《电力电子技术》课后复习题(附答案)

PAGEPAGE4电力电子技术课后复习题（全面）1、电力电子技术是一种利用电力电子器件对电能进行控制、转换、和传输的技术。2、电力电子技术包括电力电子器件、电路和控制三大部分。3、电力电子技术的基本转换形式和功能整流电路AC/DC 整流器直流斩波DC/DC 斩波器逆变电路DC/AC 逆变器交流电路AC/AC 变频器4、电力电子器件是指在可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。5、广义上，电力电子器件也可分为电真空器件和半导体器件。6、按照器件能够被控制电路信号所控制的程度的程度进行分类：不可控器件电力二极管（功率二极管PD）半控型器件 晶闸管(SCR)全控型器件 电力晶体管（GTR）7全控型器件自关断器件（GT电力晶体管GT电力场效应晶体管MOSFE绝缘栅双极晶体管（IGB。8驱动电路电流驱动型晶闸管门极可关断晶闸管电力晶体管等。电压驱动型：电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管等。9、按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类：双极型器件:电力二极管晶闸管门极可关断晶闸管电力晶体单极型器件电力场效应晶体管。复合型器件绝缘栅双极晶体管。10、功率二极管（PD）又称电力二极管，也称半导体整流器。其基本结构与普通二极管一样。有螺栓型和平板型两种封装。正平均电流电流最大有效值功率二极管测试：用万用表的Rx100或Rx1测量。【注】严禁用兆欧表测试功率二极管。选择二极管时要考虑耗功率。不可控器件 功率二极管（电力二极管）12普通二极管快速恢复二极管二极管。13、半控型器件 晶闸管（SCR）硅晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流逆变交流调压和直流交换等领域14大功率半导体器件塑封型螺栓型平板型43个PN结，3、K200A螺栓式大200A平板式。III (I ) II(I )Gb2 c2 2b2b1c1 1b115代替吗，为什么？答：16、晶闸管的导通条件：晶闸管主电路加正向电压。晶闸管控制电路加合适的正向电压（触发电压。晶闸管的关断条件：阳极电流小于维持电流IH（维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。关断方法减小阳极电流或切断正向电压或加反向电压。【注】晶闸管的导通电压为1V。17UTnUDRMURRM较小的标值作为该器件的额定电压。1UDRM835V，URRM976V)UDRM：正向重复峰值电压；URRM：反向重复峰值电压。18、选择晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的2~3U U (2~TnTM19额定电流的平均值SCR的额定电流是平均值，而非有效值。20波形系数Kf: Kf=IT/Id；IT：有效值，Id：平均值IT：有效值，IT(AV):通态平均电流。100A实际波形的电流有效值等于IT(AV)对应的半波有效值：KfId=1.57IT(AV)。I(1.5~2)ITMTI(1.5~2)ITMT(AV)1.5722、例：全波电流，Kf=1.1，Id=100A，求SCR解：KfId=1.57IT(AV)SCRIT(AV)=1.1*100/1.57=70.06A。【例4】一晶闸管接在220V交流电路中，通过晶闸管电流的有效值50A，问如何选择晶闸管的额定电压和额定电流？(1.5~2)I

T(AV)

1.57

TM=（1.5-2）*50A/1.57=47.8A—63.7A【例5】某晶闸管接在220V交流回路中，通过器件的电流有效值为2100A，问选择什么型号的晶闸管？解：晶闸管额定电压2U (2~Tn

(2~3)

220V622~933V800V，8晶闸管的额定电流II (1.5~2) T

(1.5~2)

100

A=96~127AT(AV)

1.57 1.57按晶闸管参数系列取100A，所以选取晶闸管型号KP100-8E。24IL入通态就去掉触发信号，此时要维持元件导通所需要的最小阳极电流。SCR5IL2—4倍25、5PAGEPAGE9KP50-8G26：门极可关断晶闸管(GateTurnOffthyristor)。A即导通又截止。 GTO的电气符号： ＋G电力晶体管（GTR）又称大功率晶体管，是一种耐高压、K大电流的双极型晶体管，按英文直译为巨型晶体管。的结构3层半导体、2个PNNPNPNP耐高压、电流大开关特性好至少由两个晶体管按达林顿管接法集成电路工艺将许多这种单元并联27二次击穿GTR逐渐增大到最大电压一次击穿4-6次击穿时，如果有外接电阻限制电流GTR，又不限制A点（临界值）继续增大（阻效应），这时进入低压大电流段，直到管子被烧坏，这个现二次击穿。【注】二次击穿是GTR突然损坏的主要原因之一，发生二次击穿的3个条件高电压大电流持续时间。28、安全工作区SOA（SafeOperationArea）是指在输出特性曲线图上GTRP31安全工作区的四个参数：USB:二次击穿电压ISB:二次击穿电流PSB:二次击穿功率ICM:29功率场效应晶体管（MOSFET），和绝缘栅型两种类型。30、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）IGBT也是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。31、单向可控整流电路：(1)电阻性负载：输出直流电压平均值Ud：U 1d

sin(t)2

1cos2输出直流电流平均值Id：UI d

U 1cos0.45 2 d R R 2d d输出电压有效值：sin2sin22421(sin(t))2d(t)22输出电流有效值：

IU UR2UR2 sind d

PI2R

UI电源供给的有功功率P、视在功率S和功率因数：

dSUIU2U2sin24sin24cosPsin24S UI UI U2 2 2【注】晶闸管的最大移相范围是0º～180º。[1]单相半波可控整流电路，电阻性负载，Rd=5Ω220Vα导通角θ、电源容量Scos，并选用晶闸管KP。P34解：32不能突变。平波电抗器）33、(2)电感性负载电路：变压器T变换电压电气隔离的作用。【注】晶闸管的最大移相范围是0º--90º。33、(3)带续流二极管的电感性负载：输出直流电压平均值：Ud

0.45U2U

1cos2输出直流电流平均值：Id

dRd晶闸管的电流平均值和有效值：I 1idtIdK

dI 1i2dtK T

Id续流二极管的电流平均值和有效值：I 12idtIdD

dI 12i2dtD D

Id【注】晶闸管的最大移相范围仍是0º--180º。34、单相全控桥式整流电路：电阻性负载：

U 1

sintdtd π 2负载电压平均值Ud：0.9U2负载电流平均值Id：U

(1cos)2U 1cosI d0.9 d ( )d R R 2负载电压有效值U：1 U （π

sit2t2U π-2 π 2π2负载电流有效值II U2

1sin2

2 R d晶闸管的电流平均值IdTIT：I 1

I 1I

PI2RUIdT 2

T 22

SUI 2电源供给的有功功率P、视在功率S和功率因数： 2 22cosPUI 1sin2S UI2 2

【注】：晶闸管承受的最大反向电压为√2U2，承受的最大正向电压为√2/2U2。晶闸管的最大移相范围仍是0º--180º。

U d

sintd(t)负载电压平均值:

2 2U cos 2负载电流的平均值:

0.9U2U

cosU晶闸管的电流平均值

I d R

0.9R2cos和有效值:IdT

1I2 d

d dI 1IT 2d负载消耗的有功功:PU I UIR R d d输出直流电压平均值:Ud

0.9U2U

1cos2R输出直流电流的平均:I dRdd晶闸管的电流平均值和有效值:I

dI

I IdT T

d

d续流二极管的电流平均值和有效值:IdD

2i0

dtI d

I 2D

i0

2dt I d10PAGEPAGE1535、单相桥式半控整流电路：电阻性负载： Ud

1

2UsintdtIdUIdURdd

2Ucos220.9U2

1cos2晶闸管的电流平均值和有效值：I IdK

1I2 d

I IK

1 2I源供给的有功功率、功率因数：PI2RUI

P UI2 cos S 2UI22电感性负载：Ud

0.9U2

1cos2输出直流电压平均值：Id

U Rdd晶闸管的电流平均值和有效值:I IdT

I

I IT

Id续流二极管的电流平均值和有效值:IdVD

I III自然续流现象：u2于电感的作用，会使VT1管由VD4VD3。负载电流经VT1、Rd、VD3失控现象VT一直导通另两个二极管轮流导通失控D。晶闸管的移相范围是：0~180。带续流二极管的电感性负载：输出直流电压平均值：

U

1cosd 2 2UR输出直流电压平均值：I dRdd晶闸管的电流平均值和有效值：I IdT

I

I IT

Id续流二极管的电流平均值和有效值：IdVD

I III最大正反电压均为整流二极管续流二极管承受的最大反向电压为2晶闸管的移相范围是0~180。1.4=220V，控制角=60°。试求晶闸管与续流管的电流平均值及有效值，并选择整流电路中的电子元器件。书上P51.36一个电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压60V流20220V交流电网供电。试计算晶闸管的控制