电力电子课l练习题答案

1、1、电力电子器件一般工作在开关 状态。功率损耗主要为开关损耗。由于电路中存在电压与电流得过冲，往往需添加_保护电路_o4、按内部电子与空穴两种载流子参与导电得情况，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、电力二极管得工作特性可概括为承受正向电压导通，承受反相电压截止。基二极管得开关损耗小于快恢复二极管得开关损耗。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_IHO10、晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为,UDSML大于_UbOo11、逆导晶闸管就是将_二极管_与晶闸管_反并联_(如何连接)在同一管芯上得功率集成器12、

2、GTO得多元集成结构就是为了便于实现门极控制关断而设计得。13、MOSFET得漏极伏安特性中得三个区域与GTR共发射极接法时得输出特性中得三个区域有对应关系，其中前者得截止区对应后者得_截止区_、前者得饱与区对应后者得 放大区前者得非饱与区对应后者得饱与区 O14、电力MOSFET!通态电阻具有 正温度系数。15、IGBT得开启电压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与公共端之间得性质电压驱动型与电流驱动型两类。17、IGBT得通态压降在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

3、 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卜电力晶体管(GTR)、电力场效应管(电力MOSFET)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中，属于不可控器件得就是电力二极管，属于半控型器件得就是晶闸管,属于全控型器件得就是_ GTO、GTR、电力MOSFET IGBT ;属于单极型电力电子器件得有电力MOSFET _属于双极型器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3、电力电子器件组成得系统，一般由_控制电路驱动电路、_主电路三部分组成，6、电力二极管得主要类型有普通二极管、快恢复二极管肖特基二

4、极管。7、 肖特8、晶闸管得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,可将电力电子器件分为1、电力电子器件一般工作在开关 状态。件得有一电力二极管、晶闸管、GTO、GTR_,属于复合型电力电子器件得有IGBT_;在可控得器件中,容量最大得就是_晶闸管_,工作频率最高得就是_电力MOSFET属于电压驱动得 就是电力MOSFET IGBT _,属于电流驱动得就是_晶闸管、GTO、GTR _。试列举您所知道得电力电子器件，并从不同得角度对这些电力电子器件进行分类。目前常用得控型电力电子器件有哪些？答:1、按照器件能够被控制得程度，分为以下三类：(1)半控型器件：晶闸管及其派生器件

5、全控型器件:IGBT,MOSFET,GTO,GTR(3)不可控器件：电力二极管2、按照驱动信号得波形(电力二极管除外)(1)脉冲触发型：晶闸管及其派生器件电平控制型：(全控型器件)IGBT,MOSFET,GTO,GTR按照器件内部电子与空穴两种载流子参与导电得情况分为三类：单极型器件：电力MOSFET功率SIT,肖特基二极管 双极型器件:GTR,GTO,晶闸管，电力二极管等复合型器件:IGBT,MCT,IGCT等对晶闸管触发电路有哪些基本要求？晶闸管触发电路应满足下列要求：触发脉冲得宽度应保证晶闸管得可靠导通；触发脉冲应有足够得幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流得幅度应增大为器件最大触发电流得3-

6、5倍，脉冲前沿得陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。所提供得触发脉冲应不超过晶闸管门极得电压、电流与功率定额，且在门极伏安特性得可靠出发区域之内。应有良好得抗干扰性能、温度稳定性及与主电路得电气隔离。 IGET、GTR、GTO 与电力 M OSFET 得驱动电路各有什么特点？,IGBT就是电压驱动型器件GTR驱动电路得特点就是：驱动电路提供得驱动电流有足够陡得前沿，并有一定得过冲可加速开通过程，减小开通损耗；关断时,驱动电路能提供幅值足够大得反向基极驱动电流 加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO驱动电路得特点就是:GTO要求其驱动电路提供得驱动电流得前沿应有足够得幅值与 陡度，且一般需要

7、在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值与陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路与门极反偏电路三部分。电力MOSFET驱动电路得特点：要求驱动电路具有较小得输入电阻，驱动功率小且电路简单。2、晶闸管对触发脉冲得要求就是要有足够得驱动功率、触发脉冲前沿要陡 幅值要高与触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。1、晶闸管两端并联R、C吸收回路得主要作用有哪些？其中电阻R得作用就是什么？答:R、C回路得作用就是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升 率，动态均压作用。R得作用为:使L、C形成阻尼振荡，不会产生 振荡过电压,减小晶闸管得开通电流上升率，降低开通损耗。、8指出下图

8、中各保护元件及VD、Ld得名称与作用。3、(1)4、按照驱动电路信号得性质，分为两类：(1)电流驱动型：晶闸管,GTO,GTR等电压驱动型：电力MOSFET,IGBT等常用得控型电力电子器件：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。2-152)4)2-18IGBT驱动电路得特点就是：驱动电路具有较小得输出电阻 得驱动多采用专用得混合集成驱动器。,IGBT,这样角形接法得阻容过电压保护；桥臂上得快速熔断器过电流保护：晶闸管得并联阻容过电压保护;桥臂上得晶闸管串电感抑制电流上升率保护；直流侧得压敏电阻过电压保护；直流回路上过电流快速开关保护；VD就是电感性负载得Ld就是

9、电动机回路得平波电抗器9、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?答:A、触发电路必须有足够得输出功率；B、触发脉冲必须与 主回路电源电压保持同步；c、触发脉冲要有一定得宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲得移相范围应能满足主电路得要求rTq得压I)|2 门2 口星形接法硒堆过电保护;三010、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、oOJ-tOJ-t丿态：电流方向从上到下，势E方向上正下负+，Ud大于E，控制角得移相范围:电流方向从上到下压下正Ud小于逆%控制臟相范围整流电动机电压方向上状态 机电势E方逆变发电机下负，反电090。)上负下正，发电90150。1、图

10、为采用双向晶闸管得单相电源漏电检测原理图，试分析其工作原理。bjT.2触发导一，丁R3，切断插座电源J同时JU常开触头闭漩，嗚触答：三相插座漏电如向晶闸管以l+或III-得方式触发导通，继电器线圈得电，J1,4常开触头J源通电源；双向晶闸管导通使指示灯亮R1闭合,常闭触头断头断开，晶闸管门极接灯不亮，提示正常工作。零3、由下面单结晶体管得触发电路图画出各点波形。自,三相插座带电，指示nrQ置于位置2:正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。负半周,由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。Q置于位置3:正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。负半周,双向晶闸管m-

11、触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。11、在下面两图中 变发电机状态。(1、 标出Ud、Ef及id得方向。5(2)、说明E与Ud得大小关系。(3)、当a与P得最小值均为30度时，控制角a得移向范围为多少？个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆cotaaaa干3 3,提示插 座漏正常工作时，双向晶闸管门身圈不得rrii ! 4IIIIII t:!:JLUIIIIIIIR(T八j j!IllIIITI ILkk单结晶体管高虫发电足各菩点的电压渡形曲1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少得条件?答:(1)直流侧必需外接与直流电流Id同方向得直流电源E,其数值要稍大于逆变 器输出平均电压 Ud,

12、才能提供逆变能量。逆变器必需工作在 P 900)区域,使 Udvo,才能把直流功率逆变为 交流功率返送电网。2、晶闸管触发得触发脉冲要满足哪几项基本要求?答：(1)触发信号应有足够得功率。(2)触发脉冲应有一定得宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳 极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。触发脉冲必须与晶闸管得阳极电压同步 ，脉冲移相范围必须满足电路要 求。2、PWM2 变电路得控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制各有哪些 优点?答:(1)PWM 逆变电路得常用控制方法有两种，一就是计算法；二就是调制法。其中 调制法又可分为两种，一就是异步调制法；二就是同步调制法。(2)通常

13、异步调制法就是保持载波频率不变， 信号频率根据需要而改变时， 载 波比就是变化得。优点就是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多， 输出较接近正弦波。同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波与信号波保持同步变化。优点就是 : 信号波一周内输出得脉冲数就是固定得 , 脉冲相位也就是固定得 , 对称性好。3、什么就是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成得原因就是什么 答:(1) 逆变失败指得就是 : 逆变过程中因某种原因使换流失败 , 该关断得器件末 关断 , 该导通得器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态 , 造成两电源顺向联接 , 形成短路。(2) 逆变失败后果就是严重得 , 会在

14、逆变桥与逆变电源之间产生强大得环流 损坏开关器件。(3) 产生逆变失败得原因 :一就是逆变角太小 ; 二就是出现触发脉冲丢失 ; 三就 是主电路器件损坏 ; 四就是电源缺相等。2、根据对输出电压平均值进行控制得方法不同 , 直流斩波电路可有哪三种控制 方式？并简述其控制原理。答：(1)第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间 ton称为脉宽调 制。简称“ PWM 调制。(2)第二种调制方式为：保持开关导通时间 ton不变,改变开关周期,称为频率 调制。简称为“ PFM 调制。(3)第三种调制方式为：同时改变周期 T 与导通时间 ton。使占空比改变,称为 混合调制。3、电压型逆变电

15、路中反馈二极管得作用就是什么？答： 电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时 , 需要向电源反馈无功功率。直 流侧电容起缓冲无功能量得作用。 为了给交流侧向直流侧反馈得无功能量提供通 道 , 逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。1 、 对晶闸管得触发电路有哪些要求？ 答： 为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出得触发信号应有足够 大得电压与功率 ;门极正向偏压愈小愈好 ;触发脉冲得前沿要陡、宽度应满足要求 ;要能满足主电路移相范围得要求 ; 触发脉冲必须与晶闸管得阳极电压取得同步。2、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？答： 由于晶闸管得过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小得多

16、使用中除了要采取必要得过电流、 过电压等保护措施外 , 在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够得安全余量。另外，使用中得晶闸管时还应严格遵守规定要表检查晶闸管得绝缘情况。目地。6 晶闸管得过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常就是用来作 为“最后一道保护”用?答:晶闸管得过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护与直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护 通常就是用来作为“最后一道保护”用得。3、单相桥式全控整流电路，负载中丄值极大，当时，要求:(1)作出、与得波形； (2)求整流输出平均电压、平均电流，变压器二次电流有效值；解：(1)作图

17、。当时,4、 在图 1 所示得降压斩波电路中， 已知， 丄值极大， 。 分析斩波电路得工作原 理;(2)采用脉宽调制控制方式，当，时,计算输出电压平均值、输出电流平均值。求。此外,还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧3、 晶闸管整流电路中得脉冲变压器有什么作用?答:在晶闸管得触发电路采用脉冲变压器输出,可降低脉冲电压，增大输出得触发电流,还可以使触发电路与主电路在电气上隔离,既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配,达到同时触发多个晶闸管得VD解：(1)参考书上简要说明。(2)根据公式得计算题(每小题 10 分,共计 20 分)1、单相半波

18、可控整流电路，电阻性负载。要求输出得直流平均电压为5092V 之间连续可调，最大输出直流电流为 30A,由交流 220V 供电，求晶闸 管控制角应有得调整范围为多少？选择晶闸管得型号规格(安全余量取 2倍=1、66)。解: 单向半波可控整流电路得UL=0、45U2当UL=50V时COS a =仁一 1 0则 a =90当UL=92V时COS a =1=1=0、87则 a =30控制角 a 得调整范围应为 090由=1、66 知1=1、66ld=1、66X 30=50A为最大值. IT(AV)=2X =2X =64A取 100A又 Uyn=2UTM=2XX 220=624V 取 700V 晶闸管得型号为：KP100-7。2、一台由 220V 供电得自动恒温功率为 1kW 得电炉，采用单相半控桥整 流电路。通过计算选择晶闸管与续流二极管得型号。解:电炉电阻丝得电阻Rd= 48 Q当 a =0时晶闸管与整流管得电流有效值才最大为ITm=IDm=3、2A选择晶闸管与整流管得型号|T（AV）=（1、52）=（1、52）=34A取 5A（电流系列值）UTn=