电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)
No-9-2电力电子技术-ch1,2习题
解 晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入 正弦交流电源电压的峰值：1.414×220=311V； 取晶闸管的安全裕量为2， 则晶闸管额定电压不低于2×311＝622V。
6
题解1.5、1.6
1-5/6 图中阴影部分表示 流过晶闸管的电流波形， 其最大值为Im。试计算晶 闸管的电流平均值Id、有 效值IT及波形系数Kf； 若选用KP-100型晶闸 管，不考虑安全裕量。试 计算上述4种电流波形下 晶闸管能承受的平均电流 是多少?对应的电流最大 值Im各是多少?
R t E i (1 e L ) 15 103 R 0.5 t 50 (1 e 0.5 ) 100(1 et ) 15 103 0.5 et 0.99985
最后解得：
t 150 106 ＝150uS
5题解1.4ຫໍສະໝຸດ 1-4 在图b电路中，电源电压有效值为220v,问晶闸 管承受的正反向电压最高是多少？考虑安全裕量 为2，其额定电压应如何选取。
T
αmin
6
2 20 12.9 A
整流管（最大）？ αmin 续流管（最大）？ αmax
I DC 122.24
I D I T 12.9 A
122 .24
20
180 20 16.48A
21
S U 2 I 2 95.2718.3 1.7kVA
3 计算变压器容量 I 2 2 IT 18.3A I2max=？
1 求U2 min 30，U
U2
d
80V
Ud 80 95.27V 0.451 cos 0.451 cos30
2 计算各元件的电流有效值（最大）
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)+-U ce E R c R b u bQ i cu bei b i bu beU ce =0U ce ＞1Vi cu 0E c R cE c(I b )I b 4＞I b 3＞I b 2＞I b 1截止区放大区饱和区(a)(b)(c)I b =0解：30)1(=β取Ω=⎪⎭⎫⎝⎛===-=-=====-=-==8.2603.05.855.110603.03009.1809.1811.12000.1b b bS b b b bes b b CSbs C CES C CSCES R R i i ODF R R U U i Ai i A R U E ，i U β时W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809.18)2(=⨯===⎪⎭⎫ ⎝⎛==β强制电流增益8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。
如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。
解：E，U S DS=接地设A R U E R U E S DS S DS 202211=-+-（1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R202.033.05.2=-+-E E V E 2.5= A I A I D D 11,921==AI I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I>（2）5.021==S S R R205.035.05.2=-+-E E 75.7=EA I A I D D 5.9,5.1021==AI I D D 112=-漏极电流差，21D D I I>补充题：①IGBT 的SOA 构成？答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。
电力电子技术课后习题全部答案
电力电子技术
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？
答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为
Ud＝0.9U2cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)
Id＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)
I2＝Id＝9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为： U2＝100 ＝141.4（V）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id∕ ＝6.36（A）
②Ud、Id、IdT和IVT0×cos60°＝117（V）
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相同时，对于电阻负载：（0~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VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α ~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u2。
南航电力电子技术.习题课.课后习题详解丁道宏PPT课件
选晶闸IT管 a v 2定 A,UR额 R M10V 00
14
题2-3：
• 如图所示具有变压器中心抽头的单相双半波可 控整流电路，请画出α=45º时电阻性负载及大 电感负载下，输出电压ud和SCR承受的电压uT 波形
15
1个T导通时，另一个承受的电压？
2个T都截止，承受的电压？
电阻负载
u2
ud id iT1 iT2
min11.23
额并计算变压器次级容 量。
的变1化 1 .23 ~1 范 8 0 围 18 0，取 ma x 18 ， 0m in0
， 取 m i1 n .2 1 3 m a6 x.8 6
13
晶闸管承受最 正大 反值 2 间 U2为 电压
晶闸管流过IT 电 流 2有 Id效2 值 U Rd
当U2<0,续流二极管导通, Ud＝0
1.414U2
U d 2 1 2 U 2 si td n t 2 12 U 2 co t s2 U 2 • 1 c 2os 12
U d 2 1 2 U 2 si td n t 2 12 U 2 co t s2 U 2 • 1 c 2os
17
电阻负载
u2
ud id iT1 iT2 UT1
UT2
在电感负载
18
Any Question ?
19
习题2-6
• 单相桥式全控整流电路大电感负载，已知 U2=100V，R=10Ω，α=45°
• （1）负载端不接续流二极管D，计算输出整 流电压、电流平均值及晶闸管电流有效值
• （2）负载端接续流二极管D，计算输出整流 电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管电流 有效值。画出ud、id、iT、iD及变压器次级电流 i2的波形。
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII补充题：SOA 的构成？答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。
1) 集电极最大允许电流I eM2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM3) 最大允许漏极电流I DM8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。
R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。
如果U CES =1.0V 和U BES =1.5V 。
求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。
c截止区饱和区(a)(b)(c)解：30)1(=β取Ω=⎪⎭⎫⎝⎛===-=-=====-=-==8.2603.05.855.110603.03009.1809.1811.12000.1b b bS b b b bes b b CSbs C CES C CSCES R R i i ODF R R U U i Ai i A R U E ，i U β时W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809.18)2(=⨯===⎪⎭⎫⎝⎛==β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。
如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。
解：E ，U S DS=接地设A R U E R U E S DS S DS 202211=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.033.05.2=-+-E E V E 2.5=A I A I D D 11,921==A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I >（2）5.021==S S R R 205.035.05.2=-+-E E 75.7=EA I A I D D 5.9,5.1021==A I I D D 112=-漏极电流差，21D D I I >补充题：①IGBT 的SOA 构成？答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。
《电力电子技术》课后答案完整版
GTO电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强。电流关断增益很小,关断时门极负脉
冲电流大,开关速度低,驱动功率大,
驱动电路复杂,开关频率低。
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。通态电阻大,通态损耗大,电流容量
d I ,并画出d u与d i波形。
解: ︒=0α时,在电源电压2u的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2u的负半周期,负载电感L释放能量,晶闸管继续导通。因此,在电源电压2u的一个
周期里,以下方程均成立:
t U dt
di L
d
ωsin 22=考虑到初始条件:当0=t ω时0=d i可解方程得:
αα+两个等效晶体管过饱和而导通;121<
αα+不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点
图1-43晶闸管导电波形
不同:1多元并联集成结构使每个GTO元阴极面积很小,门极和阴极间的距离大为缩短,2P区的横向电阻很小,显著减小了横向压降效应,从而使从门极抽出较大的电流成为可能;
对于电感负载;~(απα+期问,单相全波电路中1VT导逼,单相全控桥电路中1VT、4VT导通,输出电压均与电源电压2U相等;2~(απαπ++期间,单相全波电路中2VT导通,单相全控桥电路中2VT、3VT导通,输出波形等于2U -。
可见,两者的输出电压相同,加到同样的负载上时,则输出电流也相同。
2.3单相桥式全控整流电路,V U 1002=,负载中Ω=20R ,L值极大,当︒=30α时,要求:①作出d u、
电力电子习题及答案
电力电子技术课后题答案第一章1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
答案1.2 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。
若采用高频电力变换器对荧光灯供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3～5倍、可节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。
电力电子技术课后习题答案
m
第四章 直流-直流变换技术
4-1 答：主要元器件有开关元件、电容器、电感器和快恢复二极管。基本原理是利用对电感的定时地间隙储能及 释放，实现电能的转移和变换。
2-2 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管处于正向偏置电压时，给门极施加足够功率的触发电压；当晶闸管处于 导通状态时只要将导通的电流减小到小于维持电流，或者直接施加反向电压就可。 2-3 答： 1)
IdVT
IT ( AV )
2)
IdVT
4
IVT
1
i dt
2 4 0
相电压之间通过 VT3 及短路的 VT1 发生短路，从而又烧毁 VT3。
ww
3-12 答：设α=30º 1）单相半波：IdVT=Id=30A，IVT=kf*IdVT=1.606﹡30=48.2A。 2）单相桥式：IdVT=Id/2=15A，IVT=kf*IdVT=1.606﹡15=24.1A。 上述两题均可采用式 3-7（根号中的 sinα应为 sin2α）计算 Kf 3) 提示：三相半波电阻性负载时需要先推出一个晶闸管流过电流（1/3 周期）的有效值计算式和平均值计算 式，获得波形系数 Kf，然后根据一个晶闸管流过电流平均值（是负载电流的 1/3）计算有效值。
da
1/2
后 答
w.
3-11 答：一个晶闸管不能导通时，会导致输出波形缺波头。例如 VT1 不导通，则 输出将直接从
uCb 降为 0。一个晶闸管短路问题将十分严重，例如 VT
w.
uab,uac 的波头将失去，此处
VT3 时，会导致
1 短路，当触发
案 网
1）由 Ud 0.9U 2
1 cos 得: Ud=0.9*220(1+0.866)/2=184.7V 2
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补充题：SOA 的构成答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。
1) 集电极最大允许电流I eM2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B 功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM 3) 最大允许漏极电流I DM8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。
R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。
如果U CES =和U BES =。
求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。
c截止区饱和区(a)(b)(c)解：30)1(=β取Ω=⎪⎭⎫ ⎝⎛===-=-=====-=-==8.2603.05.855.110603.03009.1809.18110.12000.1b b bS b b bbes bb CSbs CCES C CSCES R R i i ODF R R U U i A i i A R U E ，i U β时W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809.18)2(=⨯===⎪⎭⎫⎝⎛==β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=，另一个是U DS2=3V 。
如用串联源极电阻（a ）R S1=Ω，R S2=Ω及（b ）R S1=R S2=Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。
解：E ，US DS=接地设A R U E R U E S DS S DS 202211=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.033.05.2=-+-E E V E 2.5=A I A I D D 11,921==A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I >（2）5.021==S S R R 205.035.05.2=-+-E E 75.7=EA I A I D D 5.9,5.1021==A I I D D 112=-漏极电流差，21D D I I >补充题：①IGBT 的SOA 构成答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。
由于IGBT 含有GTR 的特性，在某些情况下也会出现二次击穿的问题。
②何为掣住效应，有何措施避免答：当集电极电流在到一定程度，R b 上的压降使NPN 晶体管导通，从而进入正反馈状态而失去控制作用，成为晶闸管状态，这就是所谓掣住效应或栓锁效应。
针对掣住效应的原因，有两种措施：①在关断时，IGBT 由导通转为截止，受到重加集电极电压上升率的限制。
过大的电压上升率会引起掣住效应。
措施：仔细设计缓冲电路，降低集电极电压上升率tu d d 。
②在导通期间，负载发生短路，IGBT 的集电极电流急剧增大，如不加限制，就可能进入掣住状态。
措施：设计保护检测电路，检测集电极电压，若其升高，则减小U GE ，抬高U CE ，从而降低I C 。
③拖尾现象如何产生答：IGBT 有两种载流子参与导电，少数载流子需要复合时间IGBT 的开关速度就变慢了。
同时，在关断时不能用加反向电压强迫少数载流子加快复合来缩短开关时间，少数载流子消失由少子寿命决定，这就出现IGBT 特有的关断时电流拖尾现象。
9-1降压式变换器电路如图，输入电压为27V ±10%，输出电压为15V ，最大输出功率为120W ，最小输出功率为10W 。
若工作频率为30kHz ，求（1）占空度变化范围；（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值；（3）当输出纹波电压ΔU 0=100mV 时滤波电容值；（4）电感临界连续电流为4A 时电感量，及最小输出时的占空度；（5）如线圈电阻为Ω，在最低输入电压，最大功率输出时最大占空度和效率。
解：（1）iU U D 0=%7.61~%5.50:%5.501.12715%7.61%902715max 0min min 0max 的范围D U U D U U D i i =⨯===⨯==（2）00I U P =，00U P I =A U P I A U P I 67.03215108151200min min 00max max 0=======A I I G 32min 0==)1(2D D LTU I i G -=0min0min 0min(1)2(1)(1)22i Oo U TD D L I U D D U D D fI fI -=--==()min 0min33(1)21510.5050.1851022301030.1856o U D I H mH--=⨯-==⨯⨯⨯⨯=（3）Ci U Lf D D U C ∆-=28)1(Ci i iU Lf U U U U U ∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20081，%11027max ⨯=i i U U 取FmFμ6.550556.0101001030101856.08%11027151153623==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯-=-- （4）A I G 4= )1(2D D LTU I i G -=G i I D TD U L 2)1(-=，maxmin i U U D D =取mH031.030421.12715115=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=时A I W P 32,1000==，3.249.027min =⨯=i U()2max 0min 0411D I I U U G i +=()0max 0024U U I U I D i G -=()()0823.0153.2423.2410031.0103015328433000=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-U U L TU U I i i287.0=D（5）Ω=2.0R ，V U i 3.249.027=⨯=，W P 1200=，A I 8151200==68.03.2482.01500=⨯+=+=i U RI U D%4.9082.0120120200=⨯+=+=损P P P y9-2升压式变换器另外两种接法如图9-2(a)，晶体管工作在工关状态，电感电流连续，占空度为D ，求10U U 。
i t解：Q 导通时，ON L T iL t i L Ui 1111d d ∆==11L UiT i ON=∆Q 关断时，OFFL T iL t i LU Ui ∆==-d d 0OFF T LU Ui i 02-=∆i1max ×N1=i2max ×(N1+N2)I1min ×N1=i2×(N1+N2)12112N N N i i +=∆∆又 ()221211N N N L L +=可得：DDN N D N D D N N D D N N N U U i -•+-=-+=+-+=112111)1(21111210解法2： （磁通平衡，伏秒面积相等） Qon 时， 0111onT i on i U U dt DT N N ∆Φ==⎰Qoff 时，012121()(1)Toffo i off o i U U U U dt D T N N N N -∆Φ=-=-++⎰on off ∆Φ=∆ΦQ112(1)i o iU U U DT D T N N N -=-+ 12112()(1)11o i i o i U U N N DU N D U N N D U N N D-+=-+∴=-升压式变换器另外两种接法如图9-2(b)，晶体管工作在工关状态，电感电流连续，占空度为D ，求10U U 。
解：Q 导通时，ON L T iL t i L Ui 1111d d ∆==11L UiT i ON=∆Q 关断时，OFFL T iL t i LU Ui ∆==-d d 0OFF T LU Ui i 02-=∆i1max ×(N1+N2)=i2max ×N1i1×(N1+N2)=i2×N1且221(12)21L L L L L += 即得：11121o i U N DU N N D=•++-9-3升压式变换器等效电路如图9-13，输入电压27V ±10%，输出电压45V ，输出功率750W ，假定效率95%，若电感和晶体管导附加等效电阻Ω，（1）求最大占空度；（2）如要求输出60V ，是否可能为什么解：V U i 7.297.227max =+=V U i 3.249.027min =⨯=A U P Ii i 5.323.24%95750min 0=⨯==ηmin max i U D 对应，DRI Ui U i--=10的情况：455.3205.03.2410max ⨯-=-=-U RI Ui D i496.0max =D时V U 600=，605.3205.03.24601⨯-=-=-i RI Ui D1%2.62622.0<==D∴可能输出60V9-5单端反激变换器采用如图9-5所示电路，两个晶体管同时开关。
问该电路与图9-15有何异同，比较两个电路的特点。
如果题图9-5所示电路为正激式，如果输出电容改为图9-22(a)的滤波电路，请与图9-22电路比较各有什么异同。
答：与图9-15相比 相同点：均能输出稳定电压U 0，均可作开压变换器。
不同点：图9-15通过增加Ii ，使Pi 增大，补偿输入功率稳定U 0，而9-5则通过大电感变压器稳定U 0。
与图9-22(a)相比相同点：Q 1Q 2开通时工作情况与图9-22(a)Q 通时工作情况相同。
不同点：9-22(a)通过复位线圈N 3使磁通复位，而9-5通过D 将能量返回电源使磁通复位。
9-7 推挽电路（9-23(a)）输出接桥式整流成为一个直流-直流变换器，如要求输出电压24V ，负载电阻为R=Ω，晶体管和二极管通态压降分别为和1V ，匝比n=N 1/N 2=。
求：（1）平均输入电流Ii （2）效率；（3）晶体管平均电流； （4）晶体管峰值电流； （5）晶体管有效值电流；（6）晶体管承受的峰值电压，忽略变压器损耗。
图9-23 推挽功率电路解：（1）输出电流：A I 604.0240==A nI Ii 304.0245.00=⨯==（2）V U U U D o 261*22422=+=+=V V U N N U 52265.012121=⋅==V V V U U U Q i 2.532.1521=+=+=输出功率：W R U P O O 14404.02422=== 输入功率：W I U P i i i 159630*2.53===%23.9015961440%100==⨯=i o P P η（3）A Ii I Q 15302121=⨯==（4）A I QP 30=（5）A Ii I Q 2.21302121=⨯==有效值 （6）V U U U Ui U U U Uce Q i Q i i 2.1052.12.53*22)(1=-=-=-+=+=补充题：理想BOOST 变换器如图，输入电压ui=120V ±20%，输出电压为270V ，输出功率为30W~300W ，工作频率为150kHz ，电感电流连续。