电力电子完整习题解答
电力电子技术课后习题答案(王兆安)
第一章电力电子器件1.1 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或者UAK >0且UGK>01.2 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。
1.3 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=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) Id2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) Id3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ1.4.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?解：额定电流IT(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) Im135.3294767.0≈≈IA, Id1≈0.2717Im1≈89.48Ab) Im2,90.2326741.0AI≈≈Id2AIm56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I1.5.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。
电力电子技术习题与解答
思考题与习题2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？答：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逆变，它是对应于整流的逆向过程。
2.2 单相半波可控整流电路中，如果：(1)晶闸管门极不加触发脉冲；(2)晶闸管内部短路；(3)晶闸管内部断开；试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。
答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同；（2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0；（3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。
2.3某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。
由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。
电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。
2.4某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。
解：设α=0，T 2被烧坏，如下图：2.5相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么?带大电感负载时，负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么?答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。
因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量 ,,21U U 和 ,,21I I ，负载上有功功率为 +++=22212P P P P d >d d d I U P =。
相控整流电路带大电感负载时，虽然U d 存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积等于负载有功功率。
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。
电力电子题库含答案
1．一型号为KP10-7的晶闸管，UTN = 700V IT(AV)= 10A 。
12．中间直流侧接有大电容滤波的逆变器是电压型逆变器，交流侧输出电压波形为矩形波。
3．晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是__均压______措施。
4．在SPWM的调制中，载波比是载波频率和调制波频率的比值。
5．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角。
6．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二次击穿。
7．三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150°。
8．三相全控桥电路有 6 只晶闸管，应采用宽脉冲或双窄脉冲才能保证电路工作正常。
电压连续时每个管导通120 度，每间隔60 度有一只晶闸管换流。
接在同一桥臂上两个晶闸管触发脉冲之间的相位差为180°。
9．型号为KP100-8的晶闸管其额定参数为：额定电压800 v，额定电流100 A 。
10．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为换相重叠角11．抑制过电压的方法之一是用_电容__吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
而为抑制器件的du/dt和di/dt，减小器件的开关损耗，可采用接入缓冲电路的办法。
12．在交-直-交变频电路中，中间直流环节用大电容滤波，则称之为电压型逆变器，若用大电感滤波，则为电流型逆变器。
13．锯齿波触发电路由脉冲形成环节、锯齿波的形成和脉冲移相环节、同步环节、双窄脉冲形成环节构成。
14．若输入相电压为U2，单相桥式电路的脉冲间隔= 180 ，晶闸管最大导通=maxθ180 ，晶闸管承受的最大电压Udm= 0.9U2 , 整流电压脉动次数m= ; 三相半波电路的脉冲间隔= 120 , 晶闸管最大导通=maxθ 150 ，晶闸管承受的最大电压Udm= 1.17U2 ,整流电压脉动次数m= ;15．GTO、GTR、MOSFET、IGBT分别表示：可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管16．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角大于30°时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二级管。
电力电子技术答案
电力电子技术答案电力电子技术习题解答习题一1、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？晶闸管关断的条件是什么，如何实现？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压（U AK >0），并在门极施加触发电流（U GK >0）。
要使晶闸管由导通转为关断，可利用外加反向电压或由外电路作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断2、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？答：这是由于晶闸管的阳极电流I A 没有达到晶闸管的擎住电流（I L ）就去掉了触发脉冲，这种情况下，晶闸管将自动返回阻断状态。
在具体电路中，由于阳极电流上升到擎住电流需要一定的时间（主要由外电路结构决定），所以门极触发信号需要保证一定的宽度。
3、图1-32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 各为多少？(f)图1-32 习题3附图解：（a ）011sin()()20.318322m da m m m I I I t d t I I πωωπππ===≈⎰2maII==额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则2157314()mI A=⨯=；平均值为：100mdaII Aπ==。
（b）12sin()()0.6366db m m mI I t d t I Iπωωππ==≈⎰bI=额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则157222()mI A=≈；平均值为：0.6366141.33()db mI I A=≈。
（c）313sin()()0.47752dc m m mI I t d t I Iππωωππ==≈⎰0.6342c mI I I==额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则157247.56()0.6342mI A=≈；平均值为：0.4775118.21()dc mI I A=≈。
第二章：电力电子习题解答
第二章：电力电子习题解答第二章 整流电路习题及思考题１．单相半波可控整流电路对电阻负载供电，R ＝20Ω，U ＝100V ，求当α＝0°和60°时的负载电流Id ，并画出u d 与i d 波形。
解：当α＝0°时： ）（V .U .U d 451004504502=⨯==）（A ./RU I dd 2522045===当α＝60°时： ）（A ..U .U d 753325014502=+⨯=）（A ..RU I dd 691207533===u d 与i d 的波形见：教材43页图2－1。
２．图2－9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：① 晶闸管承受的最大正反向电压为222U ；② 当负载为电阻或电感时其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
解：由图2－9图可以看出，在2U 正半周1VT 导通，负载电流由变压器次级上端流出，由中心抽头流入，当2U 负半周时2VT 导通，负载电流由B 次级下端流出由中心抽头流入，正负半周电流相等，但在铁芯中产生的磁势方向大小相等且方向相反，故变压器无直流磁化问题。
① 当1VT 导通时，在2u ＝22U 时，2VT 的阴极为22U ，而其阳极为－22U ，所以VT 承受的最大反压为222U 。
如果是阻感负载且电感是足够大时，当90=α，1VT 导通，2VT 的阴极电压为－22U 而其阳极电压为22，故其承受的最大正向电压为－222U 。
② 正半周1VT 导通，2U ud=，负半周2VT 导通2U u d =。
所以输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
３．单相桥式全控整流电路，V U 1002＝，负载中Ｒ＝Ω2，Ｌ值极大，当30时，要求：① 作出du ，di 和2i 的波形；② 求整流输出平均电压dU 、电流dI ，变压器二次电流有效值2I ；③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
电力电子课后习题详解
1-9 图 1-49 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 Id、电流有效值 I。
0
2 0
5
2 0
2
4
4
晶1闸-43管导电波形
答案：
a)
Ud＝－290.3（V） Id＝109.7（A）
γ＝8.90 P=31.85(W)
第 4 章 直流—直流（DC-DC）变换
4-2 在图 4-1（a）所示的降压斩波电路中，已知 E=200V，R=10Ω，L 值极大， Em=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=80(V) Io=5(A)
4-4 在图 4-4（a）所示的升压斩波电路中，已知 E=50V，R=20Ω，L 值和 C 值极 大，T=40μs，ton=25μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=133.3(V) Io=6.667(A)
4-6 分析图 4-10（a）所示的电流可逆斩波电路，并结合图 4-10（b）所示的波 形，绘制各阶段电流流通的路径并标明电流方向。
Id1 0.2717Im
I1 0.4767Im
b)
Id2 0.5434Im
I2 0.6741Im
c)
Id3=
1 4
Im
I3=
1 2
Im
1-10 一个 100A 的晶闸管，分别流过图 1-49（a）~（c）所示的波形的电流，若
不考虑安全裕量，各波形所允许的电流平均值是多少？相应的电流最大值 Im 是 多少？ 答案：
电力电子技术习题解答
壹第一章1 什么是电力电子技术？它有几个组成部分？答：电力电子技术是与电能处理相关的技术学科。
将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，称为电力电子技术，或电力电子学。
电力电子技术是一门融合了电力技术、电子技术和控制技术的交叉学科，包括电力电子器件、变流电路和控制技术三个主要组成部分。
3 电力电子技术的基础与核心分别是什么？答：电力电子技术的基础是电力电子器件，电力电子技术的核心是变流电路。
7 变流电路有哪几种形式？各自功能是什么？ 答：有四种形式：其各自的功能是（1）整流电路：将交流电能转换为直流电能。
（2）斩波电路：将一种直流电能转换成另一固定电压或可调电压的直流电。
（3）逆变电路：将直流电能转换为交流电能。
（4）调压电路或称交流变换电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能。
第二章7 晶闸管中通过的电流波形如图所示，求晶闸管电流的有效值、平均值及相应的正弦半波平均值和波形系数。
解：电流的有效值为()()()m m m m T I I I t d I I 3331032221223/20==⎪⎭⎫⎝⎛-==⎰ππωππ 电流平均值为：()()m m m AV T I I t d I I 3103221213/20=⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⎰ππωππ 则波形系数为：()33133'===m mAV T T f I I I I K 则对应的正弦半波平均值：根据有效值相等的原则，有()m AV T I I 3357.1'=，所以，()m m AV T I I I 368.057.133'=⨯= 第三章3-3 单相桥式全控整流电路，阻抗负载，V U 1002=，负载中Ω=2R ，L 值极大，当︒=30α时，要求：（1）画出d u 、2i i d 和的波形；（2）求整流输出平均电压d u 、电流d i 以及变压器二次电流有效值2I ；贰解：①由已知条件可知，该电路为大电感负载电路，所以其负载电流d i 连续且近似为一水平线，其d u 、d i 、2i 的波形如图所示：②整流输出电压平均值V)(7830cos 1009.0cos 9.02=︒⨯⨯==αU U d则输出电流平均值()A 392/78/===R U I d d ，（大电感时其两端电压平均值为0） 变压器二次电流有效值()A 392==d I I③在该电路中，晶闸管承受的最大正反向电压均为22U ，考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压为()V 8.28210022222=⨯=U ，取其额定电压为300V 。
- 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)。
4．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工 作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？
答： 晶闸管的门极参数 IGT、UGT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两 者会升高，故会引起题中所述现象。
夏天工作正常、冬天工作不正常的原因可能是电路提供的触发电流偏小，夏天勉强能触发，到冬天则 就不能满足对触发电流的要求了。冬天正常、夏天不正常的原因可能 是晶闸管的维持电流小，冬天勉强能 关断，到夏天不容易关断；或者，因所选用的晶闸管电压 偏低，到夏天管子转折电压与击穿电压值下降， 而造成硬开通或击穿。
VT6 U（-b） UT（-c）
VT6 U（-b）
UTc
9．图 2-18 中的锯齿波同步移相触发电路的同步环节采用 PNP 晶体管，RC 滤波网络的 移相角为 60º，求：
1）同步信号电 uTa 与对应的晶闸管阳极电压 ua 的相位关系。 2）确定同步变压器的连接组，同时列出晶闸管阳极电压和同步信号电压的对应关系表。 答：
5．型号为 KP100-3，维持电流 IH＝4mA 的晶闸管，使用在如图 1-38 电路中是否合理？ 为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）
(a)
(b)
(c)
答：
图 1-38 习题 5 图
（1）
Id
=
100 50 ×103
=
0.002A =
2mA <
IH
=
4mAபைடு நூலகம்
故不能维持导通
（2）
（3）
I 2 = 220 = 15.56...Id = I 2 /1.57 = 9.9 A > IH 10 2
(1) PNP 管 Ua UT a 同相位 (2) 主变为△/Y-5
故 BT 也选为△/Y-5。 考虑到滤波电路滞后 60°，因此 UTab 滞后 UAB90°，因此同步变压器连接组号为△ /Y-3
元件 阳极电压 同步电压
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
Ua
U（-c）
Ub
U（-a）
Uc
U（-b）
1）开关 S 闭合前，灯泡不亮；因为晶闸管门极没有正向门极电压，故晶闸管不能导通。 2）开关 S 闭合后灯泡亮；因为此时晶闸管门极加上了正向电压，而 U2 为交流电源，故只有当晶闸管 阳极承受正向电压时，晶闸管才导通，当晶闸管阳极电压为负时，不导通；但在电源为工频交流的情况下， 灯泡表现为始终亮。 3）开关 S 闭合一段时间后，再打开，灯泡不亮；因为当晶闸管阳极电压为负时，即使有正向的门极 电压，也会使晶闸管很快关断（晶闸管关断时间只有约 40us）；打开 S 后，即使晶闸管阳极承受正向电压， 但因为门极没有正向电压，故晶闸管也不导通。
第 1 章 习题
3．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图 1-37 所示
图 1-37
问：（1）开关 S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关 S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关 S 闭合 一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？
答： （1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。
21．IGBT 有哪些突出优点？ 答： IGBT 将 MOSFET 与 GTR 的优点集于一身，既有输入 阻抗高、速度快、热稳定性好、 电压驱动型，又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。
22．什么是 IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？ 答： IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是 duce/dt 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使 IGBT 的漏极电流不超 过额定电流，或增加控制极上所接电阻 RG 的数值，减小关断时的 duce/dt，以避免出现擎住 现象。
步信号，即U& Tb 。以下类推
T1
T2
T3
T4
T5
T6
Ua
--Uc
Ub
--Ua
Uc
-- Ub
UTb
--UTa UTc
--UTb UTa -- UTc
即：△/Y-3 同步变压器时，UTb UTc UTa 分接 Ua Ub-Uc △/Y-3 同步变压器时，-UTb -UTc -UTa 分接-Ua -Ub --Uc
第 2 章 习题
7．三相全控桥采用带滤波器的正弦波触发器，滤波滞后 60º，同步环节的晶体管采用 NPN 型硅管，主变压器连接组为△/Ｙ-5，同步变压器的连接组为△/Ｙ-3 和△/Ｙ-9，试求各 元件触发电路的同步电压，并列表表示。
答：
正弦波 NPN 管滞后120o ，滤波已有 60o ，故应选滞后U& a 60o 时信号作为U& a 的同
△/Y-3
元件 阳极电压 同步电压
△/Y-9
元件 阳极电压 同步电压
VT1 Ua UTb
VT1 Ua UT（-b）
VT2 U（-c） UT（-a）
VT2 U（-c）
UTa
VT3 Ub UTc
VT3 Ub UT（-c）
VT4 U（-a） UT（-b）
VT4 U（-a）
UTb
VT5 Uc UTa
VT5 Uc UT（-a）
而 UTM = 220 2 = 311V > UR
故不能正常工作
Id=150/1=150A>IH IT=Id=150A<1.57×100=157A 故能正常工作
16．说明 GTO 的关断原理。 答： 普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态，而 GTO 在导通后只能达到临界饱和，所 以 GTO 门极上加负向触发信号即可关断。
UTa
UT（-c）
UTb
UT（-a）
UTc
UT（-b）
10．三相全控桥的主回路直接由三相电源经进线电抗器直接连到晶闸管（可认为连接组 为 Y/Ｙ-12），同步变压器为△/Ｙ-1，△/Ｙ-7 连接组。触发器采用正弦波同步移相触发电路，
其中同步环节采用 NPN 晶体管，RC 滤波，滤波后相位滞后 30º，变流器要求能整流与逆变