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1、电力电子技术习题与解答修改电力电子技术习题及解答第1章 试探题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。1.2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两头的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变成阻断状态，可采纳阳极电压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH以下时，晶闸管内部成立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，

2、其两头电压大小由电源电压UA决定。1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流和正向转折电压和反向击穿电压如何转变？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流IH会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) Ig=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt太高；(3) 结温太高。1.5请简述晶闸管的关断时刻概念。答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时刻称为关断时刻。即。1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸

3、管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。1.7请简述光控晶闸管的有关特点。答：光控晶闸管是在一般晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流即可作为门极电触发电流使晶闸管开通。要紧用于高压大功率场合。1.11某晶闸管型号规格为KP200-8D，试问型号规格代表什么意义?解：KP代表一般型晶闸管，200代表其晶闸管的额定电流为200A，8代表晶闸管的正反向峰值电压为800V，D代表通态平均压降为。2 2所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。 2解：其波形如以下图所示：1.15 什么叫GTR的一次击穿?什么叫GTR的二次击穿?答：处于工作状态的

4、GTR，当其集电极反偏电压UCE渐增大电压定额BUCEO时，集电极电流IC急剧增大（雪崩击穿），但现在集电极的电压大体维持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，若是继续增大UCE，又不限制IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降，而IC继续增大（负载效应），那个现象称为二次击穿。1.16如何确信GTR的平安工作区SOA?答：平安工作区是指在输出特性曲线图上GTR能够平安运行的电流、电压的极限范围。按基极偏量分类可分为：正偏平安工作区FBSOA和反偏平安工作区RBSOA。正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由GTR的最大许诺集电极功耗PCM和二次击穿功率PSB，ICM，BUCEO四条限

5、制线所围成的区域。反偏平安工作区又称为GTR的关断平安工作区，它表示在反向偏置状态下GTR关断进程中电压UCE，电流IC限制界限所围成的区域。1.17 GTR对基极驱动电路的要求是什么？答：要求如下：（1）提供适合的正反向基流以保证GTR靠得住导通与关断，（2）实现主电路与操纵电路隔离，（3）自动爱惜功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号幸免损坏GTR。（4）电路尽可能简单，工作稳固靠得住，抗干扰能力强。1.18在大功率GTR组成的开关电路中什么缘故要加缓冲电路?答：缓冲电路能够使GTR在开通中的集电极电流缓升，关断中的集电极电压缓升，幸免了GTR同时经受高电压、大电流。另一方面，缓冲电路

6、也能够使GTR的集电极电压转变率和集电极电流转变率取得有效值抑制，减小开关损耗和避免高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏GTR。1.19与GTR相较功率MOS管有何优缺点?答：GTR是电流型器件，功率MOS是电压型器件，与GTR相较，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，平安工作区宽，而且输入阻抗可达几十兆欧。但功率MOS的缺点有：电流容量低，经受反向电压小。1.22试简述功率场效应管在应用中的注意事项。答：（1）过电流爱惜，（2）过电压爱惜，（3）过酷爱惜，（4）防静电。1.23与GTR、VDMOS相较，IGBT管有何特点?答：IGBT的开关速度快，其开

7、关时刻是同容量GTR的1/10，IGBT电流容量大，是同容量MOS的10倍；与VDMOS、GTR相较，IGBT的耐压能够做得很高，最大许诺电压UCEM可达4500V，IGBT的最高许诺结温TJM为150，而且IGBT的通态压降在室温和最高结温之间转变很小，具有良好的温度特性；通态压降是同一耐压规格VDMOS的1/10，输入阻抗与MOS同。1.24下表给出了1200V和不同品级电流容量IGBT管的栅极电阻推荐值。试说明什么缘故随着电流容量的增大，栅极电阻值相应减小？电流容量A255075100150200300栅极电阻502515128.25答：对必然值的集电极电流，栅极电阻增大栅极电路的时刻常

8、数相应增大，关断时栅压下降到关断门限电压的时刻变长，于是IGBT的关断损耗增大。因此，随着电流容量的增大，为了减小关断损耗，栅极电阻值相应减小。应当注意的是，过小的栅极电阻会使关断进程电压转变加重，在损耗许诺的情形下，栅极电阻不利用宜过小。1.25在SCR、GTR、IGBT、GTO、MOSFET、IGCT及MCT器件中，哪些器件能够经受反向电压？哪些能够用作静态交流开关？答：SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT都可经受反向电压。SCR能够用作静态开关。1.26试说明有关功率MOSFET驱动电路的特点。答：功率MOSFET驱动电路的特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高

9、。1.30缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。第2章 试探题与习题2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？答：整流确实是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向进程。2.2 单

10、相半波可控整流电路中，如果：(1)晶闸管门极不加触发脉冲；(2)晶闸管内部短路；(3)晶闸管内部断开；试分析上述三种情形负载两头电压ud和晶闸管两头电压uT的波形。答：（1）负载两头电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同；（2）负载两头电压为U2，晶闸管上的电压为0；（3）负载两头电压为0，晶闸管上的电压为U2。2.3某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情形下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流

11、过负载电流平均值相同的情形下，为防现在管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。2.4某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，假设其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两头和负载电阻两头的电压波形。解：设=0，T2被烧坏，如以下图： 2.5相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是不是等于负载有功功率，什么缘故?带大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是不是等于负载有功功率，什么缘故?答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率不等于负载有功功率。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除直流Ud与Id外还有谐波分量和，负载上有功功率为。相控整流电路带大

12、电感负载时，尽管Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积等于负载有功功率。2.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8所示。(1)说明整流变压器有无直流磁化问题?(2)别离画出电阻性负载和大电感负载在=60时的输出电压Ud、电流id的波形，比较与单相全控桥式整流电路是不是相同。假设已知U2=220V，别离计算其输出直流电压值Ud。（3）画出电阻性负载=60时晶闸管两头的电压uT波形，说明该电路晶闸管经受的最大反向电压为多少? 图题2.8解：（1）因为在一个周期内变压器磁通增量为零，因此没有直流磁化。（2）其波形如以下图所示，与单相全控桥式整流电路

13、相同。电阻性负载： 感性负载： (3)其波形如以下图所示，晶闸管经受的最大反向电压为。2.9带电阻性负载三相半波相控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15处，分析电路工作情形，画出触发脉冲宽度别离为10和20时负载两头的电压 ud波形。解：三相半波相控整流电路触发脉冲的的最先触发时刻在自然换流点，如触发脉冲左移到自然换流点之前15处，触发脉冲宽度为10时，不能触发晶闸管， ud=0。触发脉冲宽度为15时，能触发晶闸管，其波形图相当于=0时的波形。2.11 在图题2.11所示电路中，当=60时，画出以下故障情形下的ud波形。(1)熔断器1FU熔断。 (2) 熔断器2FU熔断。(3) 熔断器

14、2FU、3FU同时熔断。图题2.11解：这三种情形下的波形图如下所示： (a) (b) (c)2.17 晶闸管装置中不采纳过电压、过电流爱惜，选用较高电压和电流品级的晶闸管行不行?答：晶闸管装置中必需采纳过电压、过电流爱惜，而不能用高电压、高电流的晶闸管代替，因为在电感性负载装置中，晶闸管在开关断进程中，可能会显现过冲阳极电压，现在极易损坏晶闸管。当未采取过电流爱惜，而电途经载或短路时更易损坏晶闸管。2.18 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：若是将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变。有源逆变的条件：（1）必然要有直

15、流电动势，其极性必需与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；（2）变流器必需工作在的区域内使Ud180若是采纳窄脉冲触发，当下的电流下降为零，T2的门极脉冲已经消失而无法导通，然后T1重复第一周期的工作，如此致使先触发一只晶闸管导通，而另一尽管子不能导通，因此显现失控。5.2晶闸管相控直接变频的大体原理是什么？什么缘故只能降频、降压，而不能升频、升压？答：晶闸管相控直接变频的大体原理是：电路中具有相同特点的两组晶闸管整流电路反并联组成，将其中一组整流器作为正组整流器，另外为反组整流器，当正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；若是负组整流器工作，正组整流

16、器被封锁，那么负载端取得输出电压上负下正，如此就能够够在负载端取得交变的输出电压。晶闸管相控直接变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波形畸变严峻。一样以为：输出上限频率不高于电网频率的。而当输出电压升高时，也会造成输出波形畸变。因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。5.3晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在操纵上有何区别？答：相控整流电路和交流调压电路都是通过操纵晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位操纵）来调剂输出电压的大小。但二者电路结构不同，在操纵上也有区别。相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。交流调压电路，在负载和交流电源

17、间用两个反并联的晶闸管T1 、T2 或采纳双向晶闸管T相联。当电源处于正半周时，触发T1 导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发T2 导通，电源负半周便加到负载上。电源过零时交替触发T1、T2 ，那么电源电压全数加到负载。输出交流电压。5.4交流调压和交流调功电路有何区别？答：交流调功能电路和交流调压电路的电路形式完全相同，但操纵方式不同。交流调压电路都是通过操纵晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位操纵）来调剂输出电压的大小。晶闸管交流调功能电路采纳整周波的通、断操纵方式，例如以n个电源周波为一个大周期，改变导通周波数与阻断周波数的比值来改变变换器在整个大周期内输出的

18、平均功率，实现交流调功。5.7试述单相交-交变频电路的工作原理。答：其电路有两组整流圈，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器以交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态，当正组工作，反组封锁时，负载输出电压为上正下负，若是负组工作，正组封锁，那么为上负下正，若是操纵角的大小不变，那么输出电压波形为矩形波，若是让操纵角按900慢慢减小，然后再从090慢慢增大。那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律转变，从零增大到最大，然后从最大减小到零，反组用上述一样的操纵方式，就能够够取得接近正弦波的输出电压。5.8交-交变频电路的输出频率有何限制？答：交交变频电路的输出电压是

19、由假设干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时，输出电压一个周期内电网电压的段数就减少，所含的谐波分量就要增加。这种输出电压波形的畸变是限制输出频率提高的要紧因素之一。一样以为，交流电路采纳6脉波的三相桥式电路时，最高输出频率不高于电网频率的1/31/2。电网频率为50HZ，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。5.9三相交-交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？答：第一种：公共交流母线方式。它由三组彼此独立的，输出电压相位彼此错开120的单相交-交变频电路组成，他们的电源进线通过进线电抗器接在公共的交流母线上。因为电源进线端公用，因此三相单相变频电路的输出端必需隔离。为此，交流电动机

20、的三个绕组必需拆开，同时引出六根线。第二种：输出星形连接方式。由三组彼此独立的，输出电位彼此错开120的单相交交变频电路组成，共电源进线通过线电抗器接在公共的交流母线上。三相交交变频电路的输出端星形联结，电动机的三个绕组也是星形联结，电动机中点和变频器中点接在一路，电动机只引三根线即可。因为三组单相变频器连接在一路，其电源进线就必需隔离，因此三组单相变频器别离用三个变压器供电。第6章 试探题与习题6.1高频化的意义是什么？什么缘故提高开关频率能够减小滤波器和变压器的体积和重量？答：高频化能够减小滤波器的参数，减小变压器的体积从而使装置小型化、轻型化；提高开关频率，能够减小滤波器的电感和电容的参

21、数，减小滤波器的体积和重量；当变压器输入正弦波时，频率升高时，能够减小N和S的参数，从而减小变压器各绕组的匝数和铁心的尺寸，使变压器的体积减小，重量减轻，。6.2 开关电源与线性稳压电源相较有何优缺点？答：（1）功耗小、效率高。开关管中的开关器件交替地工作在导通截止和截止-导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率能够大幅度提高，可达90%95%。 （2）体积小、重量轻。 开关电源效率高，损耗小，那么能够省去较大体积的散热器； 隔离变压用的高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量； 因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积可大为减小。 （3）稳压范围宽。开关电源的输出电压是由占空比来调剂，输入电压的转变能够通过调剂占空比的大小来补偿，如此在工频电网电压转变较大时，它仍能保证有较稳固的输出电压。 （4）电路形式灵活多样，设计者能够发挥各类类型电路的特长，设计出能知足不同应用处合的开关电源。缺点为：存在开关噪声干扰。