《电力电子变流技术（第二版）习题册》参考答案 劳动

PAGEPAGE10第一章 电电子器件§1-1 晶闸管的工作原理一、填空题1．螺栓型 塑封型 平板型2．VT 阳极A 阴极K 控制极（门极）G3．单相导电性 正向阻断特性4．在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压 在门极和阴极间也加正向电压5．流过晶闸管的阳极电流IA小于维持电流IH 阳极电位低于阴极电位6．晶闸管 普通型晶闸管 晶闸管的额定电流为50A 晶闸管的额定电压等级为5级即500V二、填空题1．× 2．× 3．√ 4．× 5．× 6．× 7．× 8．√ 9．√三、选择题1．D 2．A 3．C 4．B四、简答题1．答：晶闸管正常导通的条件是：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的门极和阴极间也加正向电压，两者缺一不可。导通后流过晶闸管的电流由晶闸管所在的主电路决定；晶闸管两端的电压为正向导通电压，一般为1V左右。2．答：虽然晶闸管的门极通入较小的电流可以控制阳极大电流的导通，但是导通后门极就失去控制作用，并且晶闸管的阳极电流和门极电流之间没有一定的比例关系。晶体管用较小的基极电流控制较大的集电极电流，集电极电流的大小和基极电流有一定的倍数关系，如果晶体管导通后如果基极电流为零则集电极电流也为零。所以用晶闸管不能像晶体管那样构成放大器。3．答：对小功率晶闸管管脚的判别方法是用万用表分别测试任一两管脚间的正反向电阻，如果测得的正反向电阻都很大时，应调换管脚再进行测试，直到找到正反向电阻值一大一小的两个电极。其中两个电极间阻值较小（正向电阻，而KA。五、分析题S闭合后控制极也加正向电压，V2处于正向偏置，EGIGV2IB2，V2IC2=β2IGIC2V1的基极电流，V1的集电极电流β2V1V2IC1V2§1-2 晶闸管的伏安特性和主要参数一、填空题1．阳极 阴极2．1.0V左右3．500V4．额定通态平均电流 小于40℃ 工频正弦半波5．实际波形的电流有效值 额定电流有效值 2～36．2～3二、判断题1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．√9．× 10．√三、选择题1．B 2．C 3．C四、简答题1．答：由于晶闸管的门极特性的差异，门极触发电压UGT和门极触发电流IGT受温度影响很大，而元件铭牌上是常温下测得的数据。当元件工作时，温度IGTIGT2．答：相同点：1）都具有单向导电性；2）导通后管压降都很低二极管一0.7V1.0V；3）都具有正反向漏电流；4）晶闸管和二极管的反向特性曲线基本一致。不同点：1）晶闸管正反向都具有阻断能力，二极管只有反向阻断能力；2）二极管的正向导通只要正向电压大于0.7即可，而晶闸管正向导通电压大小与门极触发信号有关，门极触发电流越大，晶闸管正向导通电压越低。3．答：晶闸管的伏安特性位于第一象限的是正向伏安特性，位于第三象限UBO时，漏电流突然剧增，特性曲线阻断状态到导通状态。这样的导通称为晶IG＞0UBOIG越大，相应的阳极1.0V左右，所以导通后的特性曲线靠近纵坐标而且陡直，与二极管的正向特性曲线相似。五、分析与计算题解：晶闸管的额定电压𝑈Tn=(2~3)𝑈TM=(2~3)√2×380V≈1075~1612V按晶闸管参数系列取1400V，14级。晶闸管的额定电流ⅠT(AV)

Ⅰ=(1.5~2) T1.57

100A=(1.5~2)× =96~126A1.57按晶闸管管参数系列取100A，所以选取晶闸管型号为KP100-14。§1-3 全控型电力电子器件一、填空题1．正 负2．GTR 电力 PNP NPN3．二次4．N P N P5．MOSFET GTR二、判断题1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．√三、选择题1．B 2．A 3．D 4．B 5．D 6．C 7．B 8．D四、简答题1．英文缩写名称结构控制特点电气符号应用场合GTO门极可关断晶闸管PNPN门极正信号触发导器调速装置GTR电力晶体管PN与小功率晶体管非PNP和NPN两种类型（NPN型）10kHZ以下P-MOSFET功率场效应晶体管三层结构，有N沟道和P沟道两种，栅极GD压控型器件，门极控制信号是电压（N沟道）IGBT绝缘栅双极型晶体管四层结构，复合管，将MOSFET 和GTR结合于一体输入阻抗高、速度压高和承受大电流的优点2．答：GTR是电流型器件，功率MOS是电压型器件，与GTR相比，功率MOS管的工作速度快，开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并且输入阻抗可达几十兆欧。3．答：IGBTGTR1/10，IGBT电流MOS10MOSGTR相比，IGBT的耐压可CEM可达4500T的最高允许结温TJM为150，IGBT的通态压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性；MOS1/10MOS管相同。第二章 晶管触发电路§2-1 晶闸管对触发信号的要求一、填空题1．交流 直流 脉冲 脉冲触发2．正弦波触发信号 尖脉冲 方脉冲 强触发脉冲 脉冲列3．为了使触发的晶闸管同时触发导通4．必须与电源同步二、判断题1．√ 2．× 3．× 4．√ 5．√ 6．√ 7．√三、简答题（1（2）触发脉冲应具有一定的宽度，且前沿尽可能陡。晶闸管的导通需要时18O，1ms。（3）触发脉冲的相位可以按要求移动。触发脉冲相位在一定的范围内进行移动的过程，就是改变控制角的过程，从而实现变流电路主电路输出电压在一定范围内的调节。（4）触发脉冲必须与主电路同步。由于晶闸管只有承受正向电压时才能触角时的触发时刻相同。§2-2 单结晶体管触发电路一、填空题1．半导体 特种管 有3个电极 耗散功率为300mW 耗散率为500mW2．η 0.3～0.93．截止区 负阻区 饱和区4．150° 505．0.1~1.0 50~1006．尖脉冲 前沿陡 抗干扰能力强 运行可靠 温度补偿性能好二、判断题1.× 2．× 3．√ 4．× 5．× 6．√ 7．× 8．√ 9．√10．√三、选择题1.D 2.A 3.B 4.D 5.A 6.B 7.B四、简答题1．答：单结晶体管振荡电路在一个周期可以产生多个尖脉冲，但由于晶闸Re的大小，就可改变电容充电速度，也就改变了第一个脉冲α的大小目的。2ER2、R1在单结晶体管的两个R3RPC充电，充电时间常数为（R3+RP）*C。UeUc，按指数规律上升，如图2-6UcUpeb1Uc的增大，电容电压Uc达到峰点电压瞬间，单结晶体管导通，Rb1迅速变小，电容Ce、b1R1放电。由于放电回路电阻很小，放电时间很短，所以在R1UcUVC又开始充电，电路不断充放电振荡，在电容上形成锯齿波电R13．答：单结晶体管振荡电路的电源与所触发的晶闸管的主电路电源为同一TVS削波UbbCC（α一样触发电路与主电路取得了同步。4．答：单结晶体管在使用时我们可以用万用表简单测量其好坏，可选用R×1kΩ电阻档进行测量，红表笔接e端黑表笔接b2端；红表笔接e端黑表笔接b1e端，b1b2b1b2b1b2测得的b1b2Rb1b22~10KΩ之间。五、画图题§2-3 同步电压为锯齿波的触发电路一、填空题1．同步环节 锯齿波形成及脉冲移相环节 脉冲形成、放大和输出环节强触发环节 双窄脉冲形成环节2．阻抗变换和前后级隔离 RP13锯齿波电压3 直流控制电压（正值） 直流偏移电压（负值）4．36 505．双窄脉冲6．要有足够的驱动功率 触发脉冲前沿要陡、幅值要高 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步7．同步 时刻二、判断题1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√三、选择题1．C 2．B 3．B 4．B 5．C四、简答题1．答：同步电压为锯齿波的触发电路抗干扰能力强，不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，移相范围宽。缺点是整流装置的输出电压Ud与控制电压UC之间不成线性关系，且电路较复杂2．答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大3．答：因为采用强触发电路后输出的脉冲幅值更高、前沿更陡，所以在晶闸管串、并联使用或全控桥式等大中容量系统中，为了缩短晶闸管开通的时间，保证被触发的晶闸管同时导通，提高系统的可靠性，常采强脉冲触发电路。2-8V5V6管构成一个或”V5V6管都导通V8V5V6V7、V8X、Y端，第一V4V5V8管60°60°的后一相触发单元在产生第一个触V4R12XYC4V6V860°VD3R12Uc=0Ub，αUb固Ub4V4管导通的时刻，从而改变触发脉冲产生的时刻，改变控制角α的大小，达到移相的目的。五、画图题§2-4 集成触发电路一、填空题1．体积小 功耗低 温漂小 性能稳定可靠 接线维修调试方便2．同步 锯齿波形成环节 脉冲移相环节 脉冲形成环节与放大环节3．16 ±154．1 155．7二、判断题1．√ 2．× 3．√ 4．√三、简答题答：KC41C1~6号管脚为外电路7号管脚输入信号为高电位或悬空时，V710~157号管脚输入为低电平或接地时，V710~15号管脚输出。16号管脚接电压+15V；8号管脚接地；9号管脚悬空。第三章 单整流电路§3-1 单相半波可控整流电路一、填空题1．可控的 不可控的2．180°二、判断题1．√ 2．× 3．× 4．× 5．√三、选择题1．B 2．D 3．C 4．B四、简答题1．答：必须把示波器插头的接地端断开，否则会引起短路。用双踪示波器2．答:α的最大移相范围180°。晶闸管的导通角=π-α。续流二极管的导通角π+α五、分析与计算题解：（1）输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud＝0.45U2cosα＝0.45×100×cos30°＝39（V）Id＝Ud/Rd＝39/2＝19.5（A）I2＝Id＝19.5（A）（2）晶闸管承受的最大反向电压为：2URM=2

U2＝100

＝141.4（V）2考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UTn＝（2～3）URM=（2～3）×141.4＝283～424（V）4级。流过晶闸管的电流有效值为：22IT＝Id/ ＝13.8（A）2晶闸管的额定电流为：IT(AV)＝（1.5～2）×13.8∕1.57＝13～17.5（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数可选取20A。综合考虑可选取晶闸管KP20-4。§3-2 单相桥式全控可控整流电路一、填空题1．𝑈22（1.5～2倍）√2×𝑉 （1.5～2倍）5𝐴1.57二、判断题1．× 2．× 3．× 4．× 5．√三、选择题1．D 2．A 3．A四、简答题1．答：若有一晶闸管因为过流而烧成断路，则单相桥式全控制流电路变为五、分析与计算题解：①ud、id、和i2的波形如下图：②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud＝0.9U2cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）Id＝Ud/Rd＝77.97/2＝38.99（A）I2＝Id＝38.99（A）③晶闸管承受的最大反向电压为：2URM=2

U2＝100

＝141.4（V）2考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UTn＝（2~3）URM=（2~3）×141.4＝283~424（V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。2流过晶闸管的电流有效值为：2IT＝Id/ ＝27.57（A）2晶闸管的额定电流为：IT(AV)＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。§3-3 单相桥式半控整流电路一、填空题1．180° 180° 2．α突然增大至180° 失控 并接3．大 大 直流分量二、判断题1．√ 2．× 3．√ 4．√ 5．×三、选择题1．D 2．D 3．B四、简答题1．答：对于单相桥式半控整流电路，当触发脉冲突然消失或α突然增大到π2．答：单相半控与单相全控桥相比，（1）在主电路上，半控整流少了两个晶闸管。因而，触发装置较简单，较经济。（2）为防止失控而增加了一个续流二极管，使得输出整流电压Ud的波形中。

2

1cos当 范围内移相控制2时，Ud只能为正值，而全控整流电路Ud在 时可为负值。五、分析与计算题1．解：Uo（1）根据

0.9U2

1cos2当α=0°时，𝑈𝑂𝑀𝐴𝑋=0.9𝑈2𝑈2=

𝑈𝑂𝑀𝐴𝑋=0.9

110=122(𝑉)0.9（2）当α=60°时，𝑈=0.9𝑈1+cos𝛼=0.9×122×1+cos60°=82.5(𝑉)𝑂 2 2 22．解：由单相桥式半控整流电路输出直流电压的表达式：Uo0.9U2

1cos2得变压器副边电压的有效值为：U2

2Uo 66.7 66.7

260 0.9cos0

（V）晶闸管所承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM和二极管所承受的最高反向电压UDRM都等于：UUU

（V）流过晶闸管和二极管电流的平均值为：IVT

ID

1I 1

（A）UFRMURRM：UFRM≥(2~3)UFM(2~3)94188~282（V）URRM≥(2~3)URM(2~3)94188~282（V）选10A、200V的晶闸管和10A、100V的二极管。:第四章 三可控整流电路§4-1 三相半波可控整流电路一、填空题1．三相半波2．9003．120°4．双窄脉冲5．<30° 输出6．>60°二、判断题1．× 2．× 3．√ 4．× 5．× 6．√三、选择题1．B 2．C 3．B 4．D 5．C 6．C 7．A四、简答题180°五、分析与计算题1．解：假设α=0°，当负载为电阻时，ud的波形如下。当负载为电感时，ud的波形如下。（1）d、di1的波形如下。（2）Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝1.17U2cosα＝1.17×100×cos60°＝58.5（V）Id＝Ud∕Rd＝58.5∕5＝11.7（A）IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A）§4-2 三相桥式半控整流电路一、填空题1．0～180°2．1/33．120°4．2二、判断题1．√ 2．×三、选择题1．B 2．D 3．A§4-3 三相桥式全控整流电路一、填空题1．阴 阳 60 120 两 阴 阳 不是在同一桥臂上2．60° 输出3．0º—120º4．6次 6脉波整流电路5．90 606．150Hz 300Hz 三相全控桥整流 三相半波可控整流二、判断题1．× 2．× 3．√ 4．× 5．× 6．×三、选择题1．C 2．C 3．C 4．D 5．A 6．B四、简答题1．答：如果电路中一个晶闸管被击穿而短路，交流电压会沿着短路的晶闸变状态，因而只应用于中等容量的整流装置或不可逆的直流电动机传动系统中。T1、T3、T5T4、T6、T2）应导通的那两个晶闸管同时有（80°～100°60°的宽60°＋元件能够被可靠触发导通所需要施加的脉冲宽度。五、分析与计算题1（1）d、di1的波形如下。（2）Ud、Id、IdT分别如下。Ud＝2.34U2cosa＝2.34×100×cos60°＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）IdT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）2．答：假设VTl不能导通，整流电压波形如下。假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。第五章 有逆变电路§5-1 单相桥式全控有源逆变电路一、填空题1．整流 逆变2．晶闸管3．π二、判断题1．× 2．√ 3．√ 4．× 5．√三、选择题1．A 2．A四、简答题1．