电力电子技术 第2至第8章作业 答案

电力电子技术 第2至第8章作业 答案
电力电子技术 第2至第8章作业 答案

2至第8章作业

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?

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。

3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断?

答: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。

4. 图1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。

π

ππ4π4π25π4a)b)c)图1-43

图1 晶闸管导电波形

7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件?

答:(1)触发信号应有足够的功率。

(2)触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

第3章整流电路

1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,L=20mH,U2=100V,求当α=0°和60°时的负载电流I d,并画出u d与i d波形。

2.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出u d、i d、和i2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I2;

③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,当a=30°时,要求:

①作出u d、i d和i2的波形;

②求整流输出平均电压U d、电流I d,变压器二次侧电流有效值I2;

③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

5.单相全控桥,反电动势阻感负载,R=1Ω,L=∞,E=40V,U2=100V,L B=0.5mH,当a=60°时求U d、I d与g 的数值,并画出整流电压u d的波形。

6.单相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的晶闸管移相范围分别是多少?

答:单相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180 °,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。

7. 在三相半波整流电路中,如果a相的触发脉冲消失,试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d的波形。

8.三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当a=60°时,要求:

①画出u d、i d和i VT1的波形;

②计算U d、I d、I dT和I VT。

9.在三相桥式全控整流电路中,电阻负载,如果有一个晶闸管不能导通,此时的整流电压u d波形如何?如果有一个晶闸管被击穿而短路,其他晶闸管受什么影响?

10.三相桥式全控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当a=60°时,要求:

①画出u d、i d和i VT1的波形;

②计算U d、I d、I dT和I VT。

11.三相全控桥,反电动势阻感负载,E=200V,R=1Ω,L=∞,U2=220V,a=60°,当①L B=0和②L B=1mH情况下分别求U d、I d的值,后者还应求g 并分别作出u d与i T的波形。

12.三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的晶闸管移相范围分别是多少?

答:三相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120°,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。

13.三相桥式全控整流电路,其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?其中幅值最大的是哪一次?变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?其中主要的是哪几次?

答:三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k(k=1、2、3……)次的谐波,其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k1(k=1、2、3……)次的谐波,其中主要的是5、7次谐波。

14.三相桥式全控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当a=60°时,要求:(1)计算U d、I d、I dT和I VT;(2)i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27;(3)输入功率因数。

15.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么?

答:条件有二:

(1)直流侧要有电动势,其极性须和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流电路直流侧的平均电压;

(2)要求晶闸管的控制角α>π/2,使Ud为负值。

16.什么是逆变失败?如何防止逆变失败?

答:逆变运行时,一旦发生换流失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联,由于逆变电路内阻很小,形成很大的短路电流,称为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变失败的方法有:采用精确可靠的触发电路,使用性能良好的晶闸管,保证交流电源的质量,留出充足的换向裕量角β等。

第4章逆变电路

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侧接电网,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.换流方式各有那几种?各有什么特点?

答:换流方式有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,直流侧是电压源的称为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。

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仅是改变直流电流的流通路径,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极管的作用是什么?

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。

5.为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?

答: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极管。

第5章直流-直流变流电路

1. 介绍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ton,由电源E向L、R、M供电,在此期间,uo=E。然后使V关断一段时间toff,此时电感L通过二极管VD向R和M供电,uo=0。一个周期内的平均电压

。输出电压小于电源电压,起到降压的作用。

2. 介绍升压斩波电路工作原理

3.在降压斩波电路中,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。

E M

L R

E M

u O

i O

+

-

4.在下图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。

M

L R

E M

u O

i O

+

-

5.在升压斩波电路中,已知E=50V,L值和C值极大,R=10Ω,采用脉宽调制控制方式,当T=40μs,t on=20μs时,计算输出电压平均值U o,输出电流平均值I o。

第6章 交流-交流变流电路

1.一单相交流调压器,电源为工频220V ,阻感串联作为负载,其中R =0.5Ω,L =2mH 。试求:①开通角α的变化范围;②负载电流的最大有效值;③最大输出功率及此时电源侧的功率因数;④当α=2

时,晶闸管电流有效值,晶闸管导通角和电源侧功率因数。

2. 一调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=0时输出功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。

第7章 PWM控制技术

1.介绍PWM控制的基本原理。

答:PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理

2. 单极性和双极性PWM调制有什么区别?三相桥式PWM型逆变电路中,输出相电压(输出端相对于直流电源中点的电压)和线电压SPWM波形各有几种电平?

3.什么是异步调制?什么是同步调制?两者各有何特点?分段同步调制有什么优点?

答:载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中,通常保持载波频率fc 固定不变,因而当信号波频率fr变化时,载波比N是变化的。

载波比N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段,每个频段的载波比一定,不同频段采用不同的载波比。其优点主要是,在高频段采用较低的载波比,使载波频率不致过高,可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比,以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。

4. 根据对输出电压平均值进行控制的方法不同,直流斩波电路可有哪三种控制方式?并简述其控制原理。

答:第一种调制方式为:保持开关周期不变,改变开关导通时间t on称为脉宽调制。简称“PWM”调制。第二种调制方式为:保持开关导通时间t on不变,改变开关周期,称为频率调制。简称为“PFM”调制。第三种调制方式为:同时改变周期T与导通时间t on。使占空比改变,称为混合调制。

5. PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种?

解:PWM逆变电路的常用控制方法有两种,一是计算法;二是调制法。其中调制法又可分为两种,一是异步调制法;二是同步调制法。

第8章软开关技术

1.软开关电路可以分为哪几类?

答:根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态,可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类;根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路,零开关PWM电路和零转换PWM电路。

2.在移相全桥零电压开关PWM电路中,如果没有谐振电感L r,电路的工作状态将发生哪些变化,哪些开关仍是软开关,哪些开关将成为硬开关?

答: 如果没有谐振电感L r,电路中的电容C S1,C S2与电感L仍可构成谐振电路,而电容C S3,C S4将无法与Lr构成谐振回路,这样,S3、S4将变为硬开关,S1、S2仍为软开关。

3.在零电压转换PWM电路中,辅助开关S1和二极管VD1是软开关还是硬开关,为什么?答:在S1开通时,u S1不等于零;在S1关断时,其上电流也不为零,因此S1为硬开关。由于电感L r的存在,S1开通时的电流上升率受到限制,降低了S1的开通损耗。由于电感L r的存在,使VD1的电流逐步下降到零,自然关断,因此VD1为软开关。

电力电子技术知识点

(供学生平时课程学习、复习用,●为重点) 第一章绪论 1.电力电子技术:信息电子技术----信息处理,包括:模拟电子技术、数字电子技术 电力电子技术----电力的变换与控制 2. ●电力电子技术是实现电能转换和控制,能进行电压电流的变换、频率的变换及相 数的变换。 第二章电力电子器件 1.电力电子器件分类:不可控器件:电力二极管 可控器件:全控器件----门极可关断晶闸管GTO电力晶体管GTR 场效应管电力PMOSFET绝缘栅双极晶体管IGBT及其他器件 ☆半控器件----晶闸管●阳极A阴极K 门极G 2.晶闸管 1)●导通:当晶闸管承受正向电压时,仅在门极有触电电流的情况晶闸管才能开通。 ●关断:外加电压和外电路作用是流过晶闸管的电流降到接近于零 ●导通条件:晶闸管承受正向阳极电压,并在门极施加触发电流 ●维持导通条件:阳极电流大于维持电流 当晶闸管承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。 当晶闸管承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才会开通。 当晶闸管导通,门极失去作用。 ●主要参数:额定电压、额定电流的计算,元件选择 第三章 ●整流电路 1.电路分类:单相----单相半波可控整流电路单相整流电路、桥式(全控、半控)、单相全波可控整流电路单相桥式(全控、半控)整流电路 三相----半波、●桥式(●全控、半控) 2.负载:电阻、电感、●电感+电阻、电容、●反电势 3.电路结构不同、负载不同●输出波形不同●电压计算公式不同

单相电路 1.●变压器的作用:变压、隔离、抑制高次谐波(三相、原副边星/三角形接法) 2.●不同负载下,整流输出电压波形特点 1)电阻电压、电流波形相同 2)电感电压电流不相同、电流不连续,存在续流问题 3)反电势停止导电角 3.●二极管的续流作用 1)防止整流输出电压下降 2)防止失控 4.●保持电流连续●串续流电抗器,●计算公式 5.电压、电流波形绘制,电压、电流参数计算公式 三相电路 1.共阴极接法、共阳极接法 2.触发角ā的确定 3.宽脉冲、双窄脉冲 4.●电压、电流波形绘制●电压、电流参数计算公式 5.变压器漏抗对整流电流的影响●换相重叠角产生原因计算方法 6.整流电路的谐波和功率因数 ●逆变电路 1.●逆变条件●电路极性●逆变波形 2.●逆变失败原因器件触发电路交流电源换向裕量 3.●防止逆变失败的措施 4.●最小逆变角的确定 触发电路 1.●触发电路组成 2.工作原理 3.触发电路定相 第四章逆变电路

电力电子技术(第二版)第6章答案

第六章谐振开关电路与电力公害抑制 1.开关器件有几种功率损耗? 答: 开通损耗、关断损耗、通态损耗、断态损耗;还有驱动损耗。 2.谐振开关工作的特点是什么? 答: 谐振开关电路在开关过程引入谐振过程,使器件在开通前电压先下降到0,或在关断前电流先降到0,这样就可以消除开关过程中的电压电流重叠,使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。 3.试分析谐振开关电路的优缺点。 答: 谐振开关技术可以使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。但也带来一些负面影响:谐振电压峰值很高,要求器件耐压必须提高;谐振电流有效值很大,电路中存在大量的无功功率的交换,造成电路道通损耗加大;谐振周期随输入电压,负载变化而改变,因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。 4.何谓软开关模式和硬开关模式? 答:采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路,这种技术被称为软开关技术。谐振开关技术是以谐振辅助换流方式来解决开关损耗问题的,提高了器件的开关频率,减小了装置的体积,提高了效率。谐振开关模式也称为软开关模式。非谐振开关模式也称为硬开关模式。 5.简述零电流开关谐振电路的工作原理。

答: 零电流开关谐振电路中,谐振电容r C 与二极管VD 并联,而谐振电感r L 与开关管串联。在0T 时刻以前,开关管VT 处于关断状态,输出滤波电感f L 与二极管VD 构成续流通道,流过负载电流0I 。谐振电感r L 中的电感为0,谐振电容r C 电压也为0。零电流开关谐振电路工作原理见书中214页 6. 简述零电压开关谐振电路的工作原理。 答:零电压开关谐振电路工作原理见书中215页。 7.软开关PWM 的含义是什么? 答:在逆变器和直流输入电源之间加入谐振电路,当谐振电路工作时,逆变器的端电压在零和直流输入电源电压之间振荡,从而实现逆变器上开关管的零电压关断。 8.说明谐波对电网的危害有那几个方面,并说明抑制谐波的常规对策是什么。 答:谐波对公用电网的危害大致有: ⑴对供电网络的影响。 ⑵使供电线路和用电设备的热损耗增加。它对供电线路,电力变压器,电力电容器和电机均有影响。 ⑶对继电保护和自动装置的影响。 ⑷对通信线路产生干扰。 ⑸对用电设备的影响。 ⑹对产品质量的影响。 ⑺谐波对计量仪表的影响。

(完整版)电力电子技术第7章复习题答案

第7章 PWM控制技术复习题 第1部分:填空题 1.PWM控制的理论基础是面积等效原理,即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。 2.根据“面积等效原理”,SPWM控制用一组等幅不等宽的脉冲(宽度按正弦规律变化)来等效一个正弦波。 3.PWM控制就是对脉冲的__宽度____进行调制的技术;直流斩波电路得到的PWM波是等效_直流___波形,SPWM控制得到的是等效_正弦___波形。 4.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称__单极性___控制方式,PWM波形在正负极性间变化的控制方式称__双极性______控制方式,三相桥式PWM型逆变电路采用__双极性______控制方式。 5.SPWM波形的控制方法:改变调制信号u r的幅值可改变基波幅值;改变调制信号u r的频率可改变基波频率; 6.得到PWM波形的方法一般有两种,即_调制法__和_计算法_,实际中主要采用_调制法_。 7.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式可分为_同步调制__和_异步调制__。一般为综合两种方法的优点,在低频输出时采用_异步调制_方法,在高频输出时采用_同步调制_方法。 8.在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断,这种生成SPWM波形的方法称_自然采样法___,实际应用中,采用_规则采样法______来代替上述方法,在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。 9.正弦波调制的三相PWM逆变电路,在调制度α为最大值1时,直流电压利用率为__0.866____,采用_梯形____波作为调制信号,可以有效地提高直流电压利用率,但是会为电路引入__低次谐波_____。 10.PWM逆变电路多重化联结方式有_变压器方式______和_电抗器方式____,二重化后,谐波地最低频率在____2__ωc附近。 11.从电路输出的合成方式来看,多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用__串联___多重方式;电流型逆变电路多采用_并联____多重方式。 12.PWM跟踪控制法有__滞环比较______方式、_三角波比较_____方式和_定时比较_______方式三种方式;三种方式中,高次谐波含量较多的是_滞环比较_____方式,用于对谐波和噪声要求严格的场合的是_三角波比较____方式。 第2部分:简答题 1.试说明PWM控制的基本原理。

电力电子技术(第二版)第2章答案

第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答 2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路,电感性负载,电阻为5Ω,电感为0.2H ,电源电压2U 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,并指出其电压定额。 解:由直流输出电压平均值d U 的关系式: 2 cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ,故得: A R I U d d 50510=?== 可以求得控制角α为: 01220 45.0502145.02cos 2≈-??=-=U U d α 则α=90°。 所以,晶闸管的电流有效值求得, ()A I I I t d I I d d d d VT 52 1222212==-=-==?ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为:A I I d VD R 66.82=+=π απ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,晶闸管的额定电压为 ()()V U U M TN 933~6223113~23~2=?== 续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,续流二极管的额定电压为 ()()V U U M TN 933~6223113~23~2=?==

2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示,问该变压器是否存在直流磁化问题。试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少?当负载是电阻或者电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。 解:因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组内电流的方向相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题。 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 2VT 为例。当1VT 导通时,晶闸管2VT 通过1VT 与2个变 压器二次绕组并联,所以2VT 承受的最大电压为222U 。 (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相同时, 对于电阻负载: (α~0)期间无晶闸管导通,输出电压为0;(πα~)期间,单相全波电路中VT1导通,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;(παπ+~)期间,均无晶闸管导通,输出电压为0; (παπ2~+)期间,单相全波电路中2VT 导通,单相全控桥电路中2VT 、 3VT 导通,输出电压等于2u -。 对于电感负载: (απα+~)期间,单相全波电路中VT1导通,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;(απαπ++2~)期间,单

电力电子技术第2章-习题-答案

第2章电力电子器件课后复习题 第1部分:填空题 1. 电力电子器件是直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。 2. 主电路是在电气设备或电力系统中,直接承担电能变换或控制任务的电路。 3. 电力电子器件一般工作在开关状态。 4. 电力电子器件组成的系统,一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成, 由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加保护电路。 5. 按照器件能够被控制的程度,电力电子器件可分为以下三类:不可控器件、半控型器件 和全控型器件。 6.按照驱动电路信号的性质,电力电子器件可分为以下分为两类:电流驱动型和电压驱动型。 7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。其 反向恢复时间较长,一般在5μs以上。 10.快恢复二极管简称快速二极管,其反向恢复时间较短,一般在5μs以下。 11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10~40ns之间。 12.晶闸管的基本工作特性可概括为:承受反向电压时,不论是否触发,晶闸管都不会导 通;承受正向电压时,仅在门极正确触发情况下,晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通, 门极就失去控制作用。要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。 13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时,一般取 为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。 14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管刚从断态转入通态并移除 触发信号后,能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的称为2~4 倍。 15.晶闸管的派生器件有:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10微秒左右。 高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。 17.双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 18.逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。 19. 光控晶闸管又称光触发晶闸管,是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触 发保证了主电路与控制电路之间的绝缘,且可避免电磁干扰的影响。

电力电子技术第四版课后题答案第八章

电力电子技术第四版课后题答案第八章 第8章组合变流电路 1. 什么是组合变流电路? 答:组合变流电路是将某几种基本的变流电路(AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC)组合起来,以实现一定新功能的变流电路。 2. 试阐明图8-1间接交流变流电路的工作原理,并说明该电路有何局限性。 答:间接交流变流电路是先将交流电整流为直流电,在将直流电逆变为交流电,图8-1所示的是不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路。该电路中整流部分采用的是不可控整流,它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变,只能由电源向直流电路输送功率,而不能由直流电路向电源反馈电力,这是它的一个局限。图中逆变电路的能量是可以双向流动的,若负载能量反馈到中间直流电路,导致电容电压升高。由于该能量无法反馈回交流电源,故电容只能承担少量的反馈能量,这是它的另一个局限。 3. 试分析图8-2间接交流变流电路的工作原理,并说明其局限性。答:图8-2是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路,它是在图8-1的基础上,在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时,使V0导通,把从负载反馈的能量消耗在R0上。其局限性是当负

载为交流电动机,并且要求电动机频繁快速加减速时,电路中消耗的能量较多,能耗电阻R0也需要较大功率,反馈的能量都消耗在电阻上,不能得到利用。 4. 试说明图8-3间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。答:图8-3为利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路,它增加了一套变流电路,使其工作于有源逆变状态。当负载回馈能量时,中间直流电压上升,使不可控整流电路停止工作,可控变流器工作于有源逆变状态,中间直流电压极性不变,而电流反向,通过可控变流器将电能反馈回电网。 5. 何为双PWM电路?其优点是什么? 答:双PWM电路中,整流电路和逆变电路都采用PWM控制,可以使电路的输入输出电流均为正弦波,输入功率因数高,中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时,可工作在电动运行状态,也可工作在再生制动状态;通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转,因此,可实现电动机四象限运行 6. 什么是变频调速系统的恒压频比控制? 答:即对变频器的电压和频率的比率进行控制,使该比率保持恒定。这样可维持电动机气隙磁通为额定值,使电动机不会因为频率变化而导致磁饱和和造成励磁电流增大,引起功率因数和效率的降低。 7. 何为UPS?试说明图8-11所示UPS系统的工作原理。 答:UPS是指当交流输入电源发生异常或断电时,还能继续向负载供电,并能保证供电质量,使负载供电不受影响的装置,即不间断电源。

电力电子技术第6章-习题-答案

第6章交流—交流变换电路课后复习题及答案 第1部分:填空题 1.改变频率的电路称为变频电路,变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式,前者又称为直接变频电路,后者也称为间接变频电路。 2.单相调压电路带电阻负载,其导通控制角α的移相范围为0~180O,随 α 的增大,U o 减小,功率因数λ减小。 3.单相交流调压电路带阻感负载,当控制角α<?(?=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间 越来越短 ,VT2的导通时间越来越长。 4.根据三相联接形式的不同,三相交流调压电路具有多种形式,TCR属于支路控制三角形联结方式,TCR的控制角 α 的移相范围为90°~ 180°,线电流中所含谐波的次数为 k。 6= ±k ,2,1 ,1 5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是:该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等。 第2部分:简答题 1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别?二者各运用于什么样的负载?为什么? 答:在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,可以方便地调节输出电压的有效值,这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期数和断态周期数的比,可以方便地调节输出功率的平均值,这种电路称为交流调功电路。 交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动,也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制,像电炉温度这样的控制对象,其时间常数往往很大,没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制,只要以周波数为单位进行控制就足够了。 2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。 答:交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开,但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的,其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率,通常也没有明确的控制周期,而只是根据需要控制电路的开通和断开。另外,交流电力电子开关的控制频度通常比交流调功电路低得多。 4. 交交变频电路的主要特点和不足是什么?其主要用途是什么? 答:交交变频电路的主要特点是: 只用一次变流效率较高;可方便实现四象限工作,低频输出时的特性接近正弦波。 交交变频电路的主要不足是: 接线复杂,如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低;输出功率因数较低;输入电流谐波含量大,频谱复杂。 主要用途:500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路,如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。

电力电子技术 第2至第8章作业 答案

第2至第8章作业 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? 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。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断? 答: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。 4. 图1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 晶闸管导电波形

7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 答:(1)触发信号应有足够的功率。 (2)触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,L=20mH,U2=100V,求当α=0°和60°时的负载电流I d,并画出u d与i d波形。

2.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出u d、i d、和i2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I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,当a=30°时,要求: ①作出u d、i d和i2的波形; ②求整流输出平均电压U d、电流I d,变压器二次侧电流有效值I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

电力电子技术课后题答案

0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术;它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会(IEEE)的电力电子学会对电力电子技术的定义为:“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具,实现对电能的高效能变换和控制的一门技术,它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类:相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看,电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为:集成电晶闸管及其应用;自关断器件及其应用;功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用:大功率整流器。自关断器件及其应用:各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用:功率集成电路(PIC),智能功率模块(IPM)器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征:电力电子器件以半控型晶闸管为主,变流电路一般 为相控型,控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征:电力电子器件以全控型器件为主,变流电路采用脉宽 调制型,控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件:器件性能优化,新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类,电力电子器件分哪几类? 按可控性分类,电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下: 1)普通二极管,反向恢复时间在5us以上。 2)快恢复二极管,反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者在100ns 以下,甚至达到20~30ns,多用于高频整流和逆变电路中。 3)肖特基二极管,反向恢复时间为10~40ns。 1-3.在哪些情况下,晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压; 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。

电力电子技术第二章总结

2016 电力电子技术 作业:第二章总结 班级:XXXXXX学号:XXXXXXX姓名:XXXXXX

第二章电力电子器件总结 1.概述 不可控器件——电力二极管(Power Diode) GPD FRD SBD 半控型器件——晶闸管(Thyristor) FST TRIAC LTT 典型全控型器件GTO GTR MOSFET IGBT 其他新型电力电子器件MCT SIT SITH IGCT 功率集成电路与集成电力电子模块HVIC SPIC IPM 1.1相关概念 主电路(Main Power Circuit):在电气设备或电力系统中,直接承担电能的变换或控制任务的电路? 电力电子器件(Power Electronic Device)是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件? 1.2特点 电功率大,一般都远大于处理信息的电子器件? 一般都工作在开关状态? 由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路(主要对控制信号进行放大)? 功率损耗大,工作时一般都需要安装散热器? 通态损耗,断态损耗,开关损耗(开通损耗关断损耗) 开关频率较高时,可能成为器件功率损耗的主要因素? 电力电子器件在实际应用中的系统组成 一般是由控制电路?驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统? 关键词电力电子系统电气隔离检测电路保护电路三个端子 1.3电力电子器件的分类 按能够被控制电路信号控制的程度不同可分为半控型器件(开通可控,关断不可控) 全控型器件(开通,关断都可控) 不可控器件(开通,关断都不可控) 按照驱动信号的性质不同可分为电流驱动型电压驱动型 按照驱动信号的波形(电力二极管除外)不同可分为脉冲触发型电平控制型 按照载流子参与导电的情况不同可分为单极型器件(由一种载流子参与导电) 双极型器件(由电子和空穴两种载流子参与导电)复合型器件(由单极型器件和双极型器件集成混合而成,也称混合型器件) 关键词控制的程度驱动信号的性质?波形载流子参与导电的情况工作原理基本特性主要参数2不可控器件——电力二极管(Power Diode) 2.1结构与工作原理 电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的? PN节(PN junction):采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结? N型半导体(N为Negative的字头,由于电子带负电荷而得此名):即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体? P型半导体(P为Positive的字头,由于空穴带正电而得此名):即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体? 正向电流IF :当PN结外加正向电压(正向偏置)时,在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流? 反向截止状态:当PN结外加反向电压时(反向偏置)时,反向偏置的PN结表现为高阻态,几乎没有电流流过的状态? 反向击穿:PN结具有一定的反向耐压能力,但当施加的反向电压过大,反向电流将会急剧增大,破坏PN 结反向偏置为截止的工作状态?雪崩击穿齐纳击穿(可以恢复) 热击穿(不可恢复) P-i-N结构

电力电子技术第二版张兴课后习题问题详解

一、简答题 2.1 晶闸管串入如图所示的电路,试分析开关闭合和关断时电压表的读数。 题2.1图 在晶闸管有触发脉冲的情况下,S开关闭合,电压表读数接近输入直流电压;当S开关断开时,由于电压表内阻很大,即使晶闸管有出发脉冲,但是流过晶闸管电流低于擎住电流,晶闸管关断,电压表读数近似为0(管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值)。 2.2 试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比,有何不同。 电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率;通常工作在开关状态;需要专门的驱动电路来控制;需要缓冲和保护电路。 2.3 试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。 电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断;电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通,通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。 2.4 普通二极管从零偏置转为正向偏置时,会出现电压过冲,请解释原因。 导致电压过冲的原因有两个:阻性机制和感性机制。阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降,管压降随之降低,因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降,最后稳定在U F。感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降,d i/d t 越大,峰值电压U FP 越高。 2.5 试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低,且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。 若流过 PN 结的电流较小,二极管的电阻主要是低掺杂 N-区的欧姆电阻,阻值较高且为常数,因而其管压降随正向电流的上升而增加;当流过 PN 结的电流较大时,注入并积累在低掺杂 N-区的少子空穴浓度将增大,为了维持半导体电中性条件,其多子浓度也相应大幅度增加,导致其电阻率明显下降,即电导率大大增加,该现象称为电导调制效应。 2.6 比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。从减小反向过冲电压的角度出发,应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管? 肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短,通流能力比普通二极管小。从减少反向过冲电压的角度出发,应选择恢复特性软的二极管。

电力电子技术第八章第九章部分课后知识题目解析(南航)

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 eM 2) 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 DM 8-5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 .1809.18110 .12000.1b b bS b b b bes b b CS bs C CES C CS CES 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=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 202 2 11=-+- (1)时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.03 3.05.2=-+-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 205.03 5.05.2=-+-E E 75.7=E A I A I D D 5.9,5.1021==

《电力电子技术第二版》习题答案

《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UA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IA减小,IA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IH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。 (b) 因为A V I A 2010200=Ω =, KP100的电流额定值为100A ,裕量达5倍,太大了。 (c)因为A V I A 1501150=Ω= ,大于额定值,所以不合理。 1.9 图题1.9中实线部分表示流过晶闸管的电流波形,其最大值均为I m ,试计算各图的电流平均值.电流有效值和波形系数。 解:图(a): I T(A V)=π 21?πωω0)(sin t td I m =πm I IT =?πωωπ02)()sin (21t d t I m =2 m I

电力电子技术第2章习题-答案

班级姓名学号 第2/9章电力电子器件课后复习题 第1部分:填空题 1. 电力电子器件是直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。 2. 主电路是在电气设备或电力系统中,直接承担电能变换或控制任务的电路。 3. 电力电子器件一般工作在开关状态。 4. 电力电子器件组成的系统,一般由控制电路、驱动电路、主电路三 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。 5. 按照器件能够被控制的程度,电力电子器件可分为以下三类:不可控器件、 半控型器件和全控型器件。 6.按照驱动电路信号的性质,电力电子器件可分为以下分为两类:电流驱动型和电压驱动型。 7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。 8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的

整流电路。其反向恢复时间较长,一般在5s以上。 10.快恢复二极管简称快速二极管,其反向恢复时间较短,一般在5s以下。 11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10~40ns之间。 12.晶闸管的基本工作特性可概括为:承受反向电压时,不论是否触发,晶 闸管都不会导通;承受正向电压时,仅在门极正确触发情况下,晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通, 门极就失去控制作用。要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。 13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选 用时,一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。 14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管刚从断态转 入通态并移除触发信号后,能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的称为2~4 倍。 15.晶闸管的派生器件有:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。 16. 普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10 微秒左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。17. 双向晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

电力电子技术第2至第8章作业答案

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第2至第8章作业 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? 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。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断? 答: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。 4. 图1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I1、I2、I3。 ππ π 4 π 4 π 2 5π 4 a)b)c) 图1-43 图1 晶闸管导电波形

7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 答:(1)触发信号应有足够的功率。 (2)触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,L=20mH,U2=100V,求当α=0°和60°时的负载电流I d,并画出u d与i d波形。

2.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出u d、i d、和i2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I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第7章习题答案

第7章思考题与习题 7.1 开关电源与线性稳压电源相比有何优缺点? 答:(1)功耗小、效率高。开关管中的开关器件交替地工作在导通—截止和截止--导通的开关状态,转换速度快,这使得开关管的功耗很小,电源的效率可以大幅度提高,可达90%~95%。 (2)体积小、重量轻。 ①开关电源效率高,损耗小,则可以省去较大体积的散热器; ②隔离变压用的高频变压器取代工频变压器,可大大减小体积,降低重量; ③因为开关频率高,输出滤波电容的容量和体积可大为减小。 (3)稳压范围宽。开关电源的输出电压是由占空比来调节,输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿,这样在工频电网电压变化较大时,它仍能保证有较稳定的输出电压。 (4)电路形式灵活多样,设计者可以发挥各种类型电路的特长,设计出能满足不同应用场合的开关电源。 缺点为:存在开关噪声干扰。 7.2 功率因数校正电路的作用是什么?有哪些校正方法?其基本原理是什么? 答:功率因数校正电路的作用是抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法有:无源校正和有源校正。 无源校正的基本原理是:在主电路中串入无源LC滤波器。 有源校正的基本原理是:在传统的整流电路中加入有源开关,通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化,从而获得接近正弦波的输入电流和接近1的功率因数。 7.3 UPS有何作用?它由几部分组成,各部分的功能是什么? 答:UPS电源装置在保证不间断供电的同时,还能提供稳压,稳频和波形失真度极小的高质量正弦波电源。 后备式UPS由充电器﹑蓄电池、逆变器、交流稳压器、转换开关等部分组成。各部分的功能:当市电存在时,逆变器不工作,市电经交流稳压器稳压后,通过转换开关向负载供电,同时充电器工作,对蓄电池组浮充电。市电掉电时,逆变器工作,将蓄电池供给的直流电压变换成稳压,稳频的交流电压。转换开关同时断开市电通路,持通逆变器,继续向负载供电。

电力电子技术最新版配套习题答案详解第2章

目录 第1章电力电子器件 (1) 第2章整流电路 (4) 第3章直流斩波电路 (20) 第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26) 第5章逆变电路 (31) 第6章PWM控制技术 (35) 第7章软开关技术 (40) 第8章组合变流电路 (42)

第2章 整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,L =20mH ,U 2=100V ,求当α=0?和60?时的负载电流I d ,并画出u d 与i d 波形。 解:α=0?时,在电源电压u 2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u 2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u 2的一个周期里,以下方程均成立: t U t i L ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件:当ωt =0时i d =0可解方程得: )cos 1(22 d t L U i ωω-= ? -= π ωωωπ 20 2 d )(d )cos 1(221t t L U I = L U ω2 2=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图: 当α=60°时,在u 2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u 2负半周期180?~300?期间释放,因此在u 2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立: t U t i L ωsin 2d d 2d = 考虑初始条件:当ωt =60?时i d =0可解方程得: )cos 2 1 (22d t L U i ωω-= 其平均值为

)(d )cos 2 1 (2213 53 2d t t L U I ωωωπ ππ -= ?= L U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图: 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晶闸管承受的最大反向电压为222U ;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相同。 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的问题。 因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组内电流的方向相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题。 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VT 2为例。当VT 1导通时,晶闸管VT 2通过VT 1与2个变压器二次绕组并联,所以VT 2承受的最大电压为222U 。 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 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VT 1导通,单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通,输出电压均与电源电压u 2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VT 2导通,单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通,输出电压等于- u 2。 对于电感负载:(α ~ π+α)期间,单相全波电路中VT 1导通,单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通,输出电压均与电源电压u 2相等;(π+α ~ 2π+α)期间,单相全波电路中VT 2导通,单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通,输出波形等于- u 2。 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。 3.单相桥式全控整流电路,U 2=100V ,负载中R =2Ω,L 值极大,当α=30°时,

电力电子技术 第2至第8章作业 答案

第 2至第8章作业 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? 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。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断? 答: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。 4. 图1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。 π ππ4π4π25π4a)b)c)图1-43 图1 晶闸管导电波形

7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件? 答:(1)触发信号应有足够的功率。 (2)触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,L=20mH,U2=100V,求当α=0°和60°时的负载电流I d,并画出u d与i d波形。

2.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出u d、i d、和i2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I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,当a=30°时,要求: ①作出u d、i d和i2的波形; ②求整流输出平均电压U d、电流I d,变压器二次侧电流有效值I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

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