(华北电力大学版)电力电子技术课后习题答案

电力电子技术习题集

标 * 的习题是课本上没有的，作为习题的扩展

习题一

* 试说明什么是电导调制效应及其作用。

答：当PN 结通过正向大电流时，大量空穴被注入基区（通常是N 型材料），基区的空穴浓度（少子）大幅度增加，这些载流子来不及和基区的电子中和就到达负极。为了维持基区半导体的电中性，基区的多子（电子）浓度也要相应大幅度增加。这就意味着，在大注入的条件下原始基片的电阻率实际上大大地下降了，也就是电导率大大增加了。这种现象被称为基区的电导调制效应。

电导调制效应使半导体器件的通态压降降低，通态损耗下降；但是会带来反向恢复问题，使关断时间延长，相应也增加了开关损耗。 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？晶闸管由导通变为关断

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）。

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。 * 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其阳极电流I A 大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流I H 。

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。

3. 图1-30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 各位多少？

(e)(f)

图1-30 习题1-4附图

解：（a ）m m m m 0

I 1

1

I sin()()2I 0.3185I 22da I t d t π

ωωπ

ππ

=

=

==?

m

I

2

a

I==

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则

m

I314

0.5

a

I

A

==；平均值I da为：m

I

100

da

I A

π

==

（b）

m m m

12

I sin()()I0.6369I

db

I t d t

π

ωω

ππ

===

?

b

I==

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A

，则

m

I222

b

A

==；平均值I db

为：

m

0.6369I141.4

db

I A

==

（c）

m m m

3

13

I sin()()I0.4777I

2

dc

I t d t

π

π

ωω

ππ

===

?

m

0.6343I

c

I==

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则

m

I247.5

0.6343

c

I

A

==；平均值

I dc为：

m

0.4777I118

dc

I A

==

（d）m

m m m

3

3I

113

I sin()()I0.2388I

2224

dd

I t d t

π

π

ωω

πππ

====

?

m

0.4486I

d

I==

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则

m

I350

0.4486

d

I

A

==；平均值I dd

为：0.2388*35090.7

dd

I A

==

（e）4

m m m

11

I()I0.125I

224

de

I d t

ππ

ω

ππ

===

?

m

0.3536I

e

I=

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则

m

I444

0.3536

e

I

A

==：

平均值I de为：0.125*44455.5

de

I A

==

（f）4

m m m

11

I()I0.25I

4

df

I d t

ππ

ω

ππ

===

?

m

0.5I

f

I=

额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A，则：

m

I314

0.5

f

I

A

==

平均值I de为：0.25*31478.5

df

I A

==

* 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E =50V ；L =0.5H ；R =0.5?; I L =50mA （擎住电流）。

图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图

解：晶闸管可靠导通的条件是：必须保证当阳极电流上升到大于擎住电流之后才能撤掉触发脉冲。当晶闸管导通时有下式成立： di

E L

Ri dt

=+ 解之得：(1)R t L E

i e R

-=-

可靠导通条件为：0.05L i I >=

解得：0.50.5500.05(1)(1)0.5

R

t t L E e e R --<-=-

即 4100

ln

51000.05

t e s ->=-

500t us >

也即触发脉冲宽度至少要500μs

4. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以？

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α1和α2，由普通晶闸管得分析可得，α1＋α2＝1是器件临界导通的条件。α1＋α2>1两个晶体管饱和导通；α1＋α2<1不能维持饱和导通而关断。 GTO 能关断，而普通晶闸管不能是因为GTO 在结构和工艺上有以下几点不同：

A 多元集成结构使每个GTO 元的阴极面积很小，门极和阴极的距离缩短，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

B GTO 导通时α1＋α2更接近1，晶闸管α1＋α2>1.15，而GTO 则为α1＋α2≈1.05，饱和程度不深，在门极控制下易于退出饱和。

C GTO 在设计时，α2较大，晶体管V2控制灵敏，而α1很小，这样晶体管V1的集电极电流不大，易于从门极将电流抽出，从而使GTO 关断。

* GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？ 答：二者都是电流型驱动型器件，其开通和关断都要求有相应的触发脉冲，要求其触发电流脉冲的上升沿陡且实行强触发。

GTR 要求在导通期间一直提供门极触发电流信号，而GTO 当器件导通后可以去掉门极触发电流信号；GTO 的电流增益（尤其是关断电流增益很小）小于GTR ，无论是开通还是关断都要求触发电流有足够的幅值和陡度，其对触发电流信号（尤其是关断门极负脉冲电流信号）的要求比GTR 高。

5. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。

* 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。 答：

VDMOSFET 和IGBT 都是电压驱动型器件，由于存在门极电容，其门极电流的波形类似于通过门极电阻向门极电容的充电过程，其峰值电流为Ip ＝U GE /R G 。栅极电阻的大小对器件的静态和动态开关特性有很大的影响：R G 增加，则开通时间、关断时间、开通损耗关断损耗增加；

CE

dU dt

和位移电流减小；触发电路振荡抑止能力强，反之则作用相反。因此在损耗容许的条件下，R G 可选大些以保证器件的安全，具体选择要根据实际电路选。典型的应用参数为：＋U GE ＝15V ，－U GE ＝－(5~10)V ，R G ＝10～50欧

* 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 答：缓冲电路的主要作用是抑止器件在开关过程中出现的过高的dU dt 、dI

dt

和过电压，减小器件的开关损耗保证器件工作在安全范围之内。

RCD缓冲电路中主要是为了防止器件关断过程中的过电压。器件关断时，负载电流经

二极管D向吸收电容C充电，使器件两端的电压由0缓慢上升，减缓dU

dt

，一方面可以抑

止过电压，一方面可以减小关断损耗；开通时，吸收电容的能量经电阻R向器件放电，为下次关断做好准备，电阻R的作用是限制放电电流的大小、抑止缓冲电路的振荡。

*限制功率MOSFET应用的主要原因是什么？实际使用时如何提高MOSFET的功率容量？

答：限制功率MOSFET应用的主要原因是其电压、电流容量难以做大。因为MOSFET是单

极性器件，所以通态损耗较大，其通态电阻为

2.5

DSon

U

R

S

。高压大电流时，其通态电阻（对

应损耗）达到令人难以接受的程度（目前的市场水平最大为1200V/36A）。

实际使用时由于MOSFET具有正的温度系数，可以方便地采用多管串并联的方法来提高其功率容量。

习题二

1*．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5?，电感为0.2H，电源电压的有效值为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，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。

解：本题困难，可不作为习题要求。

a)

L T

R u1

b)

c)

d)

e)

f)

g)

i

电路上图所示。设触发角为α，则在α～π期间晶闸管导通，其直流输出电压U d如图（b）所示；在0～α和π～2π＋α期间，续流二极管导通，直流输出电压为0，则直流平

均电压为cos )d U α=

+

cos )d d U I R α=

=+

带入已知参数可得10cos )α=

+，即2

π

α=。 设晶闸管开始导通时的电流值为I 0，晶闸管关断、二极管开始导通时的电流值为I 1，则

在晶闸管导通期间的回路方程为：

202

1sin ..................(1)|......................................(2)| (3)

t t di

L

iR t dt

i i i i πωωπω=

=+=== 由（1）可得方程的通解为

)R t L

i t Ae

L arctg

R

ω?ω?-=

-+= （4）

带入式（2

）的初值条件，解得20sin()2R L A I e ππ

?????=-????

将上式带入（4）并将已知参数带入可得

0.1252504.6sin( 1.5)(0.32)t i t I e ω-=-+-

将式（3）的条件带入得

1004.59(0.32)*0.880.88 4.3I I I =+-=+ （5）

当二极管导通时，电流表达式为

2511R

t t L

i I e

I e --==

在ωt=2π＋π/2处，i=I 0，可得I 1和I 0之间的关系

0.3750110.69I I e I -== （6）

由（5）、（6）可解得

1010.957.55I A I A

==

则得电流的完全表达式如下

0.12525254.6sin( 1.5)7.23.........()210.95................(0,)

22

t t t e t i e t t πωωπππωπωπ--?

-+<≤??=?

?<≤<≤+?? （7） 按照（7）用解析方法求解晶闸管和二极管的电流有效值非常复杂，为简化计算，用I 1和I 0之间的直线段来代替实际的曲线方程（由于L 较大，这种代替不会带来很大误差）。 则晶闸管和二极管的电流有效值分别为

4.66VT I A ==

5.14D I A =

从图（g

）可以看出，晶闸管承受的反压为电源电压峰值，即2311V V =，考虑3倍安全余量可选耐压1000V 的晶闸管。

2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V 连续可调，输出电压平均值为30 V 时，负载电流平均值达到20A 。系统采用220V 的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin ＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I 2；

（2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d 、i d 和变压器二次侧i 2的波形。 解：由题意可知负载电阻30

1.520

d d U R I =

==欧，

单相全控整流的直流输出电压为cos )d U α=

+

直流输出最大为100V ，且此时的最小控制角为αmin ＝30°，带入上式可求得

2119U V =

（1

）2U I R =

== αmin ＝30°

时，2max 78.2I A ==

（2）晶闸管的电流有效值和承受电压峰值分别为

x

255.3168.3VT VT I A

U V

=

=

===

考虑3倍余量，选器件耐压为168×3＝500V ；电流为(55.3/1.57)×3＝100A

（3）

3．试作出图2-7所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、

i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。

解：

a)

b)

d

i

i

i

i

c)

d)

e)

f)

g)

输出电压和电流的平均值分别为：

d22

1cos

0.90.84

2

U U U

α

+

==

d22

d

1cos

0.90.84

2

U U U

I

R R R

α

+

==?=

4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求：

（1）作出u d、i d和i2的波形；

（2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。

解：整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2分别为：

2

2

0.9c o s()0.00*77.94

()/(77.9460)/29

9

d

d d

d

U U V

I U E R A

I I A

α

===

=-=-=

==

T

u 1

E

5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R =4Ω，电源电

压U 2=220V ，α=π/3，求：

(1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流； (2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值； (3) 流过续流二极管的电流有效值。 解：（1）电路波形图见第3题

2

1cos 0.90.9*220*0.75148.52148.537.1254

d d d U U V U I A

R α

+======

（2）21.4VT I A =

=

（3）21.4D I A =

=

6． 三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a 、b 两相的自然换相点是同一点

吗？如果不是，它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d 、i VT1、u VT1的波形。

解：a 、b 两相的自然换相点不是同一点，它们在相位上差多少180度，见下图。

R

i d

a

R

i d

共阴极三相半波

共阳极三相半波

共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d 、i VT1、u VT1的波形如下图

i u

7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R =2Ω，U 2=220V ，试计算负载电流I d ，

并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 解：21.17cos 1.17*220*0.5128.7d U U V α===

128.7

64.352

d d U I A R =

== 0.57737VT d I I A =

=

按裕量系数2确定晶闸管的电流定额为：(/1.57)*247.350VT I A =≈；电压定额为：2*210761200V =≈

* 三相半波共阴极接法的整流电路中，如果c 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和

大电感性负载下整流的输出电压U d （α＝300）。

解：电阻负载时波形如下图：

大电感负载时的波形为：

***三相桥式全控整流电路中，如果c相上桥臂晶闸管（第5号管）的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和大电感性负载下整流的输出电压U d（α＝600）。

解：电阻负载时波形如下图：

解释：当3、4号晶闸管导通（直流输出为Uba）完即将切换到4、5号晶闸管导通时，由于5号晶闸管触发丢失，且由于是电阻负载，在本该4、5导通的区间内由于Uba为负值，所以3号管被加反压关断，整流输出为0。在随后本该5、6管导通区间，由于5号管丢失脉冲，回路也没法导通，输出还是0。随着6、1的再次导通，进入下一个循环。

电感负载时波形如下图：

解释：当3、4号晶闸管导通（直流输出为Uba）完即将切换到4、5号晶闸管导通时，由于5号晶闸管触发丢失，没法给3号管提供反压使之关断，且由于是电感负载，所以3号管将会继续导通。这时实际导通的管子还是3、4两个晶闸管，即整流输出仍为Uba。

在随后本该5、6管导通区间，4号管被导通的6号管关断，直流电流通过3、6两管形成的短路回路续流，直流输出是0。随着6、1的再次导通，进入下一个循环。

8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ?，L值极大，当α＝60°，试求：

（1）作出u d、i d和i VT1的波形；

（2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值I VT；

（3）求电源侧的功率因数；

（4）估算晶闸管的电压电流定额。

解：（1）

i

（2）22.34cos 2.34*100*0.5117d U U V α=== 117

23.45d d U I A R =

==

7.83

d

dVT I I A == 13.5VT I A =

=

（3）由功率因数的定义知：1

1cos 0.955cos 0.955*0.50.4775I I

λ?α=

=== （4）按22*2489.9500V =≈；

晶闸管的电流定额为：(/1.57)*217.220VT I A =≈

9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R ＝5 ?，L ＝∞，U 2＝220V ，X B =0.3 ?，求U d 、

I d 、I VD 、I 2和γ的值，并作出u d 、i VD1和i 2的波形。

解：三相桥式不控整流电路相当于三相桥式全控整流电路在触发角为0时的情况，则

226*0.3

2.34cos 2.34cos 22

5

b d d d d d

d mX U U I U I U U I R ααππ=-=-=

=

解上述2个方程可得：

486.997.4d d U V I A

==

二极管的电流平均值为：97.4

32.533

d VD I I A =

== 变压器二次侧电流有效值为：279.5d I A =

=

由

cos cos()ααγ-+=可得

cos 0.892γ= 026.9γ=

u d 、i VD1和i 2的波形的波形如下：

i i

10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。

答：(1) 外部条件——直流侧应有能提供逆变能量的直流电动势，极性与晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压。

(2) 内部条件——变流器直流侧输出直流平均电压必须为负值，即α>π/2，U d <0。 以上两条件必须同时满足，才能实现有源逆变。 11．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

答：但当变流器工作于逆变工况时，一旦由于触发脉冲丢失、突发电源缺相或断相等原因造成换流失败，将使输出电压U d 进入正半周，与E M 顺向连接，由于回路电阻很小，造成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。

为了保证逆变电路的正常工作，必须1）选用可靠的触发器，2）正确选择晶闸管的参数，3）采取必要的措施，减小电路中d u /d t 和d i /d t 的影响，以免发生误导通，4）保证交流电源的质量，5）逆变角β的角度有一最小限制，留出充足的换向余量角。

12. 三相全控桥变流器，已知L 足够大、R =1.2Ω、U 2=200V 、E M = -300V ，电动机负载处于

发电制动状态，制动过程中的负载电流66A ，此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角β。

解：电动机处于发电制动状态可以提供逆变能量，满足有源逆变的外部条件，可以实现有源

逆变。

三相全控桥变流器处于有源逆变时有

22.34cos()d U U πβ=- （1）

而 d M d U E I R -=

，即 300

66220.81.2

d d U U V +=?=- 解（1）式可得：220.8 2.34*200*cos()πβ-=-

061.85β=

13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载， R ＝1 ?，L ＝∞，U 2＝220V ，L B =1mH ，当

E M ＝－400V ，β＝60°时求U d 、I d 和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少？ 解：226*2.34cos 2.34cos 22b B

d d d mX L U U I U I ωααππ

=-

=- d M

d U E I R

-=

带入已知参数解上2式，可得

290.3d U V

=-；109.7d I A =

由换流重叠角公式可得：cos cos()0.1279ααγ-+==

即 00cos(120)0.62798.9γγ+=-?=

送回电网的有功功率为：22400*109.7109.7*131.85M d d P E I I R kW =-=-=

14．三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？其中最大的是哪一

次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？对于m 相全控整流电路呢？

答：三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有6k （k=1、2、3…）次的谐波，其中最

大的是6次谐波。变压器二次电流中含有6k ±1（k=1、2、3…）次的谐波，其中主要的是哪5、7次。

对于m 相全控整流电路，其整流输出电压中含有2mk （k=1、2、3…）次的谐波，其中最大的是2m 次谐波。变压器二次电流中含有2mk ±1（k=1、2、3…）次的谐波，其中主要的是哪2mk ±1次。

15．试计算第4题中i 2的3、5、7次谐波分量的有效值I 23、I 25、I 27，并计算此时该电路的

输入功率因数。

解：由第4题的解答可知：Id ＝9A ，则

23 2.7I A ===

25 1.62I A ===

27 1.16I A =

== 基波有效值

218.1d

I A π

==

输入功率因数 118.1

c o s c o s 0.9*0.8660.779

9

I I λ?α=

=== 16．试计算第8题中的i 2的5、7次谐波分量的有效值I 25、I 27。

解：由第8题的解答可知：Id ＝23.4A ，则

25 3.65I A ===

27 2.61I A =

== 17. 三相晶闸管整流器接至10.5kV 交流系统。已知10kV 母线的短路容量为150MV A ，整流

器直流侧电流I d ＝400A ，触发延迟角α＝15°，不计重叠角γ，试求：

(1) 相移功率因数cos φ1、整流器的功率因数λ； (2) 整流测直流电压U d ；

(3) 有功功率、无功功率和交流侧基波电流有效值； (4) 截止到23次的各谐波电流的大小、总谐波畸变率。 解：（1）01cos cos cos150.966?α=== 10.955cos 0.92λ?== （2

）022.34cos 13.7d U U kV α===

（3）基波电流有效值

21312d I A ==

=

总电流有效值

2326.6d I A =

= 有功功率

5464.4P S kW λ===

无功功率

2327.8Q kVAR （4

）2562.4d I A ===

2744.6d I A ==

=

21128.4d I A =

==

21324d I A ===

21718.4d I A ===

21916.4d I A ===

22313.6d I A =

== 总谐波畸变率

21

28.5%i THD =

=

= 18．晶闸管整流电路的功率因数是怎么定义的？它与那些因素有关？

答：晶闸管整流电路的功率因数由畸变因子v 和位移因子1cos ?构成，表达式为

1

1*cos cos I v I

λ?α==

功率因数主要由整流触发角α和整流电路的电路结构决定。 19. 综述抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。 答：抑制网侧电流谐波的措施主要有：

1选择合适的输入电压（可采用输入变压器），在满足控制和调节范围的情况下尽可能减小控制角α。

2网侧设置补偿电容器和有针对性的滤波器。

3增加整流相数，即采用多相整流器，可使网侧电流更加接近正弦波。 4利用多重化技术进行波形叠加，以消除某些低次谐波。 5 利用有源滤波技术进行滤波。

20. 综述改善相控整流电路网侧功率因数的措施。 答：改善功率因数的途径主要有：

1选择合适的输入电压，在满足控制和调节范围的情况下尽可能减小控制角α。 2增加整流相数，改善交流电流的波形，减少谐波成分。 3设置补偿电容器和有针对性的滤波器。

4对于直流电抗滤波的整流器，换相重叠角会使谐波电流减小，可适当增加变压器的漏感。 5对于电容滤波的整流器，直流侧加装平波电感。

习题三

1. 一升压换流器由理想元件构成，输入U d 在8~16V 之间变化，通过调整占空比使输出

U 0=24V 固定不变，最大输出功率为5W ，开关频率20kHz ，输出端电容足够大，求使换流器工作在连续电流方式的最小电感。

解：由U 0=24V 固定不变，最大输出功率为5W 可知

22024115.25

U R P ===Ω

当输入U d 为8V 间时

088182

11243d U U D D =

?=-=- 输入U d 为16V 时

016161161

11243

d U U D D =

?=-=- 则实际工作时的占空比范围为：12~33

D = 由电流断续条件公式可得

2

(1)2L D D RT -≥

即2(1)2

D D RT L -≥

2(1)D D -在12

~33

D =

范围内是单调下降的，在1/3处有最大值，所以 22

111(1)*115.2*

(1)33200000.4322

D D RT L mH --≥=

= 2. 一台运行在20kHz 开关频率下的升降压换流器由理想元件构成，其中L=0.05mH ，输入

电压U d =15V ，输出电压U 0=10V ，可提供10W 的输出功率，并且输出端电容足够大，试求其占空比D 。 解：00010

0.411015

d d U D U U D D U U =-

?===-++

3．在图3-1所示的降压斩波电路中，已知E =100V ，R =0.5Ω，L =1mH ，采用脉宽调制控制

方式，T =20μs ，当t on ＝5μs 时，试求：

（1）输出电压平均值U O 、输出电流的平均值I O ；

＃（2）输出电流的最大和最小瞬时值（由于课本上没讲，这一问是否可以取消？），判断负载电流是否断续；

（3）当t on ＝3μs 时，重新进行上述计算。

解：（1）05

1002520

U DE V ===

0025

500.5U I A R =

== （2）0

0100

M E m E =

== 0.0010.0020.5

L R τ=

== 620*100.010.002

T

ρτ-===

0.0025on

t αρτ

=

=

0.00250.01110.249011e e m e e αρρ--==>=--，所以电流连续。 0.0025m 0.01

11100

I ()(0)50.20.511ax e E e m A R e e αρ------=-=-=-- 0.0025min

0.0111100

I ()(0)49.80.511

e E e m A R e e αρρ--=-=-=--

（3）同（2）

0003

1001520

15300.5

U DE V U I A

R ==

====

0.0015on

t αρτ

=

=

0.00150.0111

0.149011

e e m e e αρρ--==>=--，所以电流也是连续的。 0.0015m 0.01

0.0015

min 0.0111100I ()(0)30.130.51111100I ()(0)29.90.511

ax e E e m A

R e e e E e m A

R e e αραρρ------=-=-=----=-=-=-- 4．在图3-35所示降压斩波电路中，已知E =600V ，R =0.1Ω，L =∞，E M =350V ，采用脉宽调

制控制方式，T =1800μs ，若输出电流I O =100A ， 试求： （1）输出电压平均值U O 和所需的t on 值； （2）作出0u 、0i 以及i G 、i D 的波形。

E M

图3-35 电流型降压斩波电路

解：（1）0000100*0.1350360M

M U E I U I R E V R

-=

?=+=+= 0036018001080600

on on t U U E t T s T E μ=

?=== （2）电路图见图3－35，各点波形见下图

I G

U 0

I 0

I D

5．升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压？

答：这是由于升压斩波器的电路结构使电路中的电感具有电压泵升作用。当高频开关闭合时，输入电源向电感储存能量，当开关断开时，电感的储存能量向负载放电。开关的导通比D 越大则电感储能越多，输出电压越高，输出电压有如下关系：01

1i U U D

=

-。 6．在图3-4所示的升压斩波电路中，已知E =50V ，L 值和C 值极大，R =20Ω，采用脉宽调

制控制方式，当T =40μs ，t on ＝25μs 时，计算输出电压平均值U O 和输出电流的平均值I O 。 解：01

11

50133.3110.6251on U E E V t D

T

=

===---

00133.3

6.6720

U I A R =

== 7．说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的输出电压范围。

答：降压斩波电路的输出电压范围：00~i U U =；

升压斩波电路的输出电压范围：0~i U U =∞； 升降压斩波电路的输出电压范围：00~U =∞。 8．在图3-7所示升降压斩波电路中，已知E =100V ，R =0.5Ω，L 和C 极大，试求： （1）当占空比α＝0.2时的输出电压和输出电流的平均值；

（2）当占空比α＝0.6时的输出电压和输出电流的平均值，并计算此时的输入功率。

解：（1）00.2

10025110.2

U E V αα=

==-- 0025500.5

U I A R =

== （2）00.6

100150110.6

U E V αα=

==-- 00150

3000.5U I A R =

== 0045P U I kW == 9．试说明升降压斩波电路（Boost －Cuck Chooper ）和Cuk 斩波电路的异同点。

答：两个电路实现的功能是一致的，均可方便地实现升降压斩波，Cuk 斩波电路较为复杂，应用不是很广泛。其和升降压斩波电路相比有一个突出的优点：其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，输出电压纹波较小，便于滤波，在特定应用场合有应用。

10．在单相交流调压器中，电源电压U 1=120V ，电阻负载R =10Ω，触发角α=900，试计算：负载电压有效值U O 、负载电流有效值I O 、负载功率P O 和输入功率因数λ 。

解：o 84.9U U V =

0084.98.4910

U I A R =

== 0084.9*8.49720.8P U I W ===

720.80.707120*8.49

P S λ=

== 11．一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电，如α＝00时位输出功率最大值，试求功率为80％，50％时的触发角α。 解：22011π(sin 2)2π

U U P R R α

απ-==+

2

1max

0.80.8U P P R

== 1πsin 20.8(sin 2)2 1.2562π

ααααπ-+=?-=- 即 060.54α=

max 0.5P P =

1πsin 20.5(sin 2)2 3.142π

ααααπ-+=?-=- 即090α=

12．一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载，电源电压为220V 的交流电源，负载R =10Ω，L =1mH ，试求：

（1）触发角α的移相范围； （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＝900时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数； 解：（1）负载阻抗角为：

电力电子技术课后习题全部答案解析

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。 2-2. 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。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t

电力电子技术 复习题答案

第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.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。 4.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，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：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。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。

电力电子技术课后习题答案教学内容

电力电子技术课后习题答案2014

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U AK >0且U GK>0 1.2 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。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.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 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2 , 90 . 232 6741 .0 A I ≈ ≈ I d2A I m 56 . 126 5434 .0 2 ≈ ≈

电力电子技术第3章-习题答案

3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，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?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，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0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （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0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 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 = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 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整流电路的波形基 本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.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 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三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120?，当它 带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三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 电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.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u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三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 I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。

华北电力大学电气与电子工程学院教职工,导师基本信息

电气与电子工程学院教职工基本信息一览表 学院领导 序号姓名性别职称职务办公室地点办公电话办公电话崔翔男教授博导院长教 孙凤杰男教授党总支书记教 肖湘宁男教授博导常务副主任（常务副院长）教 艾欣男教授博导副院长教 许刚男教授副院长教 丁立健男教授副院长教 鹿伟男讲师副书记兼副院长教 院办公室 刘春磊男工程师院办主任教 赵宪平女工程师教 孙颖女高工教 陈国旗男高工调研员教 王志斌女高工组织员教 徐臻华女教授反聘教 科研与学科建设科 付行军男助教科长教 孟怿女工程师教 教学管理科 宋金鹏男讲师科长教 王玲玲女工程师教 郝晓飞女助工教 学生工作科 李辉男助教团总支书记教 王倩女讲师科长教 耿晔女助教教 张顺涛男助教教 马冬男助教教 通信技术研究所通信教研室 唐良瑞男副教授研究所所长教 孙毅男副教授科研副所长教 刘文霞女副教授教学副所长教 孙凤杰男教授党总支书记教 祁兵男副教授支部书记教 梁明男副教授教 卢文冰男副教授教 翟明岳男副教授教 仇英辉男讲师教 吴启宏女讲师教 吴润泽女讲师教 朱红云女讲师教 杨春萍女讲师教

杨秋霞女讲师教 徐征女助教工会小组长教 崔维新男工程师教 冯小安男工程师教 薛礼妮女工程师教 教育部重点实验室四方研究所 杨奇逊男教授博导主任（工程院院士）教五－ 肖湘宁男教授博导常务副主任（常务副院长）教李庚银男教授博导副主任教 毕天姝女教授副主任（研究所所长）教 黄少锋男教授博导科研副所长教－ 肖仕武男讲师教学副所长（支部书记）教 王增平教授博导研究生院（筹）副院长 刘万顺男教授博导教－ 刘建飞男教授转 张振华男教授 秦立军男教授 陈钢杰女副教授 郑涛男讲师教 王炳革男高工教 胥国毅男高工教 龙云波男助工教 张鹏男助工教 许兵男助工工会小组长教－ 输配电系统研究所城市供用电教研室 张建华男教授博导研究所所长教 黄伟男副教授科研副所长教 徐明荣男讲师教学副所长（工会小组长）教 刘宗歧男教授成教学院院长教 杨京燕女教授支部书记教 刘连光男教授教 刘自发男讲师教 刘其辉男讲师教 于晗讲师教 柔性电力技术研究所电力电子教研室 韩民晓男教授研究所所长教 谭伟璞男副教授科研副所长（支部书记）教 文俊女副教授教学副所长教 徐永海男教授教 夏瑞华男副教授教 李焕明男副教授教 刘晋男讲师工会小组长教 朱永强男讲师教 姚蜀军男讲师教

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

电力电子技术课后答案

电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？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： 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U AK >0且U GK >0； 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。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通

电力电子技术(王兆安第五版)课后习题答案

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，显着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与电流有效值丨1、I 2、I 3。 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、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：额定电流算结果知I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计 解：a）I d1= 24 Im sin( t) 罟"Em I—(Im sin t)2d(wt) 11= 2 410.4767Im 2 b) J—(Imsin t)2d(wt) d2= I 2= Im <2 Im sin td (wt) ( 1) 4 2 Im 3 1 4 2 0.67411m 0.5434 Im c) 丄2Im d( d3= 2 0 t) 1 Im 4 3= 1 2Im2d( t) 2 0 i Im

《电力电子技术》习题解答-2011

《电力电子技术》习题解答 第1章电力电子器件思考题与习题 2.1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? 2.2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? 2.3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？ 2.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？ 2.5请简述晶闸管的关断时间定义。 2.6试说明晶闸管有哪些派生器件？ 2.7请简述光控晶闸管的有关特征。 2.8型号为KP100-3，维持电流I H=4mA的晶闸管，使用在图题2.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量) 图题2.8 2.9 图题2.9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。

图题2．9 2.10上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100A的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少? 2.11某晶闸管型号规格为KP200-8D，试问型号规格代表什么意义? 2.12如图题2.12所示，试画出负载R d上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。 图题2.12 2.13在图题2.13中，若要使用单次脉冲触发晶闸管T导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流I L=15mA）？ 图题2.13 2.14单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题2.14所示，交流电源电压有效值为220V。 (1)考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压？ (2)若当电流的波形系数为K f=2.22时，通过晶闸管的有效电流为100A，考虑晶闸管的安全余

电力电子技术习题与解答

《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 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。 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。

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。 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： 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Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案 第二章电力电子器件 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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43

图2-27晶闸管导电波形 解：a)I d1=π21ππωω4 )(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=π π ωωπ42)()sin(21 t d t I m=2m Iπ 2143+≈0.4767I m b)I d2= π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=2 2m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=2 02)(21πωπt d I m=2 1I m2-5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≈0.2717I m1≈89.48 2/16b)I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314, I d3=41

电力电子技术 习题答案

3章 交流-直流变换电路 课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，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? ≤a ≤ 180? 。 2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，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 0? ≤a ≤ 180? 2 ， 2 （设U 2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 0? ≤a ≤ 180? ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2 和 22U ；带阻感负载时，α角移相范围为 0? ≤a ≤ 90? ，单个晶闸管所承受 的最大正向电压和反向电压分别为 22U 2 ； 带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器(大电感) 。 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 = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0? 。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。 6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为 22U ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 2为相电压有效值)。 7.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 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0?≤a ≤90? ，使负载电流 连续的条件为 a ≤30? (U 2为相电压有效值)。 8.三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 120? ，当它带阻感负载时，α的移相范围为 0?≤a ≤90? 。 9.三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 电压最高 的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压；这种电路 α 角的移相范围是 0?≤a ≤120? ，u d 波形连续的条件是 a ≤60? 。

电能技术监督细则

附件5 火力发电企业 电能质量技术监督实施细则 2016年8月发布 2016年8月实施中国华电集团公司发布

目次 0前言 (2) 1 范围..................................................................................................................... 错误！未定义书签。 2 规范性引用文件................................................................................................. 错误！未定义书签。 3 总则..................................................................................................................... 错误！未定义书签。 4 监督对象............................................................................................................. 错误！未定义书签。 5 监督内容............................................................................................................. 错误！未定义书签。 6 监督管理 (7) 附录A（资料性附录）电压、频率质量报表 (9) 附录B（资料性附录）注入电网的谐波电流允许值 (10) 附录C（资料性附录）电能质量监督季度报表 (11)

电力电子技术课后习题答案

电力电子技术习题集 标* 的习题是课本上没有的，作为习题的扩展 习题一 * 试说明什么是电导调制效应及其作用。 答：当PN结通过正向大电流时，大量空穴被注入基区（通常是N型材料），基区的空穴浓度（少子）大幅度增加，这些载流子来不及和基区的电子中和就到达负极。为了维持基区半导体的电中性，基区的多子（电子）浓度也要相应大幅度增加。这就意味着，在大注入的条件下原始基片的电阻率实际上大大地下降了，也就是电导率大大增加了。这种现象被称为基区的电导调制效应。 电导调制效应使半导体器件的通态压降降低，通态损耗下降；但是会带来反向恢复问题，使关断时间延长，相应也增加了开关损耗。 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？晶闸管由导通变为关断 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）。 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。 * 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其阳极电流I A大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流I H。 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。 3.图1-30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各位多少？ (f) 图1-30 习题1-4附图 解：（a）m m m m I 11 I sin()()2I0.3185I 22 da I t d t π ωω πππ ==== ? m I 2 a I==

《电力电子技术》习题解答

《电力电子技术》习题解答 第2章 思考题与习题 2.1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U A 决定。 2.2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I A 减小，I A 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。 2.3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I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。 2.4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。 2.5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 +=。 2.6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。 2.7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。 2.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题2.8所示电路中是否合理，为什

电力电子技术习题解答

电力电子技术 习题解答 教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编

第一章 电力电子器件 1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？ 答：当晶闸管承受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才能导通；导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定； 1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 答：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极出发信号是否还存在，晶闸管都保持导通，只需保持阳极电流在维持电流以上；但若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，则晶闸管关断。 1-3型号为KP100—3，维持电流IH = 4mA 晶闸管使用在图1-32的各电路中是否合理,为什么？(暂不考虑电压、电流裕量) 答：（a ）因为 100250A H V I mA I k = =<Ω，所以不合理。 （b ）因为 2002010A V I A = =Ω，KP100 的电流额定值为 100Ａ，裕量达５倍， 太大了，所以不合理。 （c ）因为 1501501A V I A = =Ω，小于额定电流有效值1.57?100=157A ，晶闸管承 受的电压150V ，小于晶闸管的而定电压300V ，在不考虑电流、电压裕量的前提下，可以正常工作，所以合理。 1-4晶闸管阻断时，其承受的电压大小决定于什么？ 答：晶闸管阻断时,其可能承受的电压大小决定于制造工艺，也就是取决于基板的厚度、基板宽度、电击所掺的杂质的量大小。 1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？ 答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较小的840V 按教材表取整得800V ，该晶闸管的额定电压为8级（800V ）。 1-6图1-10中的阴影部分表示流过晶闸管的电流的波形，各波形的峰值均为Im ，试计算各波形的平均值与有效值各为多少？若晶闸管的额定通态平均电流为100A ，问

中标结果公告-中国电力科学研究院

中国电力科学研究院2017年第四批物资类公开招标 项目中标结果公告 中国电力科学研究院2017年第四批物资类公开招标项目由 北京国网富达科技发展有限责任公司代理。本批项目中标结果公告如下: 序 号 招标编号项目名称投标人名称1EPRI4103-17004335KV串联电容补偿装置采购陕西数邦电子科技有限公司 2EPRI4103-170050光伏电站发电性能测试材料采购南京能新电力高科实业有限 公司 3EPRI4103-170054数据应用终端采购安徽南瑞继远电网技术有限公司 4EPRI4103-170062需求响应资源可调度潜力分析系统试点 建设材料采购 北京华勤创新软件有限公司 5EPRI4103-170086防火墙与负载均衡设备采购北京恒泰实达科技股份有限公司 6EPRI4103-170099无磁金属基底2G同温超导带材米 购 上海思琢自动化科技有限公司 7EPRI4103-170110隔震限位块面罩及高度调节板采购山东户通线路器材有限公司8EPRI4103-170126 接续管保护装置试验装置及配套试验装 置采购 济南东方试验仪器有限公司 9EPRI4103-170131 继电保护设备及运行状态评价中心视频 展示系统米购北京恒泰实达科技股份有限 公司 10EPRI4105-170155电池热安全性研究用氧弹量热计米购 北京壮仕科技有限公司 11EPRI4105-170178电力信号模拟装置源模块采购中仪智锐（北京）科技有限公司12EPRI4105-170185低中频发射源采购广东昂立电气自动化有限公司 13EPRI4105-170203自动需求响应试验仿真能力提升设备采 购 江苏联宏智慧能源股份有限公司 i欢在下载

电力电子技术课后习题答案

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1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 d3123π4 π4 π2 5π4a) b) c) 图1-43 图1-43 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ? π π ωωπ 4 2)()sin (21 t d t I m = 2m I π 21 43+ ≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =πm I (12 2+)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2)()sin (1 t d t I m = 22m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?20 )(π ωt d I m =41 I m I 3 = ? 20 2 )(21π ωπ t d I m = 2 1 I m 4. 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≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 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。1α+2α＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；1α+2α＜1，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不同：

电力电子技术习题与答案

《电力电子技术》试卷A 一、填空（每空1分，36分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT 是MOSFET和GTR的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。 5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。 8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。环流可在电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。 二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×） 1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。（√） 2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另 一组就工作在逆变状态。（×） 3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。（×） 4、逆变角太大会造成逆变失败。（×） 5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。（√） 6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（×） 7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。（×） 8、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。（×） 9、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。（×） 10、变频调速实际上是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变输出转速的目的。（√） 三、选择题（每题3分，15分） 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差A度。 A、180°， B、60°， c、360°， D、120° 2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。