2015春四川大学《电力电子技术》在线作业及答案二
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。
电力电子技术课后习题全部答案
电力电子技术答案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。
2-2.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：uAK>0且uGK>0。
2-3. 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。
2-4图2-27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=I1=b) Id2=I2=c) Id3=I3=2-5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I d1、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) Im1A, Im2Id2c) Im3=2I=314 Id3=2-6 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和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。
电力电子技术课后习题全部答案
a) Im1 A, Id1 0.2717Im1 89.48A
b) Im2 Id2
c)Im3=2I=314Id3=
2-6 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 和 ，由普通晶阐管的分析可得， 是器件临界导通的条件。 两个等效晶体管过饱和而导通； 不能维持饱和导通而关断。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下：
3-5．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=30时，要求：作出ud、id和i2的波形；
1求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；
2考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①ud、id和i2的波形如下图：
故晶闸管的额定电压为：UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）
晶闸管的额定电流为：IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-6.晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-11所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当=60时求流过器件电流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。
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不同：l)GTO在设计时 较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；2)GTO导通时 的更接近于l，普通晶闸管 ，而GTO则为 ，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
电力电子技术习题+参考答案
一、选择题1. 电力电子技术的主要研究对象是什么？A. 电力系统B. 电子电路C. 功率半导体器件及其应用D. 电力设备和控制系统答案：C2. 以下哪种器件不属于电力电子器件？A. 晶闸管B. MOSFETC. 晶体管D. 线圈答案：D3. 在电力电子技术中，以下哪个不是一种电力变换方式？A. 电压变换B. 电流变换C. 频率变换D. 波形变换答案：D4. 下列哪种电力电子变换器可以实现直流电压的升降？A. 逆变器B. 整流器C. 直流变换器D. 交交变频器答案：C5. 电力电子技术中的“开关频率”指的是什么？A. 电路中电流的频率B. 电路中电压的频率C. 功率开关动作的频率D. 输出电压或电流的频率答案：C二、填空题1. 电力电子技术是利用_________对电能进行_________的技术。
答案：功率半导体器件；高效变换2. 电力电子技术中常用的功率半导体器件有_________、_________和_________。
答案：晶闸管；MOSFET；GTO3. 电力电子技术中的“硬开关”和“软开关”技术主要针对_________。
答案：开关过程三、判断题1. 电力电子技术只应用于工业领域，与日常生活无关。
（）答案：错误2. 电力电子技术中的整流器可以将交流电转换为直流电。
（）答案：正确3. 电力电子技术中的逆变器只能将直流电转换为交流电。
（）答案：错误4. 电力电子技术中的变频器可以实现交流电的频率变换。
（）答案：正确四、简答题1. 简述电力电子技术在电力系统中的应用。
答案：电力电子技术在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：- 交流-直流变换：如太阳能光伏发电、风力发电等新能源的并网；- 直流-直流变换：如电动汽车充电、电力电子设备供电等；- 交流-交流变换：如变频调速、电力电子补偿等。
2. 简述电力电子技术中的功率半导体器件的特点。
答案：电力电子技术中的功率半导体器件具有以下特点：- 高开关速度：能够快速实现电路的通断；- 高导通电压：能够在高电压下工作；- 高导通电流：能够在大电流下工作；- 高功率密度：能够在有限的体积内实现高功率输出。
《电力电子技术》练习题及参考答案
《电力电子技术》练习题一、填空题(每空1分，共５０分)1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。
2、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________。
3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM________U BO。
4、电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于________，设U2为相电压有效值。
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差________。
6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值________。
7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施。
8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有________二种方式。
9、抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在________的上、下二个开关元件之间进行。
11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变________的幅值。
12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。
13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。
14、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为______。
16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较______的规化值。
17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用_____标定。
18、晶闸管的导通条件是：晶闸管______和阴极间施加正向电压，并在______和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
电力电子技术课后答案2
第二章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电,Z =20mH,U 2=100V ,求当︒=0α时和︒60时的负载电流Id,并画出Ud 与Id 波形。
解:︒=0α时,在电源电压U2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U2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U2的一个周期里,以下方程均成立:t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当0=t ω时id=0可解方程：）－（＝t cos 1LU22Id ωω ⎰∏∏=20)(d t cos 1LU2221Id t ωωω）－（)(51.22U22A L==ω Ud 与Id 的波形如下图：当a=︒60时,在U2的正半周期︒60~︒180期间, 晶闸管导通使电惑L 储能,电感L 储藏的能量在U2负半周期︒180~︒300期间释放,因此在U2的一个周期中︒60~︒300期间，以下微分方程成立：t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当︒=60t ω时id=0可解方程得：id=)cos 2122t dt U ω－（ 其平均值为Id=⎰∏∏=-∏35322)25.11L2U 2)()cos 21(221A t d t L U （＝ωωωω 此时Ud 与id 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2U2;(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侧绕组中,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2U2.②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;(O~)期间无晶闸管导通,输出电压为0;(~)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U2相等;( ~+)期间均无晶闸管导通,输出电压为0;( + ~2)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.对于电感负载;( ~+)期问,单相全波电路中VTl 导逼,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;( + ~2+)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，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》第二阶段在线作业(自测)
试题1．第1题单选题下列哪种功能不是变流的功能____。
A、有源逆变B、交流调压C、变压器降压D、直流斩波标准答案：C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：2．第2题单选题变流器工作在逆变状态时，控制角α必须在____。
A、0°-90°B、30°-120°C、60°-150°D、90°-150°标准答案：D您的答案：D题目分数：3此题得分：3.0批注：3．第3题单选题比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是____。
A、GTOB、GTRC、MOSFET标准答案：C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：4．第4题单选题若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是____。
A、增大三角波幅度B、增大三角波频率C、增大正弦调制波频率D、增大正弦调制波幅度标准答案：C您的答案：C题目分数：3此题得分：3.0批注：5．第5题单选题直流斩波电路是一种____变换电路。
A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC标准答案：B您的答案：B题目分数：3此题得分：3.0批注：6．第6题单选题下列半导体器件中属于电流型控制器件的是____。
A、GTRB、MOSFETC、IGBT标准答案：A您的答案：A题目分数：3此题得分：3.0批注：7．第7题多选题改变频率的电路称为变频电路，变频电路有____和____电路两种形式，前者又称为直接变换，后者也称为间接变换。
A、交交变频电路B、交直交变频电路C、交直变频电路D、直交直变频电路标准答案：A,B您的答案：A,B题目分数：6此题得分：6.0批注：8．第8题多选题在下列全控器件中, 属于电压控制型的器件是____。
A、P-MOSFETB、GTOC、GTRD、IGBT标准答案：A,D您的答案：A,D题目分数：6此题得分：6.0批注：9．第9题多选题下列全控器件中，属于电流控制型的器件是____。
电力电子技术 第2章 习题及答案
第2章习题（2）第1部分：填空题1. GTO的多元结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
2. GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。
3. GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅,导通时管压降增大。
4. GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值I GM之比称为电流关断增益, 该值一般很小，只有5 左右，这是GTO的一个主要缺点。
5. GTR导通的条件是：集电极承受正电压（NPN型）且基极施加驱动电流。
6. 在电力电子电路中GTR工作在开关状态, 在开关过程中，在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区。
7. 电力MOSFET导通的条件是：漏源极间加正电源且在栅源极间加正电压U GS，且大于开启电压。
8. 电力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止区、前者的饱和区对应后者的放大区、前者的非饱和区对应后者的放大区。
9.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。
10.IGBT是由MOSFET 和GTR 两类器件取长补短结合而成的复合器件。
11.IGBT导通的条件是：集射极间加正电源且u GE大于开启电压U GE(th)。
12. IGBT的输出特性分为三个区域，分别是：阻断区、有源区和饱和区。
IGBT的开关过程，是在阻断区和饱和区之间切换。
13.IGCT由IGBT 和GTO 两类器件结合而成的复合器件，目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO 在大功率场合的位置。
14.将多个电力电子器件封装在一个模块中，称为功率模块。
15.与单管器件相比，功率模块的优点是：可缩小装置体积、减小线路电感。
16.功率集成电路将功率器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上。
17.功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口。
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2015春四川大学《电力电子技术》在线作业及满分答案二
一、单项选择题。
本大题共29个小题，每小题 2.0 分，共58.0分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 器件在高频工作情况下，电力电子器件的损耗主要是（）损耗。
( C )
A. 导通
B. 关断
C. 开关
2. 把直流变换为直流的电路叫做（）电路。
( C )
A. 整流
B. 逆变
C. 斩波
D. 交流电力控制
3. 二极管阳极和阴极间加反向电压，其处于（）状态。
( C )
A. 导通
B. 开关
C. 截止
4. 晶闸管阳极加正向电压，门极加触发信号，其处于（）状态。
( A )
A. 导通
B. 开关
C. 截止
5. 对已经触发导通的晶闸管，如果阳极电流减小到维持电流以下，晶闸管是（）状态。
( C )
A. 导通
B. 开关
C. 截止
6. 晶闸管的额定电流是（）。
( A )
A. 正向通态电流平均值
B. 正向通态电流有效值
7. 当流过IGBT的电流较大时，其通态电阻具有（）温度系数。
( A )
A. 正
B. 负
C. 零
8. GTO是（）驱动型器件。
( A )
A. 电流
B. 电压
C. 电荷
9. 单相全波可控整流电路带阻感负载时，晶闸管的移相范围为（）。
( A )
A. 900
B. 1200
C. 1500
D. 1800
10. 单相桥式全控整流电路带阻感负载时，输出电压波形脉动频率为（）。
( C )
A. 1/2电源频率
B. 电源频率
C. 两倍电源频率
D. 三倍电源频率
11. 单相桥式可控整流电路带反电动势大电感负载，输出电压波形为（）。
( A )
A. 与阻性负载时相同
B. 与感性负载时相同
C. E
D. 0
12. 单相桥式全控整流电路带反电动势大电感负载，与带大电感负载比较，输出电压（）。
( C )
A. 增大
B. 减小
C. 不变
13. 三相半波可控整流电路带阻性负载，晶闸管的移相范围为（）。
( C )
A. 900
B. 1200
C. 1500
D. 1800
14. 三相可控整流电路中，α=00定义在（）。
( C )
A. 电源相电压过零点处
B. 电源线电压过零点处
C. 电源相电压过零点后300处
D. 电源线电压过零点后300处
15. 三相半波可控整流电路带阻性负载，输出电流连续的条件是（）。
( B )
A. α=00
B. α≤300
C. α≤600
D. α≤900
16. 三相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电压波形脉动频率为（）。
( D )
A. 1/2电源频率
B. 电源频率
C. 两倍电源频率
D. 三倍电源频率
17. 三相桥式全控整流电路带阻性负载，共阳极组处于导通的晶闸管是（）。
( B )
A. 相电压最高相所在的晶闸管
B. 相电压最低相所在的晶闸管
C. 相电压为中间值所在相的晶闸管
18. 三相桥式全控整流电路带阻性负载，输出电压波形连续的条件是（）。
( C )
A. α=00
B. α≤300
C. α≤600
D. α≤900
19. 三相桥式全控整流电路带感性负载，晶闸管的移相范围是（）。
( B )
A. 600
B. 900
C. 1200
D. 1800
20. 相控整流电路实现有源逆变的条件是，直流侧必须有直流电源，其方向与晶闸管导通方向一致，晶闸管触发角为（）。
( B )
A. α=00
B. α≤600
C. α≤900
D. α≥900
21. 单相交流调压电路带阻感负载，触发角α的移相范围为（）。
( D )
A. 600
B. 1200
C. 1800
D. φ□1800
22. 电流型逆变电路中，交流侧输出电流波形为（）。
( B )
A. 正弦波
B. 矩形波
C. 直线
23.
( D )
A. A
B. B
C. C
D. D
24.
A. A
B. B
C. C
D. D
25.
( B )
A. A
B. B
C. C
D. D
26.
( B )
A. A
B. B
C. C
D. D
27.
( B )
A. A
B. B
C. C
D. D
28.
( )
A. A
B. B
C. C
D. D
29.
( C )
A. A
B. B
C. C
D. D
二、多项选择题。
本大题共8个小题，每小题 4.0 分，共32.0分。
在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。
1. 电力二极管的工作特性有（）。
( AD )
A. 正向导通
B. 正向阻断
C. 反向导通
D. 反向截止
2. 晶闸管的特点有（）。
A. 半控型器件
B. 电压驱动型
C. 工作频率不高
D. 导通电阻较小
3. 在下列整流电路，不能实现有源逆变的是（）。
( ABC )
A. 单相半波可控整流电路
B. 单相桥式半控整流电路
C. 三相半波可控整流电路
D. 三相桥式全控整流电路
4. 变压器漏抗对整流电路的影响有（）。
( ACD )
A. 使输出电压波形畸变
B. 增大输出直流电压
C. 使换相过程复杂
D. 电压变化率增大
5. 下列电路中，有可能发生失控的是（）。
( BD )
A. 单相桥式全控整流电路
B. 单相桥式半控整流电路
C. 单相桥式半控整流电路带续流二极管
D. 三相桥式半控整流电路
6. 有源逆变失败的原因可能有（）。
( ABCD )
A. 触发电路工作不可靠
B. 交流电源故障
C. 换相裕量不足
D. 晶闸管故障
7. 传统的抑制电网侧电流谐波的技术有（）。
( ACD )
A. 整流装置输入侧装滤波器
B. 减小整流相数
C. 电网侧投入无功补偿装置
D. 整流装置工作在触发角较小的状态
8. 影响换相重叠角的因素有（）。
( ACD )
A. 输出负载电流
B. 电源电压
C. 变压器漏抗大小
D. 晶闸管触发角
三、判断题。
本大题共5个小题，每小题 2.0 分，共10.0分。
1. 三相半波可控整流电路，晶闸管可能承受的最大电压是电源相电压幅值。
（）(错误)
2. 三相交流调压电路中，相电压过零点为晶闸管触发角的起始点。
（）
(正确)
3. 电网换流方式可适用于无源逆变电路。
（） (错误)
4. 导致开关损坏的原因可能有过流、过压或驱动电路故障等。
（）
(正确)
5. 由于功率二极管有电导调制效应，所以其可以流过较大电流。
（） (正确)。