电力电子复习及答案

第一章

文档仅供学习参考，请无作他用。注释：许多高校（Eg：嘉应

学院）考试出题，题库。

填空题：

1.电力电子器件一般工作在开关状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为通态损耗，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。

3.电力电子器件组成的系统，一般由主电路、驱动电路、控制电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。

4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件、复合型器件三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为单向导通。

6.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。

7.肖特基二极管的开关损耗小于快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为正向有触发则导通、反向截止。

9.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大于I H。

10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM小于Ubo。

11.逆导晶闸管是将二极管与晶闸管反并联（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12.GTO的阴极和门极在器件内并联结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

13.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。

14.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饱和区。

15.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。

16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而略有下降，开关速度低于电力MOSFET 。

17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。

18.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电流驱动和电压驱动两类。

19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是负脉冲。

20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是使基极驱动电流不进入放大区和饱和区。

21.抑制过电压的方法之一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于小功率装置的保护。

22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管，以便与功率晶体管

的开关时间相配合。

23.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是静态均压措施，给每只管子并联RC支路是动态均流措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用先串后并的方法。

24.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有负温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有正温度系数。

25.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管，属于全控型器件的是GTO GTR IGBT MOSFET；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET，属于双极型器件的有GTR 电力二极管晶闸管GTO，属于复合型电力电子器件得有IGBT；在可控的器件中，容量最大的是GTO，工作频率最高的是IGBT，属于电压驱动的是IGBT 电力MOSFET，属于电流驱动的是GTO GTR。

1.应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示，试说明其中各个电路的作用？

主电路：实现系统的

系统功能。

保护电路：防止电路

的电压或电流过冲

对系统的破坏。

驱动电路：将信息电子电路传来的信号按照控制目标的要求，转换成使电力电子器件开通或关断的信号。此信号加在器件的控制端和公共端之间，对半控型器件只需要提供开通信号

2.GTR的安全工作区是如何定义的？如题图1-33所示，GTR带电感性负载时，如果不接二极管VD会产生什么问题？有了二极管VD是否还要加缓冲电路呢？

当GTR的集电极电压升高至前面所述的击穿电压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，既一次击穿。当电流I增大到某个临界点是会突然急剧上升，同时伴随这电压的陡然下降，既是二次击穿。将不同基极电流下的二次击穿的临界点连接起来，就构成了二次击穿临界线，临界线上的点反映了二次击穿功率Psb。GTR工作时不仅不能超过最高电压Ucem 、集电极最大电流Icm和最大耗散功率Pcm，也

不能超过二次击穿临界线。GTR的安全工作区就是指这些限制条件规定下的区域。

3.流经晶闸管的电流波形如题图1－41所示。试计算电流波形的平均值、有效值。若取安全裕量为2，问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？

4.题图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。

第二章

填空题：

1.电阻负载的特点是电压与电流成正比，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸

管控制角α的最大移相范围是[0，π]。

2.阻感负载的特点是流过电感的电流不能发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是180度，其承受的最大正反向电压均为根号2倍的U2，续流二极管承受的最大反向电压为根号2倍的U2（设U2为相电压有效值）。

3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为180度，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2分之根号2倍的U2和根号2倍的U2；带阻感负载时，α角移相范围为90度，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为根号2倍的U2和根号2倍的U2；

4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ =π-α-δ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ =0度。

5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控制整流电路的波形基本相同，只是后者适用于低输出电压的场合。

8.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压；这种电路 α 角的移相范围是120度，u d波形连续得条件是a小于等于60度。

9.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值减小。

12.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压ud 的谐波幅值随 α 的增大而减小。

13.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I＝根号三分之二Id ，交流侧电流中所含次谐波次数为6k加减1，其整流输出电压中所含的谐波次数为6k。

16.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路，当控制角0< α < π /2 时，电路工作在整流状态； π /2< α < π 时，电路工作在逆变状态。

17.在整流电路中，能够实现有源逆变的有单相全控、三相桥式全控整流电路等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于交流电路直接侧的平均电压和要求晶闸管的控制角a大于二分之π。

18.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组平行的直线，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高，随 α 的增加，进入断续区的电流变化很小也可引起很大的转速变化。

19.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作电动运行，电动机正转，正组桥工作在整流状态；当其处于第四象限时，电动机做发电运行，电动机反转，正组桥工作在逆变状态。

简答题：

1.单相桥式全控整流电路、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？