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思考题与习题1. 独立思考以下各小题，分别从“SCR、GTO、GTR、功率MOSEFT和IGBT”中选择合适的词填写在各小题的括号里。（1）（ ）是半控器件，（ ）和（ ）是全控器件。（2）（ ）和（ ）所需驱动电路的静态功耗接近于0。（3）如果希望导通电流为15A时，器件主回路的导通压降小于220mV，则应选用（ ）作为主开关器件。（4）除功率MOSFET外，（ ）的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似。（5）（ ）在导通电流为500A条件下，为了将它关断，它的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值需超过100A。（6）（ ）的输入特性与双极型三极管的输入特性类似。（7）如果希望制做一个升压型DC-DC变换电路，将450V直流电源升高为650V直流电源，最大输出电流为200A，斩波频率为15KHz，则应选用（ ）作为主开关器件。（8）（ ）如果已经导通，在主回路电流大于10A条件下，即使控制信号变为负值，它也不能关断。2. 分析比较SCR（普通晶闸管）、双向SCR（双向晶闸管）、GTO（可关断晶闸管）、GTR（电力双极型晶体管）、功率MOSFET和IGBT等电力电子器件的性能，回答下列问题：（1）哪种器件的工作频率最高？（2）哪种器件的容量较小？（3）哪种器件既可由控制信号正向开通，也可由控制信号反向开通？（4）哪些是半控器件？（5）哪些是全控器件？（6）Ron是哪种器件的参数？（7）哪种器件的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似，而且它的输出特性与GTR的输出特性类似？（8）在器件的通态电流与300A条件下，为了将它关断，哪种器件的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值应超过60A？（9）如果在静态（电流、电压、控制信号的幅值和电路参数保持不变）条件下，测得一个器件的控制极电压为+10V，主电路的电流为20A，主回路的管压降为200mV。问：它属于哪种器件？（10）如果希望在每个工作周期内，器件导通和关断的持续时间各为约10ms,那么，哪些可控器件相应的控制信号为高电平的持续时间必须大于5ms？而另外哪些可控器件相应的控制信号为高电平的持续时间可小于5ms？3. 普通晶闸管（SCR）与负载电阻串联接单相交流市电，其标称值为220V（有效值），电网电压波动不超过20%。试计算晶闸管实际承受的最高反向电压是多少？若考虑晶闸管的安全裕量电压（安全裕量可按2.5倍考虑），则应选用额定电压不少于多少伏的晶闸管？4. 设上题中晶闸管的通态平均电流为100A，若晶闸管的电流安全裕量按1.5或2倍考虑，试分别计算导通角为180和90时，允许流过晶闸管的峰值电流各是多少？5. 设单相桥式 单相双半波 三相桥式二极管整流电路 单相桥式全控 单相桥式半控 三相桥式可控整流电路的交流输入相电压之有效值为UIN，频率为50Hz，负载为RL，试分析比较这6种整流电路（不包括电流变压器和滤波元件）的性能，回答下列问题：（1）哪几种整流电路输出电压的纹波因数最小？（2）哪几种整流电路输出电压的纹波因数最大？（3）哪几种整流电路最简单？（4）哪几种整流电路最复杂？（5）哪几种整流电路的效率最高？（6）哪几种整流电路输出电压的最低次谐波的频率最高？它是多少Hz？（7）哪几种整流电路输出电压的平均值最高？（8）哪几种整流电路输出电压的平均值可调（设UIN和RL不变）？（9）当UIN变化20%时，哪几种整流电路输出电压平均值的变化可小于3%？（10）哪几种整流电路的功率因数低？（11）哪几种整流电路的对交流输入电源造成的干扰小？（12）如果在整流电路的输出与RL之间串接平波电感L，并希望在IRL达100A时RL两端电压的纹波因数小于1%，问：选用哪种整流电路所需L的电感量最小？6. 单相桥式二极管整流电路的交流输入电压有效值为220V，分别计算下列两种不同负载条件下整流输出电压的平均值Ud、负载电流的平均值Id、每只整流二极管电流的平均值IDT和有效值IT：（1）负载为纯阻性，R=10。（2）负载为电阻与电感相串联，R=10，L可视为无穷大。7. 由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路的交流输入电压之有效值为100V，负载R=2，L可视为无穷大，反电动势E=50V。试求=30时整流输出电流的平均值Id、每只晶闸管电流的平均值IdT和有效值IT。8. 设晶闸管三相桥式可控整流电路输出带阻感负载，R=10，L可视为？，它的三相交流输入线电压之有效值和全控整流输出电压之平均值分别为UlL和Ud，UlL随电网电压波动的变化范围是320V至420V，晶闸管的导通压降可视为0，试求：（1）若=0，Ud的变化范围是什么？（2）若希望通过调节，使Ud稳定在400V，那么应在什么范围内调节？在这种情况下下流过每只晶闸管的电流之最大有效值是多少？（4）设控制器通过恰当调节T1和T2的控制角使的平均值等于150V不变，则T1的额定电流临界值（不包括安全裕量）约为何值？9. 电力电子技术中的逆变器和变频器的基本功能各是什么？它们主电路的基本原理各是什么？它们具有什么共同的理论基础？10. 变频可分为哪两大类？各有何特点？第一章填空题：1.电力电子器件一般工作在_状态。2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_。3.电力电子器件组成的系统，一般由_、_、 _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_。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_ 、 _ 、_三类。5.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 _ 。6.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_IH 。7.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM_Ubo。8.逆导晶闸管是将_与晶闸管_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。9.GTO的_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。10.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_ 。11.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_、前者的饱和区对应后者的_、前者的非饱和区对应后者的_。12.电力MOSFET的通态电阻具有_温度系数。13.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_，开关速度_电力MOSFET 。14.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_和_两类。15.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_，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_。 简答题：16.使晶闸管导通的条件是什么？ 17.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？ 18.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？19.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？ 计算题：20.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大 ?21.流经晶闸管的电流波形如题图141所示。试计算电流波形的平均值、有效值及波形系数。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？ 22.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。23.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Id1、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、 Im3各为多少 ? 第二章填空题：1.电阻负载的特点是_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角的最大移相范围是_。2.阻感负载的特点是_，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，晶闸管控制角的最大移相范围是_ ，其承受的最大正反向电压均为_，续流二极管承受的最大反向电压为_（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，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，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_。4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角大于不导电角d时，晶闸管的导通角q =_; 当控制角a小于不导电角 d 时，晶闸管的导通角 q =_。5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与_的波形基本相同，只是后者适用于_输出电压的场合。6.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UFm等于_，晶闸管控制角的最大移相范围是_，使负载电流连续的条件为_(U2为相电压有效值)。7.三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_，当它带阻感负载时，a的移相范围为_。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_的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_的相电压；这种电路 a 角的移相范围是_，ud波形连续得条件是_。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_。10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 id 断续和连续的临界条件是_，电路中的二极管承受的最大反向电压为_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 a 从090变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随 a 的增大而 _，当 a 从90180变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 a 的增大而_。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 a 30时，三相电流有效值与直流电流的关系为I_Id ，交流侧电流中所含次谐波次数为_，其整流输出电压中所含的谐波次数为_。13.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路适用于_的场合 ，当它带电感负载时，移相范围是_，带电阻负载时，移相范围是_；如果不接平衡电抗器，则每管最大的导通角为_，每管的平均电流为_Id 。14.多重化整流电路可以提高_，其中移相多重联结有_和_两大类。15.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_，欲实现有源逆变，只能采用_电路 ，当控制角 0 a p /2 时，电路工作在_状态； p /2 a p 时，电路工作在_状态。16.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_、_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_和_。17.大、中功率的变流器广泛应用的是_触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即_、_和_。简答题：18.如题图2-21所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象，何为失控，怎样抑制失控？ 19.单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，那么二者是否有区别呢？20.三相半波整流电路，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，其分段布置及其向量如题图2-23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？21.题图2-26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：晶闸管承受的最大反向电压为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。22.变压器漏感对整流电路有何影响？ 23.无功功率和谐波对公用电网分别有那些危害？ 24.整流电路的输出电压和电流是周期性的非正弦波，试以 a=0 为例，分析此时整流电压、电流中的谐波关系。 计算题：41.晶闸管通态平均电流IT=100A，当流过晶闸管的实际电流如题图2-41所示, 求允许平均电流Id的值(不考虑环境温度与安全裕量)?46.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2220V，控制角 a p/3 rad,负载电阻Rd5W,试求：（1）输出电压的平均值 Ud ；（2）输出电流有效值I。47.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2400V，负载电阻Rd10W, 控制角 a p/2 rad, 试求：（1）输出电压平均值Ud；（2）输出电流平均值Id。 第三章填空题：1.直流斩波电路完成得是直流到_的变换。2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_和_。3.斩波电路有三种控制方式：_、_和_。4.升压斩波电路的典型应用有_和_等。5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为_。6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有_、_和_。7.Sepic斩波电路和Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_的电源电流和负载电流均连续，_的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为_极性的 。8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第_象限，升压斩波电路能使电动机工作于第_象限，_电路能使电动机工作于第1和第2象限。9.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第_象限。10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_斩波电路和一个_斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个_斩波电路并联。计算题： 21.在题图3-21所示的升压斩波电路中，设E100V，R250W，a0.8，C。(1)计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 (2)计算输入输出功率。 22.如题图3-22所示降压斩波电路，设输入电压为200V，电感L是100mH, 电容C无穷大，输出接10W的电阻，电路的工作频率是50kHz，全控器件导通占空比a为0.5，求：(1)输出直流电压Uo，输出直流电流Io。 (2)流过IGBT的峰值电流。(3)如果将IGBT的峰值电流减小为输出直流电流Io的110，应改变什么参数，它的值是多大。第四章填空题：1.改变频率的电路称为_，变频电路有交交变频电路和_电路两种形式，前者又称为_，后者也称为_。2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为_，随 a 的增大， Uo_，功率因数l_。3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角aj(j=arctan(wL/R) )时,VT1的导通时间_,VT2的导通时间_。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_联结方式，TCR的控制角 a 的移相范围为_，线电流中所含谐波的次数为_。5.晶闸管投切电容器 选择晶闸管投入时刻的原则是：_。6.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_。7.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_决定的。8.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_。9.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即_和_，其中主要用于中等容量的交流调速系统是_。10.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_器件；控制方式是_。简答题： 12.单相交流调压电路带电阻负载和带阻感负载时所产生的谐波有何异同？13.斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特性？14.三相交流调压电路采用三相四线接法时，存在何种问题？ 15.三相交流调压电路采用三相三线接法带电阻负载时，试分析电流的谐波情况。17.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。18.交流调功电路中电流的谐波有何特点？19.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本工作原理。 计算题：28.采用两晶闸管反并联相控的交流调功电路，输入电压Ui220V，负载电阻R5W。晶闸管导通20个周期，关断40个周期。求:(1)输出电压有效值Uo,(2)负载功率Po,(3)输入功率因数cosji。29.采用两晶闸管反并联相控的交流调压电路，输入电压Ui220V