第1章 思考题和习题.pdf

1 思考题和习题 1 电力电子器件按开关控制性能可分为哪几类 答 按其开关控制性能可分为不控型器件 半控型器件和全控型器件 2 晶闸管正常导通的条件是什么 导通后流过晶闸管的电流由什么决定 晶闸管的关断条 件是什么 怎样才使导通的晶闸管关断 晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多大 答 晶闸管正常导通的条件 晶闸管承受正向阳极电压时 并且门极有触发电流的情况下晶 闸管才能导通 导通后流过晶闸管的电流由负载决定 晶闸管的关断条件是利用外加电压和 外电路的作用 使流过晶闸管的电流降到 IH 维持电流 以下 晶闸管导通时电压为管子 的压降 答应 1V 左右 阻断时其两端电压为电源电压 具体分析电路 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 晶闸管的触发电流减小 正反向漏电流增大 维持电流下降 正向转折电 压和反向击穿电压减小 4 晶闸管的额定电流是怎样定义的 在额定情况下有效值和平均值有何关系 如何根据实 际电流波形来选择晶闸管的电流额定容量 答 晶闸管的额定电流是指通态平均电流 IT AV 国际规定通态平均电流是在环境温度 为 40 和规定的冷却条件下 晶闸管稳定结温不超过额定结温时所允许的最大工频正弦半 波电流的平均值 额定状态下的有效值电流与通态平均电流 IT AV 的关系 57 1 AV T I I 定义 电流波形系数 d I I f k 则晶闸管电流波形系数为 dVT T I I f k 对于不同的波形 波形系数也不同 即电流平均值相同 不同的波形有效值将会不同 在实际选用时 按照实际波形求出电流的有效值 与晶闸管所允许的最大正弦半波电流 其平均值即通态平均电流 IT AV 所造成的发热效应相等 即有效值相等 的原则来选晶闸 管的定额电流 并应留一定的裕量 2 5 试说明晶闸管的擎住电流 IL 和维持电流 IH 之间的区别 并比较它们的大小 答 擎住电流 IL 是指晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后 能维持晶闸管导通的最 小电流 而维持电流是指使晶闸管维持导通所必须的最小电流 通常 IL 是 IH 的 2 4 倍 6 型号为 KP100 3 维持电流 IH 3mA 的晶闸管 使用在图 1 53 三个电路中是否合理 为什 么 不考虑电压 电流裕量 a b c 图 1 53 习题 6 附图 解 a 图假设晶闸管导通 电路电流 mA 03 0 10 50 5 1 3 d I 小于维持电流 IH 3mA 故晶闸管 无法导通 b 图晶闸管承受的最大峰值电压为 311V 大于额定电压 300V 故不合理 c 图合理 导通时的电流小于额定时的有效值电流 7 图 1 54 中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形 其最大值均为 Im 试计算各波形的电流 平均值和有效值 如不考虑安全余量 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 IdT 各为多少 解 a m m I t td I I 328 0 sin 2 1 d 0 m m I t d t I I 5 0 sin 2 1 2 0 b m m I t td I I 637 0 sin 1 d 0 m m I t d t I I 707 0 sin 1 2 0 c m m I t td I I 477 0 sin 1 d 3 m m I t d t I I 634 0 sin 1 2 3 d 3 m m I t td I I 239 0 sin 2 1 d 3 m m I t d t I I 448 0 sin 2 1 2 3 e m m I t td I I 125 0 sin 1 d 4 0 m m I t d t I I 354 0 sin 1 2 4 0 f m m I t td I I 25 0 sin 1 d 2 0 m m I t d t I I 5 0 sin 1 2 2 0 当 IT AV 100A 时 IdT1 100A IdT2 141 35A IdT3 118 12A IdT4 83 76 A IdT5 55 44A IdT6 78 5A 图 1 54 习题 6 附图 8 为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离 其基本方法有哪些 各自的基本 原理是什么 答 由于主电路的电压较高 而控制电路的电压一般较低 所以 控制电路必须与主电路之 间有良好的隔离 从而确保控制电路的安全和提高抗干扰能力 常用的隔离方法有 光隔离和磁隔离 光隔离通常采用光电耦合器 磁隔离通常采用脉冲变 压器 9 电力电子器件过电压和过电流产生的原因有哪些 对过电压和过电流的保护各有哪些主 要方法 4 答 电力电子装置中产生过电压的原因有两类 外因过电压和内因过电压 外因过电压 主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因 1 雷击过电压 2 操作过电压 内因过电 压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 主要有换向过电压和关断过电压 1 换相过 电压 2 关断过电压 阻容 RC 过电压抑制电路是对过电压最常用和有效的保护方法 利用 电容电压不能突变的特性吸收过电压 电阻消耗吸收的能量 并抑制回路的振荡 过电流通常产生的原因是短路或过载 快速熔断器 简称快熔 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 10 电力电子器件的缓冲电路是如何分类的 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么 分析 RCD 缓冲电路中各元件的作用 答 缓冲电路又称为吸收电路 其作用是抑制电力电子器件的内因过电压 du dt 或者过电 流和 di dt 减小器件的开关损耗 在电力电子电路中 用于改进电力电子器件开通和关断 时刻所承受的电压 电流波形 缓冲电路分耗能型和馈能型 RCD 缓冲电路中 开通时 电容 Cs 经 Rs 放电 Rs 起到限制放电电路的作用 关断时 负载 电流经二极管 VDs 从 Cs 分流 使电压的上升率 du dt 减少 抑制过电压 11 晶闸管串并联使用时需要注意哪些事项 答 由于器件的特性的分散性 同型号的器件的伏安特性也会存在差异 会导致串联时电压 分配不均匀 为此在晶闸管串联时必须采用均压措施 晶闸管的静态和动态参数不一致 在相同的压降下 使各并联的器件流过的电流相差很 大 为了使并联器件达到电流平均分配 除选用特性比较一致的器件外 应采用均流措施 12 晶闸管两端并联阻容吸收电路可起哪些保护作用 答 晶闸管两端并联阻容吸收电路可起如下保护作用 1 过电压保护 2 动态均压 3 抑制 电压上升率 du dt 13 为什么电力 MOSFET 和 IGBT 较容易并联 在并联使用时需要注意哪些事项 答 电力 MOSFET 的通态电阻 Ron 具有正温度系数 电流增大 发热增大 通态电阻也随 之增大 使电流下降 在 MOSFET 并联使用时具有一定的电流