2026年电力电子技术课后习题及答案【新】

2026年电力电子技术课后习题及答案【新】第一章电力电子器件1.1使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。也就是说，只有当晶闸管同时满足阳极电位高于阴极电位，以及门极有足够的正向触发电流这两个条件时，晶闸管才能从阻断状态转变为导通状态。从物理本质来讲，此时晶闸管内部的PN结处于合适的偏置状态，使得载流子能够顺利地在各层之间移动，从而形成导通电流。例如，在一个简单的晶闸管整流电路中，交流电源的正半周给晶闸管施加正向阳极电压，当在门极加上触发脉冲时，晶闸管就会导通，负载上就会有电流通过。1.2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？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。当通过晶闸管的电流大于维持电流时，晶闸管内部的载流子能够持续地进行复合和移动，保证了晶闸管的导通状态。要使晶闸管由导通变为关断，可利用以下两种方法：

一是减小阳极电流至维持电流以下。可以通过降低阳极电压、增大负载电阻等方式来减小阳极电流。例如，在一个由晶闸管和电阻负载组成的电路中，当逐渐增大电阻值时，通过晶闸管的电流会逐渐减小，当电流小于维持电流时，晶闸管就会关断。

二是给阳极施加反向电压。在晶闸管导通时，如果给阳极施加反向电压，会使晶闸管内部的PN结反向偏置，阻止载流子的移动，从而使晶闸管关断。在一些逆变电路中，就是利用这种方法来关断晶闸管的，通过电路的控制使晶闸管的阳极电位低于阴极电位，实现晶闸管的关断。1.3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IFigure1-43Figure1-43解：（1）对于波形1（假设为正弦半波）

电流平均值Id1：

正弦半波电流的表达式为i=Imsinωt（0电流有效值I1：

根据有效值的定义I=1（2）对于波形2（假设为方波导通角度为π/2）

电流平均值Id电流有效值I2：

（3）对于波形3（假设为三角波，导通角度为π）

设三角形电流在0-π区间内的表达式为i=2Imπωt（0≤ωt≤π2），i=2电流有效值I3：

I3=12π0π2第二章整流电路2.1单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20mH，U2=100V，求当α=30∘解：对于单相半波可控整流电路带电感负载，由于电感的存在，使得电流不能突变。

在电感负载下，晶闸管导通后，负载电压ud的表达式为ud=2U2sinωt（α≤ωt≤π+α）。

负载电流id负载电流的平均值Id=UdR（假设负载电阻R已知，若忽略电阻，仅考虑电感，由于是稳态，电感上的平均电压为0波形绘制：

-ud波形：在ωt=α之前，ud=0；在α≤ωt≤π+α区间内，ud=2U2sinωt；之后又为2.2三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω（1）画出ud、id和iVT1的波形；

（2）计算Ud、Id、IdVT和IVT。

解：（1）波形绘制

-ud波形：三相半波可控整流电路中，在α=60∘时，从自然换相点开始，每隔120∘依次触发晶闸管。ud的波形是由三相交流电压的一部分组成，每个晶闸管导通120∘。在一个周期内，ud是三段不同相的交流电压的片段。

-id波形：由于L值极大，负载电流i（2）计算相关参数

三相半波可控整流电路带电阻-电感负载且L值极大时，负载电压平均值Ud的计算公式为

Ud=1.17U2负载电流平均值Id=Ud每个晶闸管的平均电流I每个晶闸管的电流有效值I第三章直流-直流变流电路3.1简述降压斩波电路工作原理。答：降压斩波电路（BuckChopper）是一种常用的直流-直流变流电路，用于将直流输入电压转换为较低的直流输出电压。其工作原理基于开关器件（通常为晶体管）的周期性导通和关断。电路主要由开关管V、续流二极管VD、电感L、电容C和负载R组成。当开关管V导通时，输入电压Ui加在由电感L、负载R组成的回路中，电感中的电流iL线性上升，电感储存能量，同时向负载供电，电容C也被充电。此时，负载电压uo当开关管V关断时，由于电感中的电流不能突变，电感产生感应电动势，使电感电流通过续流二极管VD形成回路，电感释放储存的能量，继续向负载供电，电容C也向负载放电以维持负载电压的稳定。此时，负载电压uo近似为0通过控制开关管V的导通时间ton和关断时间toff，可以改变输出电压的平均值。输出电压平均值Uo与输入电压Ui的关系为Uo=tonTUi3.2升压斩波电路中，已知Ui=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40解：升压斩波电路（BoostChopper）的输出电压平均值Uo与输入电压Ui的关系为

Uo=TT-ton输出电流平均值Io=UoR第四章逆变电路4.1什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点？答：电压型逆变电路是指直流侧为电压源的逆变电路，通常由电压源和电容组成直流环节。其特点如下：

-直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

-由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

-当交流侧为阻感性负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。电流型逆变电路是指直流侧为电流源的逆变电路，通常由电流源和电感组成直流环节。其特点如下：

-直流侧为电流源，或串联有大电感，相当于电流源。直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

-交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

-由于各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器