电力电子期末试题及答案

1.晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么打算？晶闸管的关断条

件是什么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？

解：晶闸管导通的条件是：晶闸管阳极和阴极之间加正向阳极电压。门极和阴极之间加适

当的正向阳极电压。

导通后流过晶闸管的电流由主电路电源电压和负载大小打算。

晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持甩流。

关断晶闸管可以通过降低晶闸管阳极一阴极间电压或增大主:电路中的电阻。

晶闸管导通时两端电压为通态平均电压〔管压降），阻断时两端电压由主电路电源电压

打算。

2.调试图所示品闸管电路，在断开负载Rd测量输出电压£是否可调时，觉察电压表

解：当S断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸

管阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管无法导通，电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的电

阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。在S合上以后，Rd介入电路，晶闸管能正常

导通，电压表的读数才能正确显示。

3.画出图1-35所示电路电阻上的电压波形。

解:

4.说明晶闸管型号KP100-8E代表的意义。

解：KP100-8E表示额定电流100A、额定电压8级(800V、通态平均电压组别E(<

%4)一般晶闸管。

5.晶闸管的额定电流和其他电气设备的额定电流有什么不同？

解：由于整流设备的输出端所接负载常用平均电流来衡量其性能，所以晶闸管额定电流的

标定与其他电器设备不同，承受的是平均电流，而不是有效值，又称为通态平均电流。所谓

通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于1700电

阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。

6.型号为KP1OO—3、维持电流4=3mA的晶闸管，使用在习题图所示的三个电路中

是否合理？为什么(不考虑电压、电流裕量)？

习题6图

解(a)图的目的是稳固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。

此题给定晶闸管的维持电流IH=3mA,那么擎住电流必定是十几亳安，而图中数据说明，

晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KQ=3mA,远小于擎住电流，晶闸管不行能

导通，故不合理。

(b)图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解.

本图所给的晶闸管额定电压为300A.额定电流1OOA。图中数据说明，晶闸管可能承受

的最大电压为311V,大于管子的额定电压，故不合理。

(c)图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

晶闸管可能通过的最大电流有效值为150A,小于晶闸管的额定电流有效值X100=

157A,晶闸管可能承受的最大电压150V,小于晶闸管的额定电压300V,在不考虑电压、

电流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。

7.某晶闸管元件测得UDRM=840V,qRM=980V,试确定此晶闸管的额定电压是多少？

解：依据将和URRM中的较小值按百位取整后作为该品闸管的额定值，将两者较

小的840V按教材表1-2取整得800V,该晶闸管的额定电压为8级（800V）。

8.有些晶闸管触发导通后，触发脉冲完毕时它又关断是什么缘由？

解：晶闸管的阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。此后任极电

流渐渐上升到擎住电流后，去掉触发脉冲，则管子连续导通，知道电流升到负载电流后，进

入正常工作状态。假设阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲，则晶闸管就不能连续

导通而关断。

9.双向晶闸管额定电流的定义和一般晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为

100A的两只一般晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？

解双向晶闸管的额定电流用有效值表示，而一般晶间管的额定电流是用平均值表示的。额

定电流100A的一般晶闸管，其通过电流的峰值为100AXJT=314A,则双向晶闸管的额定

电流为314/石'=222Ao

10.双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？

解：双向晶闸管的触发方式有：

1+触发：T1接正电压，T2接负；门极G接正，T2接负。

I-触发：T1接正，T2接负；门极G为负，T2接正。

III+触发T1接负，T2接正，门极G接正，T2接负。

III-触发T1接负，T2接正；门极G接负，T2接正。

一般选用i+和in-。

解：s置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压

S置于位置2：正半周，双向晶闸管1+触发方式导通。负半周，由于二极管VD反偏,

双向品闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。

（1）输出电压平均值外的调整范围；

（2）计算晶闸管电压与电流并选择晶闸管。

解（1）输出电压的调整范围：0〜99V

（2）KP20-7

15.单相半波整流电路，如门极不加触发脉冲；晶闸管内部短路；晶闸管内部断开，试

分析上述3种状况下晶闸等两端电压和负载两端电压波形。

解（1）晶闸管门极不加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可.视作开路，所以输出电压

和晶闸管两端电压波形如习题图15（a）所示。

（2）晶闸管内部短路，明显晶闸管两端电压为零，比时输出电压和晶闸管两端电压波

形如习题15图b）所示。

（3）晶闸管内部开路，输出电压和晶闸管两端电压波形如习题15（c）所示。

习题15图

16.画出单相半波可控整流电路，当=60°时，以下三种状况的i及〃的波形。

dTT

1）电阻性负载。

2）大电感负载不接续流二极管。

3）大电感负载接续流二极管。

解（1）波形如图

(c)电感性负载接续流二极管

17.中小型发电机承受的单相半波晶闸管自鼓励磁电路如图，L为励磁电感，发电机满

载时相电压为220V,要求励磁电压为40V,励磁绕组内阻为2Q,电感为，试求满足励磁

要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。

习题17图

解：I)先求掌握角

1+cosa

d22

240

cosa=x-1=-0.192

0.45220

得a=101°

O

则GT=180-101°=79°

C

0D=18O°+IOI°=281

由于3Ld=2n/Ld=2XX50X=C,所以为大电感负载，各电量分别计算如下

1=乙=丝=204

d勺2

180°-a,180°-101°

I=/=x20=4.4A

"360°d360°

18Uv-a

_______/=9471

\360°d

1800+a180°+101°

15.64

2)U=J2U=3111/

TM2

U=J2U=311K

DM2

3)选择晶闸管和续流二极管得型号

U=(2~3)U=(2〜3)x31"=622~9331/

TnTM

I94

/=(1.5〜2)T=(1.5~2)___4=9~12』

T(AV)L57~

取U=700V,/=10A；选择晶闸管型号为KP10—7。

TnT(AV)

U=(2〜3)U=(2〜3)x3liu=622〜933V

DnDM

I=(1.5~2)ZD=(1.5~2严64=16.8~22A

D(AV)L57L57

取U=700V,1=20A；选择晶闸管型号为ZP20-7。4)

DnD(AV)

是续流二极管开路造成的。由于发电机励磁线圈为大电感负载，所以输出电压力

始终为零或电压很低。

18.某电阻性负载要求0〜24V直流电压，最大负载电流/d=30A,如用220V沟通直

接供电与用变压器降压到60V供电，都承受单相半波整流电路，是否都能满足要求？试比

较两种供电方案所选品闸管的导通角、额定电压、额定电流值以及电源和变压器二次侧的功率

因数和对电源的容量的要求有何不同、两种方案哪种更合理（考虑2倍裕量）？

解（I）承受220V电源直接供电，当a=o。时

%。==99V

承受整流变压器降至60V供电，当a=0。时

U『二27V

所以只要适当调整a角，上述两种方案均满足输出0〜24V直流电压的要求。

„1+cosa

⑵承受220V电源直流供电，由于U=0A5U--------,其中在输出最大时，U

d222

=220V,U=24V,则计算得a^121°,0=180°-121°=59°

dT

晶闸管承受的最大电压为u=J5u=31IV

TM2

考虑2倍裕量，晶闸管额定电压U=2U=6??V

Tn1M

流过晶闸管的电流有效值是/=°+si[2a,其中，。七⑵。，

丁"V2兀4兀

d

U24

R=—=—=0.8。

dI30

d

则％=84A

I84x2

考虑2倍裕量，则晶闸管额定电流应为7=_^.=__二=1074

T（AV）1.571.57

因此，所选晶闸管的额定电压要大于622V,额定电流要大于107A。

电源供给的有功功率

=842x0.8=5644.8〃

电源的视在功率:S=u/=UI=220x84=18.48W

P

电源侧功率因数:cos。=0.305

S

（3）承受整流变压器降至60V供电，U=60V,U=24V,由U=0.45（71+-S。

2dd22

计算得a比39°,q.=180°-39°=141°

晶闸管承受的最大电压为U=/U=

TMv2

考虑2倍裕量，晶闸管额定电压U=2U=

TnTM

l7IaSin2a

流过晶闸管的电流有效值是/=%|~4-a5144

TR丫2兀4九

d

/51.4x2

考虑2倍裕量，则品闸管额定电流应为7=65.571

TW）1.571.57

因此，所选晶闸管的额定电压要大于，额定电流要大于65.5Ao

电源供给的有功功率:P=/2R=51.42x0.8=2113.6W

d

电源的视在功率:S=U/=UI=60x51.4=3.08W

222

P

电源侧功率因数:COS。=—«0.685

S

通过以上计算可以看出，增加了变压器后，使整流电路的掌握角减小，所选晶闸管的额定

电压、额定电流都减小，而且对电源容量的要求减小，功率因数提高。所以，承受整流变压

器降压的方案更合理。

33.单相沟通调压电路如图，=220V,L=,R=1Q,试求：

1）掌握角a的移相范围。

2）负载电流最大有效值。

3）最大输出功率和功率因数。

习题34图

解：I)单相沟通调压电感性负载时，掌握角a的移相范围是①~71

coL2nx50x5.516,八。

<p=arctan___=arctan—60

R1

所以掌握角a的移相范围是60。~元。

2)因a=(p时，电流为连续状态，此时负载电流最大。

,u220V1…

I=：==1104

G,1+(1.732)2

3)最大功率

P=U/cos(p=U/cosa=(220x110xcos60°)V/=12.1kW

22

cos(p=cosa=cos60°=0.5

1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：

电力晶体管可关断晶闸管Q3功率场效应晶体管MDSEEI:绝缘栅

双极型晶体管913丁是110£££1_和，1111_的复合管。

2、品闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驷动功率、触射脉冲前沿要昧幅

倘等高和触发脉冲要在品面笛川极山压同比C

3、多个晶闸管相并联时必需考戚J3的问题，解决的方法鼠年生困均流也

抗器。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为」F弦波输出电流波形为方波c

5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压

为-S3-伏、额定有效电流为」WA一

6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二

个元件之间进展；而120。导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在.不同桥臂

上的元件之间进展的。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会」丽、正反向漏电流会一/；当温

度上升时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。

2、由晶间管构成的逆变器换流方式有负我换流和强迫（脉冲J换流。

3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分

为有源逆变器与二&_逆变器两大类。

4、有一品闸管的型号为KK200-9,请说明KK快速品闸管；200表示表

示200A,9表示900V。

5、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲脉冲:主要用于驱动小功率的品

闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲;可以触

发」、功率的晶闸管。吐9

1、一般晶闸管的图形符号是_____：_三个电极分别是阳极A_,.阴极K

和」晶闸管的导通条件是阳极加弦电压，阴极接仇巾压，门极接正

向由压形成「足够门极电流时品闸管导通：关断条件是当晶闸管阳极由流

小十维持中流％时,导通的品闸管关断C

4、变流电路的换流方式有_器件换流一、电网流流_、_负载流流_、_强迫

换流一等四种。

5、提高变流置的功率因数的常用方法有二邮加整流相数一应

」殳置补偿电容

7、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有快速熔断器班路串电抗.

器_；-过流时快速移和t和一直流快速开关-等几种。

8、晶闸管的换相重叠角与电路的」4龙U____变压.器漏抗X_、一平均电流

B

一购源和电压.L一等参数有关。

2、单相全波可控整流电路中，品闸管承受的最大反向电压为一匹电―。三相

半波可控整流电路中，品闸管承受的最大反向电压为京5。（电源相电压为

切

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用J

于60°小于120°的宽脉冲—触发；二是用_脉冲前沿相差60°的双窄脉

弹-------触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达2400度;实际移相

才能达（rT8（r度。

6、软开关电路种类很多，大致可分成零电压电路、零电流电路两大类。

8、逆变器环流指的是只流经两组反并联的逆变桥、而不流经负载的电流,

环流可在电路中加承受串联电抗港来限制。

10、绝缘栅双极型晶体管是以电力场效应晶体管栅极为栅极作为栅极,以以

电力晶体管集电极和放射极作为放射极与集电极复合而成。

1、晶闸管的图形符号是丁，三个电极分别是阳极A、阴极K、和CL

极£双向晶闸管的图形符号是F,它的三个极分是第一阳极T1、至

二阳极T2、和门极GO

4、从晶闸管开头承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为组屋角，

用」一表示。

5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达力）5；正弦波触发电路的

抱负移相范围可达二度,实际移相范围只有1SH—

6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，常常使用的保护方法是阻容保护而

对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电

M硒堆.

7、沟通零触发开关电路就是利用过零触发方式来掌握晶闸管导通与关断

的。

二、推断题（对人错X）

2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中

一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。（X）

3、晶闸管串联使用时，必需留意均流问题。（X）

5、并联谐振逆变器必需是略呈电容性电路。（V）

6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（X）

7、有源逆变指的是把直流电能转变成沟通电能送给负载。（X）

10、变频调速实际上是转变电动机内旋转磁场的速度到达转变输出转速的目的。

（J）

1、两个以上晶网管用扶使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜用电路电

压要求，而实行的一和解决方法，但必需实行均压措施。(V)

2、逆变失败，是因主电路元件消灭损坏，触发肽冲丧失，电源缺相，或是逆变角太

小造成的。(V)

3、变流装置其功率因数的凹凸与电路负载阻抗的性质，无直接关系。(J)

4、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需特地换流关断电路。

(V)

5、触发一般晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。(X)

6、三相半波可控整流电路，不需要用大于60°小于120°的宽脉冲触发，也不需

要相隔60。的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120°的三组脉冲触发就能正常工

作。(V)

7、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。(J)

8、有源逆变装置是把逆变后的沟通能量送回电网。(J)

9、双向晶闸管额定电流的定义，与一般晶闸管的定义一样。(V)

10、用稳压管削波的梯形波给单结晶体管自激振荡电路供电，目的是为了使触

发脉冲与晶闸管主电路实现同步。(X)

1、半控桥整流电路，大电感负载不加续流二极管，电路出故障时可能会消灭失

控现象。(J).

3、晶闸管并联使用时，必需留意均压问题。(X)

4、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。1X)

6、直流斩波电路只能实现降低输出直流电压的作用(X)

7、无源逆变指的是把直流电能转变成沟通电能回送给电网。(X)

8、在三相半波可控整流电路中，晶闸管承