(华北电力大学版)电力电子技术课后习题答案

*试说明什么是电导调制效应及其作用。度（少子）大幅度增加，这些载流子来不及和基区的电子中和就到达负极。为了维持基区半导体的电中性，基区的多子（电子）浓度也要相应大幅度增加。这就意味着，在大注入的条件下原始基片的电阻率实际上大大地下降了，也就是电导率大大增加了。这种现象被称为基区的电导调制效应。电导调制效应使半导体器件的通态压降降低，通态损耗下降；但是会带来反向恢复问题，使关断时间延长，相应也增加了开关损耗。答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压（UAK>0并在门极施加触发电流答：这是由于晶闸管的阳极电流IA没有达到晶闸管的擎住电流（IL）就去掉了触发脉冲，这种情况下，晶闸管将自动返回阻断状态。在具体电路中，由于阳极电流上升到擎住电流答：维持晶闸管导通的条件是使其阳极电流IA大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持要使晶闸管由导通转为关断，可利用外加反向电压或由外电路作用使降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。i电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电iπ(b)(a)00ttii2ππ(b)(a)00ttii2π0t0t(d)(c)i00(e)(f)解Ida=Imsin2Im==0.3185Im为：Idd=0.2388*350=90.7A平均值Ide为：Ide=0.125*444I平均值Ide为：Idf=0.25*314=78.5A*在图1-31所示电路中，若使ERUGStiGt解：晶闸管可靠导通的条件是：必须保证当阳极电流上升到大于擎住电流之后才能撤掉触发脉冲。当晶闸管导通时有下式成立：1+α2>1两个晶体管饱和导通；α1+α2<1不能维持饱和导通而关断。GTO能关断，而普通晶闸管不能是因为GTO在结构和工艺上有以A多元集成结构使每个GTO元的阴极面积很小，门极和阴极的距离缩短，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。不深，在门极控制下易于退出饱和。CGTO在设计时，α2较大，晶体管V2控制灵敏，而α1很小，这样晶体流不大，易于从门极将电流抽出，从而使GTO关断。答：二者都是电流型驱动型器件，其开通和关断都要求有相应的触发脉冲，要求其触发电流脉冲的上升沿陡且实行强触发。都要求触发电流有足够的幅值和陡度，其对触发电流信号（尤其是关断门极负脉冲电流信号）的要求比GTR高。耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低题电压、电流容量很大，适用于大功率场合，具有电导调低地铁等高压大功率场合。开关速度快，开关损耗小，工作频率高，门极输入阻抗高，热稳定性好，需要的驱动功率小，驱动电路简单，民用军用高频电子开关速度高，开关损耗小，通态压降低，电压、电流容量较高。门极输入阻抗高，变频器等中等功率、子器件。有何关系以及栅极电阻的作用。答：UGStiGtVDMOSFET和IGBT都是电压驱动型器件，由于存在门极电容，其门极电流的波形类似于通过门极电阻向门极电容的充电过程，其峰值电流为Ip＝UG件的静态和动态开关特性有很大的影响：RG增加，则开通时间、关断时间、开通损耗关断损耗增加；和位移电流减小；触发电路振荡抑止能力强，反之则作用相反。因此在损耗容许的条件下，RG可选大些以保证器件的安全，具体选择要根据实际电路选。典型的应*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器件的开关损耗保证器件工作在安全范围之内。RCD缓冲电路中主要是为了防止器件关断过程中的过电压。器件关断时，负载电流经止过电压，一方面可以减小关断损耗；开通时，吸收电容的能量经电阻R向器件放电，为下次关断做好准备，电阻R的作用是限制放电电流的大小、抑止缓冲电路的振荡。实际使用时由于MOSFET具有正的温度系功率容量。解：本题困难，可不作为习题要求。b)iiVDf)TTLRuVT·iVDLR/VDwtwtiVTwtwtwtwtwtiVTwtwtwtuVTwt10dI0I1IdId0π-απ+α0wt0电路上图所示。设触发角为α,则在α~π期间晶闸管导通，其直流 所示；在0~α和π~2π+α期间，续流二极管导通，直流输出电压为0，则直流平均电压为 Ud=(1+cosα) Id==(1+cosα) 带入已知参数可得10=(1+cosα)，即α=。在晶闸管导通期间的回路方程为：t=π.............................i=4.6sin(t-1.5)+(I0-0.32)e0.125-25t（5）I1=4.59+(I0-0.32)*0.88=0.88I0+4.3（5）I0=I1e-0.375=0.69I1（6）0.I=70.全余量可选耐压1000V的晶闸管。（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）udΠ/3ΠΠ/3Π/300iVD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。解：b)f)ab0t0α0IdIdtId14140I0Id3000I000IdαIdtIdtIdVT1VT2VDVD3VD4idLTR输出电压和电流的平均值分别为：VT1VT2VDVD3VD4idLTR2Idα=30°时，试求： IdI2d在TVT1VT3VT1VT3aLu2VT2VT4RVT2VT4REu2u2wtwtwtIdwtIdwwt0iId2iIdIdtw0Idtw5.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(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。解1）电路波形图见第3题（3）=21.4A6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、bTLu2VT1LbcbcR共共ucuaucwt0wt0u2VTu2VT1LTaabbVT2cVT3udRaVVT3aVVT3wtwtwtwwt10wt07.三相半波可控整流电路带大电感性负载，α=π/3，R= IVT=·Id2dwt=0.577Id=37A按裕量系数2确定晶闸管的电流定额为：(IVT/1.57)*2=47.3≈50A；电压定额为： 2*三相半波共阴极接法的整流电路中，如果c相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性解：电阻负载时波形如下图：α=300ubu2uauubu20wt0uduaubucuauudwtwt大电感负载时的波形为：α=300u20wt0uauuaubucuaubwtwt***三相桥式全控整流电路中，如果c相上桥臂晶闸管（第5解：电阻负载时波形如下图：u▲ruu▲ruuu00wtu▲uuuuuuuuuuuu00wt6112233461u▲uu▲uuu00tu▲uuuuuuuuuuuut0t03436611223343436613号管将会继续导通。这时实际导通的管子还是3、4两个晶闸管，即整流输出仍为求：值IVT；（3）求电源侧的功率因数；（4）估算晶闸管的电压电流定额。解1）u20wtuucbt0uduabt0uduabuacubcubaucaucbuabuacwtwt0wtIdVT==7.8A（3）由功率因数的定义知：λ=cosφ1=0.955cosα=0.955*0.5=0.4775 IdI2和γ的值，并作出ud、iVD1和i2的波形。解：三相桥式不控整流电路相当于三相桥式全控整流电路在触Ud=2.34U2cosα-Id=2.34U2cosα-IddI=Ud=UddR5解上述2个方程可得：Id=97.4A变压器二次侧电流有效值为：I2=Id=79.5A由cosα-cos可得cosY=0.892uαuα=00wt0▲uuuu▲uuuuuuuu0wt00wt0i0wt0答：(1)外部条件——直流侧应有能提供逆变能量的直流电动势，极性与晶向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压。以上两条件必须同时满足，才能实现有源逆变。因造成换流失败，将使输出电压Ud进入正半周，与EM顺向连接，由于回路电阻很小，造成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。为了保证逆变电路的正常工作，必须1）选用可靠的触发器，2）正确选择晶闸管的参电源的质量，5）逆变角β的角度有一最小限制，留出充足的换向余量角。变角β。逆变。Ud=2.34U2cos(π-β)（1）d=-220.8V解（1）式可得：-220.8=2.34*200*cos(π-β)β=61.850解：Ud=2.34U2cosα-Id=2.34U2cosα-IdUd=-290.3V；Id=109.7A由换流重叠角公式可得：cosα-cos(α+y)==0.1279即cos(1200+y)=-0.6279→y=8.90送回电网的有功功率为：P=EMId-Id2R=400*109.7-109.72*1=31.85kW变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？对于m相全控整流电主要的是哪2mk±1次。I25输入功率因数。输入功率因数λ=cosφ1=cosα=0.9*0.866=0.779(3)有功功率、无功功率和交流侧基波电流有效值；(4)截止到23次的各谐波电