，要求输出电压d U 从
0~220V 之间变化，求：○
1 不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；○
2 计算晶闸管的电压、电流定额（考虑2倍裕量）；○
3 变压器二次侧电流有效值2I ；○
4 变压器二次侧容量2S 。
()cos cos ααγ-+=
3.34γ=︒
解：（1）因为随着α的变化输出电压d U 也随之变化 这里考虑最大输出电压为220V 控制
延迟角α=0时的二次相电压 22.34cos 220d U U α==V =2U 94V
（2）画图分析可得晶闸管承受的最大电压为 26U U FM =
=230V
负载电流为
A R
U I d
d 55==
晶闸管电流有效值为 A I I d VT 323
1==
不考虑余量的晶闸管额定电流为
A I I VT
AV VT 2057
.1)(==
考虑两倍的裕量 V U N 4602302=⨯= A I N 40202=⨯= （3）二次绕组电流为
20.81644.8845d d I I A =
=== （4）变压器二次侧的容量S
W I U S 1269045943322=⨯⨯==
3-18. 三相桥式半控整流电路带续流二极管，电源电压V U L 3802=，负载电阻Ω=2R ，
反电动势V E 40=，负载电感足够大，使电流波形平直，求：○1 画出d
u 、d i 波形；○2 计算
输出电压、电流的平均值d U 和d I ； ○
3 计算电路功率因数。
解：(1)
(2) 21.17(1cos )480.3=+=d U U V α
d d I (U E)/R (480.340)/2220.15A =-=-= (3) d d 2d 2
P U I
PF 0.89S 3U I ===
3-22. 图3-73是三相桥式全控整流带续流二极管电路，分析电路工作过程，画出输出电压、负载电流、晶闸管承受的电压及流过的电流、续流二极管流过的电流波形，给出输出电压平均值、有效值及功率因数计算公式。
3-24. 三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，Ω=1R ，L =∞，2100U V =，变压器漏抗1B L mH =，V E 50,30==ο
α时，求电路输出电压d U 、输出电流d I 和换相重叠角
γ。
解：考虑L B 时，有：
()21.17cos 3/2/d d d B d d d U U U U X I I U E R
π=∂-∆∆==-
解方程组得：
()()()()
21.17cos 3/2394.366.744.64d B B d d U R U X E R X U V I A ππ=∂++=∆==
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
)30cos(γ+︒=0.752
换流重叠角
γ ＝ 41.28°－30°=11.28°
3-25. 三相桥式全控整流电路对反电动势及大电感负载供电，电源电压2220U V =，反电
动势200E V =，1R =Ω， ο
60=α，○1 不计漏感时求d U 、d I ；○2 当mH L B
1=时，计算d U 、d I 、γ，并分别画出d u 、VT i 波形。
（1）不计漏感：
输出电压平均值： 输出电流平均值： （2）当时
、、、 可得：
3.35γ=︒
22.34cos 2.34220cos60257.4d d U U U V α===⨯⨯︒=257.420057.41
d d U E I A R --===1B L mH =22.34cos d d U U U α=-∆3B
d d X U I π
∆=
d d U E
I R
-=
B B X L ω=22.34cos 32443B d B
U R X E
U V R X παπ+=
=+44d d U E
I A R -=
=(
)cos cos ααγ-+=
3-27. 某电路输出的电流波形为缺角正弦波，如图3-75所示，求该波形中三、五和七次电流谐波有效值及电流总畸变率。
解：(计算可能有误) 根据波形进行傅里叶分析
()()01
cos sin n n n i wt a a nwt b nwt ∞
==++∑
2200
11110sin 10sin 10sin 0222a wtdwt wtdwt wtdwt π
π
π
α
παπ
π
π
+
=
=
+
=⎰
⎰⎰
同理求积分易得：0n a =
()()()()20
1
10sin sin sin 1sin 1sin(1)5sin(1)51111n b wt nwtdwt
n n n n n n n n π
π
απαπααππ=
+++-+⎛⎫⎛⎫-=-+- ⎪ ⎪+-+-⎝⎭⎝⎭
⎰
则3b =
54b π=
78b π
=
则三次电流谐波有效值3I 1.46A ==
五次电流谐波有效值5I 0.49=
七次电流谐波有效值7I 0.24=
1
0.53THD ==
3-30. 单相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，1R =Ω，L =∞，0.5B L mH =，
2100U V =，当ο60,99==βV E 时求d U 、d I 和γ。
解：由题意可列出如下3个等式：
.()U U U U X I I U E R
-d 2d d B d d d M 09cos πβΔΔ2π＝－＝∕＝（－）∕
三式联立求解，得
[.()]49.?49.09U R U X E R X I -d 2B M B d π09cos πβ2π291V A ＝＋∕（＋）＝－（）＝－（）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2 =0.9107
7.52γ=︒
3-31. 三相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，Ω=1R ，∞=L ，mH L B 1=，
V U 2202=，当ο60,400==βV E 时求d U 、d I 和γ的值，并计算此时逆变回电网的有功
功率是多少？
解：、、、、 可得：
22.34cos d d U U U α=-∆3B
d d X U I π
∆=d d U E
I R
-=
B B X L ω=απβ=-22.34cos 3290.33B d B
U R X E
U V R X παπ+=
=-+109.7d d U E
I A R
-=
=()cos cos ααγ-+=
送回电网的有功功率：
1.9
8.90γ=︒2
31.85d d P EI I R W =-
=。