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电力电子技术(王兆安第五版)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I

m ，试计算各波形的电流平均值I

、I

与电流有效值I

、I

。

解：a) I

d1=

2717

(

)

(

sin

≈

?π

4767

)

(

)

sin

(Im

2≈

?π

b) I

d2=

5434

(

)

(

sin

?wt

d t

I 2=

6741

)

(

)

sin

(Im

2≈

?π

c) I

d3=

)

(

1π

)

(

dω

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、

d2、I

各为多少?这时，相应的电流最大值I

、I

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

35.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈

c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I

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1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，

121=+αα是器件临界导通的条件。121＞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不同： l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； 2)GTO 导通时21αα+的更接近于l ，普通晶闸管5.121≥+αα，而GTO 则为05.121≈+αα，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。

2-7 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它具有耐受高电压电流的能力？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。

2-8 试分析IGBT 和电力MOSFET 在内部结构和开关特性上的相似与不同之处. IGBT 比电力MOSFET 在背面多一个P 型层，IGBT 开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET 。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。

IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些？答：门极可关断晶闸管, 电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。

3-1. 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(22d t L

U i ωω-= ?-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L

U I =L U ω22=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图： 0

π2πωt u 2

π2πωt

u d

0π2πωt

i d 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

532d t t L U I ωωωπππ-=?=L U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图： ωt

u d

i d

++ωt

ωt

u 2

0α

3-2．图3-10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。

3-3．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。

解：①u d 、i d 、和i 2的波形如下图：

u 2

O ωt

ωt O

ωt u d i d

i 2

O ωt I d I d ππα

α ②输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2分别为

U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.931003cos30°＝77.97（V ）

I d ＝U d /R ＝77.97/2＝38.99（A ）

I 2＝I d ＝38.99（A ）

③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N ＝（2~3）3141.4＝283~424（V ）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：I VT ＝I d ∕2＝27.57（A ）

晶闸管的额定电流为：I N ＝（1.5~2）327.57∕1.57＝26~35（A ）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

3-4．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。解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。

整流二极管在一周内承受的电压波形如下： 0

π2πωt ωt ωt

u 2

u V D 2

u V D 4

3-5．单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当α=30?时，要求：作出u d 、i d 和i 2的波形；

① 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I 2；

② 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①u d 、i d 和i 2的波形如下图：

u 2

ωt

ωt O

ωt

u d i d

i 2O ωt I d I d I d ππα

②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I 2分别为

U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.931003cos30°＝77.97(A)

I d ＝(U d －E )/R ＝(77.97－60)/2＝9(A)

I 2＝I d ＝9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）

流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT ＝I d ∕2＝6.36（A ）

故晶闸管的额定电压为：U N ＝(2~3)3141.4＝283~424（V ）

晶闸管的额定电流为：I N ＝(1.5~2)36.36∕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VT 1、VT 2为晶闸管），电路如图2-11所示，U 2=100V ，电阻电感负载，R =2Ω，L 值很大，当α=60?时求流过器件电流的有效值，并作出u d 、i d 、i VT 、i D 的波形。

解：u d 、i d 、i VT 、i D 的波形如下图：

u 2

ωt O

ωt u d i d

O ωt O

ωt

I d I d I d i V T1i V D 2π

2ππ+α

负载电压的平均值为：2

)3/cos(19.0)(d sin 212

32d πωωπππ+==?U t t U U ＝67.5（V ）负载电流的平均值为：I d ＝U d ∕R ＝67.52∕2＝33.75（A ）

流过晶闸管VT 1、VT 2的电流有效值为：I VT ＝

31I d ＝19.49（A ）流过二极管VD 3、VD 4的电流有效值为：I VD ＝3

2I d ＝27.56（A ） 3-7. 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。

解：假设?=0α，当负载为电阻时，u d 的波形如下：

u d

u a u b u c O

ωt u d

u a u b u c O ωt

α 当负载为电感时，u d 的波形如下：

u d

u a u b u c O

ωt u d

u a u b u c O ωt

3- 8．三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图2-60所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？

a 1A B C

N A B

n 图2-60b 1c 1a 2b 2c 2a 1

b 1

c 1

a 2

b 2

c 2

图2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当a 1c 2对应的晶闸管导通时，a 1的电流向下流，c 2的电流向上流；当c 1b 2对应的晶闸管导通时，c 1的电流向下流，b 2的电流向上流；当b 1a 2对应的晶闸管导通时，b 1的电流向下流，a 2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120?）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。 3-9．三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，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？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180°。

3- 10．有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是α，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a 相，在相位上差多少度？答：相差180°。

3- 11．三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60?时，要求：画出u d 、i d 和i VT1的波形；计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。

解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下图：

u d

u a u b u c i d

O ωt O

ωt O

ωt αi V T

1α =30°u 2u a u b u c

ωt ②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下U d ＝1.17U 2cos α＝1.1731003cos60°＝58.5（V ）

I d ＝U d ∕R ＝58.5∕5＝11.7（A ）

I dVT ＝I d ∕3＝11.7∕3＝3.9（A ）

I VT ＝I d ∕3＝6.755（A ）

3-12．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？答：假设VT 1不能导通，整流电压u d 波形如下： u d

O ωt

假设VT 1被击穿而短路，则当晶闸管VT 3或VT 5导通时，将发生电源相间短路，使得

VT 3、VT 5也可能分别被击穿。

3- 13．三相桥式全控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=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 。

解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下： α = 60°u 2u d u ab

u ac u b c u b a u ca u cb u ab u ac u a ⅠⅡⅢⅣⅤⅥu b u c

ωt ωt 1

O ωt

i d

ωt O

ωt

O i V T 1

②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下

U d ＝2.34U 2cos α＝2.3431003cos60°＝117（V ）

I d ＝U d ∕R ＝117∕5＝23.4（A ）

I DVT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝7.8（A ）

I VT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝13.51（A ） 3-14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，E =40V ，U 2=100V ，L B =0.5mH ，当α=60?时求U d 、I d 与γ 的数值，并画出整流电压u d 的波形。

解：考虑L B 时，有：

U d ＝0.9U 2cos α－ΔU d

ΔU d ＝2X B I d ∕π

I d ＝（U d －E ）∕R

解方程组得：

U d ＝（πR 0.9U 2cos α＋2X B E ）∕（πR ＋2X B ）＝44.55（V ）

ΔU d ＝0.455（V ）

I d ＝4.55（A ）

又∵

αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2

即得出

)60cos(γ+?=0.4798

换流重叠角

γ ＝ 61.33°- 60°=1.33°

最后，作出整流电压U d 的波形如下： O αωt

ωt γu d

u 2

3-15．三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U 2=100V ，R =1Ω，L =∞，L B =1mH ，求当α=30?时、E =50V 时U d 、I d 、γ 的值并作出u d 与i VT1和i VT2的波形。

解：考虑L B 时，有：

U d ＝1.17U 2cos α－ΔU d

ΔU d ＝3X B I d ∕2π

I d ＝（U d －E ）∕R

解方程组得：

U d ＝（πR 1.17U 2cos α＋3X B E ）∕（2πR ＋3X B ）＝94.63（V ）

ΔU d ＝6.7（V ）

I d ＝44.63（A ）

又∵

αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2

即得出

)30cos(γ+?=0.752

换流重叠角

γ ＝ 41.28°- 30°=11.28°

u d 、i VT1和i VT2的波形如下：

u d i V T1

ωt

O ωt O

γI d u a u b u c αi V T2

ωt

O γI d O

3-16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R =5Ω，L =∞，U 2=220V ，X B =0.3Ω，求U d 、I d 、I VD 、I 2和γ 的值并作出u d 、i VD 和i 2的波形。

解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路α＝0°时的情况。

U d ＝2.34U 2cos α－ΔU d

ΔU d ＝3X B I d ∕π

I d ＝U d ∕R

解方程组得：

U d ＝2.34U 2cos α∕（1＋3X B /πR ）＝486.9（V ）

I d ＝97.38（A ）

又∵ αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2

即得出

γcos =0.892

换流重叠角 γ ＝26.93°

二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为

I VD ＝I d ∕3＝97.38∕3＝32.46（A ）

I 2a ＝

2 I d ＝79.51（A ） u d 、i VD1和i 2a 的波形如下：

u d

i V D 1

ωt

O ωt O ωt

O ωt O ωt 1

u ab u ac u b c u b a u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥi 2a

I d I d

3-17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E =200V ，R =1Ω，L =∞，U 2=220V ，α=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γ 并分别作出u d 与i T 的波形。解：①当L B ＝0时：

U d ＝2.34U 2cos α＝2.3432203cos60°＝257.4（V ）

I d ＝（U d －E ）∕R ＝（257.4－200）∕1＝57.4（A ）

②当L B ＝1mH 时

U d ＝2.34U 2cos α－ΔU d

ΔU d ＝3X B I d ∕π

I d ＝（U d －E ）∕R

解方程组得：

U d ＝（2.34πU 2R cos α＋3X B E ）∕（πR ＋3X B ）＝244.15（V ）

I d ＝44.15（A ）

ΔU d ＝13.25（V ）

又∵αcos －)cos(γα+＝2X B I d ∕6U 2 )60cos(γ+?＝0.4485

γ＝63.35°－60°＝3.35°

u d 、I VT1和I VT2的波形如下：

u d

i V T1

ωt O ωt

O ωt O

u ab u ac u b c u b a u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥI d i V T2

ωt

O I d

3-18．单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：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k =1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k ＋1（k ＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。 3-19．三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6k ±1(k =1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。

3-20．试计算第3题中i 2的3、5、7次谐波分量的有效值I 23、I 25、I 27。

解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为

I d ＝38.99（A ）

于是可得：

I 23＝22I d ∕3π＝22338.99∕3π＝11.7（A ）

I 25＝22I d ∕5π＝22338.99∕5π＝7.02（A ）

I 27＝22I d ∕7π＝22338.99∕7π＝5.01（A ）

3-21．试计算第13题中i 2的5、7次谐波分量的有效值I 25、I 27。

解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知

I d ＝23.4（A ）

由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：

I 25＝6I d ∕5π＝6323.4∕5π＝3.65（A ）

I 27＝6I d ∕7π＝6323.4∕7π＝2.61（A ）

3-22试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。

解：①第3题中基波电流的有效值为：

I 1＝22I d ∕π＝22338.99∕π＝35.1（A ）

基波因数为

ν＝I 1∕I ＝I 1∕I d ＝35.1∕38.99＝0.9

电路的输入功率因数为：

λ＝ν αcos ＝0.9 cos30°＝0.78

②第13题中基波电流的有效值：

I 1＝6I d ∕π＝6323.39∕π＝18.243（A ）

基波因数为

ν＝I 1∕I ＝I 1∕I d ＝0.955

电路的输入功率因数为：

λ＝ν αcos ＝0.955 cos60°＝0.48

3-23．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？

答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：

①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；

②当变压器二次电压有效值U 2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d 是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d 是三相桥式电路的2倍。

③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压u d 和整流电流i d 的波形形状一样。

3-24．整流电路多重化的主要目的是什么？

答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。

3-25．12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等即12k ±1、（k =1，2，3222）次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12k （k =1，2，3222）次谐波。

24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k ±1（k =1，2，3222）次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24k （k =1，2，3222）次谐波。

3-26．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U d 为负值。

3-27．三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，U 2=220V ，L B =1mH ，当E M =-400V ，β=60?时求U d 、I d 与γ 的值，此时送回电网的有功功率是多少？

解：由题意可列出如下3个等式：

U d ＝2.34U 2cos(π-β)－ΔU d

ΔU d ＝3X B I d ∕π

I d ＝（U d －E M ）∕R

三式联立求解，得

U d ＝[2.34πU 2R cos(π-β)＋3X B E M ]∕(πR ＋3X B )＝－290.3（V ）

I d ＝109.7（A ）

由下式可计算换流重叠角：

αcos －)cos(γα+＝2X B I d ∕6U 2＝0.1279

)120cos(γ+?＝-0.6279

γ＝128.90?－120?＝8.90?

送回电网的有功功率为

P =R I I E d d M 2||-=4003109.7-109.723109.731=31.85(W)

3-28．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，U 2=100V ，L =0.5mH ，当E M =-99V ，β=60?时求U d 、I d 和γ 的值。

解：由题意可列出如下3个等式：

U d ＝0.9U 2cos(π-β)－ΔU d

ΔU d ＝2X B I d ∕π

I d ＝（U d －E M ）∕R

三式联立求解，得

U d ＝[πR 0.9U 2cos(π-β)＋2X B E M ]∕（πR ＋2X B ）＝－49.91（V ）

I d ＝49.09（A ）

又∵

αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2=0.2181

即得出

)120cos(γ+?=-0.7181

换流重叠角

γ ＝135.9°- 120°=15.9°

3-29．什么是逆变失败？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。

3-30．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？

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?。

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?。

4-l 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。

4-2换流方式各有那儿种？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追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。

4-3什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持点是：

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，直流测电惑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。

4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？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。

4-5三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，U d=100V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1﹑输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值 U UV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值U UV5 。

解：

)

(7.

637

)

(

)

(

110

1.1

)

(

)

(6.

U UV

并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换

4-6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件?

答;假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u。就通过VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl、VT4向VT2、VT3转移触发VT2、VT3时刻/必须在u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。

4-7串联二极管式电流型逆变电路中,二极管的作用是什么?试分析换流过程。

答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电提供通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好准备;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,

使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压,确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。

以VTl 和VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下:

给VT3施加触发脉冲,由于换流电容C13电压的作用,使VT3导通而VTl 被施以反向电压而关断。直流电流Id 从VTl 换到VT3上,C13通过VDl 、U 相负载、W 相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电,如图5-16b 所示。因放电电流恒为/d,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13

下降到零之前,VTl 一直承受反压,只要反压时间大于晶闸管关断时间rq ，就能保证可靠关断。

Uc13降到零之后在U 相负载电感的作用下,开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降,则在Uc13=0时刻后,二极管VD3受到正向偏置而导通,开始流过电流,两个二极管同时导通,进入二极管换流阶段,如图5-16c 所示。随着C13充电电压不断增高,充电电流逐渐减小,到某一时刻充电电流减到零,VDl 承受反压而关断,二极管换流阶段结束。之后,进入VT2、VT3稳定导逗阶段,电流路径如图5-Ⅰ6d 所示。

4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合? 答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。

逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。

串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。

并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。

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。

5-1简述图5-la 所示的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

on t 。，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off t ，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

0on off

E t U t ?=?输出电压小于电源电压,起到降压的作用。 5-2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。

解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为

02020080()50on t U E V T ?===

输出电流平均值为

0080305()10M U E I A R --=== 5-3．在图5-la 所示的降压斩波电路中，E=100V ，L=lmH ，R=0．5Ω，M E =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当on t =5μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I ，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on t =3μs 时，重新进行上述计算。

解：由题目已知条件可得：

101()on off EI t U E I t =-

0.0010.0020.5L R τ===

当s t on μ5=时，有

0.01

ρτ==

0.0025

on t αρτ==

由于

0.00250.01110.24911e e m e e αρρ--==>--

所以输出电流连续。 5-4．简述图5-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。

答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ,同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值0U 。设V 处于通态的时间为on t ，此阶段电感L 上积蓄的能量为E 1I on t 。当V 处于断态时E 和己共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为o f f t ，则在此期间电感L 释放的能量为0()U E -1I o f f t ；当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等，即：

101()on off EI t U E I t =-

化简得：

0on off off off t t T U E E t t +=?=

式中的T ／off t ≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 5-5．在图3-2a 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 ，on t =25μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I 。

解：输出电压平均值为：

04050133.3()4025off T U E V t ==?=-

输出电流平均值为：

00133.3 6.667()20U I A R ===

5-6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同点。

答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图。3-4中所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为i 2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，

与电源电压极性相反。

稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即

00T L u dt =?

当V 处于通态期间，L u =E ：而当V 处于断态期间0L u u =-。于是：

0on off E t U t ?=?

改变导通比α，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α

Cuk 斩波电路的基本原理：当V 处于通态时，E —1L —V 回路和R —2L -C —V 回路分别流过电流。当V 处于断态时，1E L C VD ---回路和R-2L -VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b 所示，相当于开关S 在A 、B 两点之间交替切换。

假设电容C 很大使电容电压c u 的脉动足够小时。当开关S 合到B 点时，B 点电压B u =0，A 点电压A C u u =-；相反，当S 合到A 点时，B C u u =，0A u =103i N U U N +。因此，B 点电压B u 的平均值为off B c t u U T =(Uc 为电容电压“c 的平均值)，又因电感Ll 的电压平均值为零，所以off B c t E U U T ==。另一方面，A 点的电压平均值为on A c t U U T =-，且2L 的电压平均值为零，按图3—5b 中输出电压Uo 的极性，有0on c t U U T =。于是可得出输出电压Uo 与电源电压E 的关系： 01on on of f on t t U E E E t T t αα===--

两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都

是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

5-7．试绘制Speic 斩波电路和Zeta 斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。

解：Sepic 电路的原理图如下：

在V 导通on t 期间，1L U E =

21L C U U =

左V 关断off t 期间

101L C u E u u =--

20L u u =-

当电路工作于稳态时，电感L 、L 的电压平均值均为零，则下面的式子成立 01()0on C of f Et E u u t +--=

100C on of f u t u t -=

由以上两式即可得出

0on off t U E t =

Zeta 电路的原理图如下：

在V 导通on t 期间

1L u E =

210L C u E u u =--

在V 关断off t 期间

11L C u u =

20L u u =-

当电路工作稳定时，电感1L 、2L 的电压平均值为零，则下面的式子成立 10on C of f Et u t +=

010()0C on off E u u t u t ---=

由以上两式即可得出

0on off t U E t

5-8．分析图5-7a 所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b 的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

解：电流可逆斩波电路中，Vl 和VDl 构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l 象限：V2和2D V 构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。

图3-7b 中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：

1V 导通，电源向负载供电：

1V 关断，VD ，续流：

2V 也导通，L 上蓄能

2V 关断，2D V 导通，向电源回馈能量

5-9对于图5-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。

当V3导通时，电源向M 供电，使其反转电动，电流路径如下图：

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

电力电子技术试题及答案(B)

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 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 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 πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 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 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 1α和2α，由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；

电力电子技术试题及答案(1)

《电力电子技术》试卷一．填空（共15分，1分/空） 1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。 2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。 3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U ，忽略主电路 2 各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。 4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。 5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。 6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。 7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。二．单选（共10分，2分/题） 1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 A.直流断路器 B. 快速熔断器 C.过电流继电器 2．晶闸管属于（）。 A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。 A．180O B.90O C.120O 4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。 A.60 B. 180 C. 120 5．把交流电变成直流电的是（）。 A. 逆变电路 B.整流电路 C.斩波电路三．多选（共10分，2分/题） 1．电力电子器件一般具有的特征有。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在开关状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。 A.单相全控桥整流电路 B.单相全波可控整流电路 C.三相全控桥整流电路 D.三相半波可控整流电路 3．使晶闸管关断的方法有。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 4．逆变失败的原因有。 A.触发电路不可靠 B.晶闸管发生故障 C.交流电源发生故障 D.换相裕量角不足 5．变压器漏抗对整流电路的影响有。 A.输出电压平均值降低 B.整流电路的工作状态增多 C.晶闸管的di/dt减小 D.换相时晶闸管电压出现缺口四．判断（共5分,1分/题） 1.三相全控桥式整流电路带电阻负载时的移相范围是150O。（） 2.晶闸管是一种四层三端器件。（）

电力电子课后习题答案 5

第五章直流-直流交流电路 1．简述图5-1a 所示的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 t on ，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，u o ＝E 。然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0。一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ?+off on on 。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。 2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，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 。解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为 U o = E T t on =50 20020?=80(V) 输出电流平均值为 I o = R E U M o -=10 30 80-=5(A) 3．在图5-1a 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。解：由题目已知条件可得：

m = E E M =100 10 =0.1 τ= R L =5.0001.0=0.002 当t on =5μs 时，有 ρ=τ T =0.01 = τ on t =0.0025 由于 1 1--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m 所以输出电流连续。此时输出平均电压为 U o = E T t on = 20 5 100?=25(V) 输出平均电流为 I o = R E U M o -=5 .010 25-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为 I max =R E m e e ???? ??-----ραρ11=5.01001.01101.00025 .0???? ??-----e e =30.19(A) I min =R E m e e ??? ? ??---11ραρ=5.01001.01 101.00025.0???? ??---e e =29.81(A) 当t on =3μs 时，采用同样的方法可以得出： αρ=0.0015 由于 11--ρ αρe e =1 101.0015.0--e e =0.149>m

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。

王兆安版电力电子技术试卷及答案

20××－20××学年第一学期期末考试《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟满分100分）（适用于 ××学院 ××级 ××专业学生）一、填空题（30分,每空1分）。 1．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________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．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 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是和。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有、和。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是；控制方式是。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为型逆变器和型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为。二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．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？三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 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2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，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

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 =。

电力电子技术试题及答案(3)

考试试卷一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分） 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有与。 2、选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以。 3、晶闸管的导通条件是。 4、晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有的特性。 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为。 7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是触发方法。 8、可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。 10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为。 11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。 12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回的逆变电路。 13、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须保证与直流电源电势E d的极性成相连，且满足|U d|<|E d|。 14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取，以保证逆变时能正常换相。 15、载波比(又称频率比)K是PWM主要参数。设正弦调制波的频率为f r，三角波的频率为f c，则载波比表达式为K= 。 16、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。 17、斩波器的时间比控制方式分为、、三种方式。二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系

《电力电子技术第二版》课后习题及解答

《电力电子技术》习题及解答第1章思考题与习题 1、1晶闸管的导通条件就是什么? 导通后流过晶闸管的电流与负载上的电压由什么决定? 答:晶闸管的导通条件就是:晶闸管阳极与阳极间施加正向电压,并在门极与阳极间施加正向触发电压与电流(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。 1、2晶闸管的关断条件就是什么?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:晶闸管的关断条件就是: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。 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与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,正向转折电压与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:光控晶闸管就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所示电路中就是否合理,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.电流有效值与波形系数。解:图(a): I T(A V )=π21 ?π ωω0)(sin t td I m =πm I

电力电子学陈坚课后习题答案

答案 5.1 什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高频PWM整流? 答：半波整流：整流器只在交流电源的半个周波输出整流电压，交流电源仅半个周期中有电流。全波整流：整流器在交流电源的正、负半波都有直流电压输出，交流电源在正负半周期均有电流。全控整流：指整流主电路中开关器件均为可控器件。半控整流：指整流主电路中开关器件不全是可控器件，而有不控器件二极管。相控整流：全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管，控制触发脉冲出现的时刻（即改变晶闸管的移相控制角的大小），从而控制负载的整流电压。高频PWM整流：整流主电路中开关器件均为全控器件，采用高频PWM控制，即在一个电源周期内高频改变开关管的导通状况。答案5.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流位移因数（基波功率因数）和整流输入功率因数？答：电压纹波系数RF：输出电压中全部交流谐波分量有效值V H与输出电压直流平均值V d 之比值，。电压脉动系数S n：整流输出电压中最低次谐波幅值V nm与直流平均值V d之比Sn=Vnm/Vd基波电流数值因数：电流畸变因数也称基波电流数值因数，是基波电流有效值与总电流有效值之比，即基波电流位移因数DPF （基波功率因数）：输入电压与输入电流基波分量之间的相位角（位移角）的余弦，即整流输入功率因数PF ：答案5.3 三相桥式不控整流任何瞬间均有两个二极管导电，整流电压的瞬时值与三相交流相电压、线电压瞬时值有什么关系？答：共阴连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通，把最正的相电压接到负载的一端；共阳连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最负的那一相自然导通，把

电力电子技术考试试题

北京交通大学学生考试试题课程名称：电力电子技术（A 卷） 2009 –2010学年 2学期出题：课程组题号一二三四五六七总成绩得分阅卷人一、单选题（每题2分，共20分） 1、下列功率器件中，哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器？ ① SCR ② IGBT ③ MOSFET ④ IGCT 2、在单相全控桥带大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为： ① 0.707U 2 ② 1.414U 2 ③ 0.9U 2 ④ 3.14U 2 3、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是： ① 0 ~90 ② 0 ~120 ③ 0 ~150 ④ 0 ~180 4、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动： ① PWM 整流电路 ② 无源逆变电路 ③ 交交变频电路 ④ BUCK 电路 5、单端反激变换器是 ① BOOST 变换器的派生电路 ② BUCK 变换器的派生电路 ③ 丘克变换器的派生电路 ④ BUCK —BOOST 变换器的派生电路 6、在谐振变换器中，ZVS 表示 ① 零电压开关 ② 零电流开关 ③ 硬开关 ④ PWM 开关 7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了学院班级学号姓名 ------------------------------------装 -------------------------------------------------------------------订--------------------------------------线-----------------

电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)

电力电子技术试题
第 1 章电力电子器件 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__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__。 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_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 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 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流 IH 与擎住电流 IL 在数值大小上有 IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压 UDSM 与转折电压 Ubo 数值大小上应为，UDSM_大于__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__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.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__。 14.电力 MOSFET 的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 的开启电压 UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力 MOSFET 。 16.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_电压驱动型_ 和_电流驱动型_两类。 17.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。 18.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 、电力 MOSFET 、 IGBT _；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_电力二极管、晶闸管、 GTO 、GTR _，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_晶闸管_，工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、

电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题集习题一 1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 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？ 3. 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？ 4. 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 5. 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 6. 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？ 7. 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？ 8. 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。 9. 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。 10. 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。 11. 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？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）。 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I2；（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i2的波形。 3．试作出图2-8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。 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。 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U2=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。 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。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=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。 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。 9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ?，L＝∞，U2＝220V，X B=0.3 ?，求U d、I d、 I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。 10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=1.2Ω、U2=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。 13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ?，L＝∞，U2＝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？

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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 ≈ ≈ c) I m3=2I=314 I d3= 5. 78 4 1 3 = m I

电力电子技术试卷及答案

一、填空题（每空1分，34分） 1、实现有源逆变的条件为和。 2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组状态、状态、反组状态、状态。 3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经的电流。为了减小环流，一般采用αβ状态。 4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。 5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够的电流，晶闸管才能导通。 6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时与电路会出现失控现象。 7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；这说明电路的纹波系数比电路要小。 8、造成逆变失败的原因有、、、等几种。 9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。 10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去掉脉冲，晶闸管又会关断。三、选择题（10分） 1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。 A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度； 2、α= 度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。 A、0度； B、60度； C 、30度；D、120度； 3、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，达到移相控制的目的。 A、同步电压； B、控制电压； C、脉冲变压器变比； 4、可实现有源逆变的电路为。

A、单相全控桥可控整流电路 B、三相半控桥可控整流电路 C、单相全控桥接续流二极管电路 D、单相半控桥整流电路 5、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选时系统工作才可靠。 A、300~350 B、100~150 C、00~100 D、00 四、问答题（每题9分，18分） 1、什么是逆变失败？形成的原因是什么？ 2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？五、分析、计算题：（每题9分，18分） 1、三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y—5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管。试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。（8分） 2、如图所示：变压器一次电压有效值为220V，二次各段电压有效值为100V，电阻性负载，R=10Ω，当控制角α=90o时，求输出整流电压的平均值U d，负载电流I d，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。（10分）一、填空题 1、要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均

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