电力电子技术期末考试试题答案

1.TGBT的开启电压UGE（th）随温度升高而略有下降,开关速度小于电力MOSFET.

2.在如下器件：电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管

（电力MOSFET）,绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的就是电力二极管,属于半控型器件的就是晶圆萱,属

于全控型器件的就是GTOGTR电力MOSFETIGBT;属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET,属于双极型器件的有电

力二极管晶闸管GTOGTR,属于复合型电力电子器件得有IGBT;在可控的器件中,容量最大的就是晶闸管，工作频

率最高的就是电力MOSFET,属于电压驱动的就是电力MOSFET、IGBT,属于电流驱动的就是晶闸管、GTO、GTR。

3.电阻负载的特点就是电压与电流成正比且波形相同，阻感负载的特点就是流过电感的电流不能突变,在单相半波

可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角a的最大移相范围就是0-180°,其承受的最大正反

向电压均为一夜续流二极管承受的最大反向电压为_仞>（设U2为相电压有效值）。

4.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，a角移相范围为0-180°,单个晶闸管所承受的最大正向电压与反向电压

分别为技4/2与及5；带阻感负载时，a角移相范围为止理，，单个晶闸管所承受的最大正向电压与反向电压分别为

夜人与痴/带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象,可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。

5.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角a大于不导电角3时，晶闸管的导通角。=今-3;当控制角a小于不导电角

8时，晶闸管的导通角0=n-28.

6.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于廊”晶闸管控制角a的最大移相范围

就是0-150°,使负载电流连续的条件为aV30"（U2为相电压有效值）。

7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的就是最高的相电压,而共阳极组中处

于导通的晶闸管对应的就是最低的相电压;这种电路a角的移相范围就是0T20。,小波形连续的条件就是a式60°。

8.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值下降

9.滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时,输出电压为—/随负载加重Ud逐渐趋近于0、9基,通常设计

时,应取RC>1、5-2、5T,此时输出电压为Ud^l、2UKL为相电压有效值,T为交流电源的周期）。

10.实际工作中，整流电路输出的电压就是周期性的非正弦函数,当a从0°〜90°变化时,整流输出的电压ud的谐波幅

值随a的增大而增大，当a从90°〜180°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随a的增大而减小。

11.逆变电路中，当交流侧与电网连结时,这种电路称为有源逆变,欲实现有源逆变,只能采用全控电路:对于单相全波电

路，当控制角0<a〈兀/2时，电路工作在整流状态:n/2<a<K时，电路工作在逆变状态。

12.在整流电路中，能够实现有源逆变的有单相全波、三相桥式整流电路等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状

态的条件就是有直流电动势，其极性与晶闸管导通方向一致,其值大于变流器直流侧平均电压与晶闸管的控制角a>

90°,使输出平均电压口为负值。

13.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组平行的直线,当电流断续时，电动

机的理想空载转速将抬高,随a的增加,进入断续区的电流加大。

14.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作电动运行,电动机正转,正组

桥工作在整通状态；当其处于第四象限时，电动机做发电运行,电动机反转转，正组桥工作在逆变状态。

15.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有升压斩波电路、Sepic斩波电路与Zeta斩波电路。

16Sepic斩波电路与Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的就是:迎维波电蹬的电源电流与负载电流均

连续,Zeta斩波电路的输入、输出电流均就是断续的，但两种电路输出的电压都为正极性的.

17.改变频率的电路称为变频电路,变频电路有交交变频电路与交直交变频电路两种形式,前者又称为直接变频电路,后

者也称为间接变频电路。

18.单相交流调压电路带阻感负载,当控制角a＜（p（（p=arctan（（oL/R））时,VT1的导通时间逐渐缩短，VT2的导通时间逐

渐延长。

19.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则就是:该时刻交流电源电压应与电容器预先充电电压相等。

20.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路。

21.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作就是由输出电流的方向决定的,交流电路工作在整流还就是

逆变状态就是根据输出电流方向与输出电压方向就是否相同决定的。

22.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时,单相交交变频电路的输出上限频率约为20Hz.

23.电力晶体管GTR;可关断晶闸管GTO;功率场效应晶体管MOSFET;绝缘栅双极型晶体管IGBT;IGBT

就是MOSFET与GTR的复合管。

24.晶闸管对触发脉冲的要求就是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高与触发脉冲要与晶闸管

阳极电压同步。

25.在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波.输出电流波形为方波。

26.80°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相就是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行;而120。导电型三相桥式

逆变电路，晶闸管换相就是在不同桥臂上的元件之间进行的。

27.当温度降低时,晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降;当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏

电流会增加。

28.在有环流逆变系统中.环流指的就是只流经两组变流器之间而不流经负载的电流。环流可在电路中加电抗器来限制。

为了减小环流一般采用控制角a三B的工作方式。

29.常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

30.逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型型逆变器与电流型型逆变器，电压型逆变器直流侧就是电压

源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波,电压型三相桥式逆变电路的换流就是在桥路的本桥元件

之间元件之间换流,每只晶闸管导电的角度就是180°度;而电流型逆变器直流侧就是电流源，通常由可控整流输出在最

靠近逆变桥侧就是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流就是在异桥元件之间元件之间换流,每只晶闸管导电的角

度就是120°度。

31.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邈逆变器与无源逆变器两大类。

32.直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有等频调宽控制;等宽调频控制;脉宽与频率同时控制—三

种。

33.晶闸管的换相重叠角与电路的触发角a;变压器漏抗X”;平均电流L;电源相电东U.等到参数有关。

34.带平衡电抗器的双反星形电路，变压器绕组同时有两相相导电;晶闸管每隔60度换一次流，每只晶闸管导通120

度，变压器同一铁心柱上的两个绕组同名端相反,所以以两绕组的电流方向也相反，因此变压器的铁心不会被磁

化。

35.一个单相全控桥式整流电路,交流电压有效值为220V,流过晶闸管的电流有效值为15A,则这个电路中晶闸管的额定

电压可选为（L5-2倍屹220/；晶闸管的额定电流可选为倍）百/。

36.提高变流置的功率因数的常用方法有减小触发角、增加整流相数、采用多组变流装置串联供电、设置补偿电容几种。

37.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有GTO、GTR、MOSFET、IGBT几种。

38.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，-就是用大于60。小于120。的宽脉冲触发;二就是

用脉冲前沿相差60"的双窄脉冲触发。

39.-一般操作引起的过电压都就是瞬时尖峰电压,经常使用的保护方法就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阻与硒堆。

40.交流等触发开关电路就就是利用过冬触发方式来控制晶闸管导通与关断的。

41.在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组整流状态、逆变状态、

反组整流状态、逆变状态。

42.当负载为大电感负载,如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥与三相桥式半控整

流桥电路会出现失控现象。

43.三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为150Hz；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均

电压波形脉动频率为300Hz；这说明二相桥式全控整流桥电路的纹波系数比三相半波可控流也路电路要小。

44.对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发,单宽脉冲的宽度一般取晅度较合适;如采用双窄脉冲

触发时,双窄脉冲的间隔应为阻度。

45.三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围0-150,三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围0T20,

三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围0—180。

46.晶闸管的维持电流1“就是指在标准室温温度条件下,门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到刚好能保持导通所

必须的最小阳极电流。

47.为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态,但就是其自身的功率损耗（开

通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件,在其工作就是一般都需要安装散热器。

48.只有当阳极电流小于维持电流时,晶闸管才会由导通转为截止。

49.半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现失控现象,为「避免单相桥式半控整流电路的失

控,可以在加入续流二极管来防止失控。

50.从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发角。

☆从晶闸管导通到关断称为导通角。☆单相全控带电阻性负载触发角为180度

☆三相全控带阻感性负载触发角为90度

51、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2V2U1。（电源相电压为U1）

三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2、45U,o（电源相电压为UJ

为了保证三相桥式可控整流电路的可靠换相.一般采用双窄脉冲或者宽脉冲触发

52.强迫换流需要设置附加的换流电路,给与欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流而关断。

53.直流一直流变流电路,包括比接直流变流电路电路与间接直流变流电路。

54.交流电力控制电路包括交流调压电路，即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的

电路,功里路—即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数与断态周期数的比，调节输出功率平均

值的电路,交流电力电子开关即控制串入电路中晶闸管根据需要接通或断开的电路。

55.普通晶闸管（用正弦半波电流平均值定义）与双向晶闸管的额定电流定义不一样,双向晶闸管的额定电流就是用电

流有效值来表示的。（双向品闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过）

56.斩控式交流调压电路交流调压电路一般采用全控型器件,使电路的功率因数接近1。

57.在调制信号上叠加宜流分量（三次谐波）可以提高直流电压利用率。

☆改变调制信号的频率就可以改变输出直流信号的频率☆改变调制比可以改变输出电压有效值

58、电力电子器件串联必须考虑静态与动态均压（每个器件并联一个电阻）。

☆静态均压:每个器件并联电阻☆动态均压:每个器件串联电容☆并联时要考虑均流方法:一般就是串联电感

59、电力电子器件的驱动电路的目的就是给器件施加开通、关断的信号，提供控制电路与主电路之间的电气隔离。（光

隔离（光耦）、磁隔离（变压器）等等）

60、晶闸管额定电流为100A,通过半波交流电时，电流的波形系数为K,=l、57,电流的有效值计算为/“/2,则通过电流最

大值为314A。

61、交流调压电路与交流调功电路异同点：电路结构相同，控制方式不同。

62、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路中平衡电抗器的作用就是使两组三相半波整流电路能够同时导电。

63、有源逆变最小逆变角为iin=6+y+O'.其每个参数的意义就是3,晶闸管关断时间，儿•换相重叠角.♦安全裕量角。

64、三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流,称为横向换流。

65、晶闸管串联使用的动态均压方法就是电阻电容串联后并联到品闸管两端。

66、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题,解决的方法就是串专用均流电抗器。

67、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在0°—180°变化,在阻感性负载时移相范围在2一180°变化。

68、逆变器环流指的就是只流经两组反并联的逆变桥、而不流经负载的电流.环流可在电路中加采用串联电抗器

来限制。

69、绝缘栅双极型晶体管就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与发射极作为发

射极与集电极复合而成。

1、晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用就是什么？

R、C回路的作用就是:吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R的作用为:使L、C形成阻尼振荡,

不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率,降低开通损耗.

2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E,其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud,才能提供逆变能量，

逆变器必需工作在B<90°（a>90。）区域,使Ud<0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

3、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

A:触发信号应有足够的功率。B触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上

升超过掣住电流而维持导通。C:触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步,脉冲移相范围必须满足电路要求。

4、单相桥式半控整流电路,电阻性负载。当控制角a=90。时，画出:负载电压由、晶闸管VT1电压UVTI、整流二极管VD2

电压uvr>2,在一周期内的电压波形图。

5、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况并画出开关置于不同位置时，负

载上得到的电压波形。

Q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。

Q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，双向晶闸管得不到触发信号，不能导

通，负载上得到半波整流电压。

Q置于位置3：正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。负半周，双向晶闸管HI-触发方式导通,负载上得到近似单相交流电

压.

6、什么就是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因就是什么逆变失败指的就是:逆变过程中因某种原

因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

逆变失败后果就是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因：僦是逆

变角太小;二就是出现触发脉冲丢失;三就是主电路器件损坏;四就是电源缺相等。防止逆变失败的方法有:采用精确可靠

的触发电路，使用性能良好的晶闸管,保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角B等。

7、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。

单结晶体管触发电路各点的电压波形（©90。）

8、电压型逆变电路中反馈二极管的作用就是什么？

答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。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,逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

9、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？

答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电

压等保护措施外,在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外,使用中的晶闸管时还应严格遵守规

定要求■此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。

10、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？

答:在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流,还可以使触发电路与主电路

在电气上隔离，既安全又可防止干扰,而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸

管的目地。

11、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常就是用来作为“最后一道保护”用？

答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护与直流快速开关过电流保

护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常就是用来作为“最后一道保护”用的。

12、具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题不？

具有变压器中心抽头的单相全波可控整流也路中，因为变压器：次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相

反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题

（变压器变流时双向流动的就没有磁化存在磁化的:单相半波整流、三相半波整流）

13、电压型逆变电路中反馈二极管的作用就是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感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/反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时,电流经

电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。

在电流型逆变电路中，直流电流极性就是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈

无功能量时，电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。

电压型有电容器（电源侧），电流型一般串联大电感

14、晶闸管的触发电路有哪些要求？

触发电路发U的触发信号应具有足够大的功率;不该触发时，触发电路因漏电流产生的漏电压应小于控制极不触发

电压UGT;触发脉冲信号应有足够的宽度;触发脉冲前沿要陡;触发脉冲应与主回路同步,11有足够的移相范围。

导通:正向电压、触发电流

半控:晶闸管全控:门极可关断晶、电力晶体管、电力场效应管JGBT

电流控门极可关断晶、电力晶体管电压控电力场效应管,IGBT

半控型器件有SCR（晶闸管）,全控型器件有GT。、GTR、MOSFET、IGBT

电流驱动器件有SCR、GTO、GTR电压型驱动器件:MOSFET、IGBT

☆半控器件:大电压大电流，即大功率场合☆全控器件:中小功率

15、电压型逆变电路的特点:直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；输出电压为矩形波（电流为正

弦波），输出电流因负载阻抗不同而不同；阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各

臂并联反馈二极管。

电流型压型逆变电路的特点:流侧串联有大电感，交流侧输出电流为矩形波（电压为正弦波），并且与负载阻抗

角无关。必给开关器件反并联二极管

16、缓冲电路的作用就是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能就是什么？

答：缓冲电路的作用就是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损

耗。缓冲电路分为关断缓冲电路与开通缓冲电路。关断缓冲电路就是对du/dt抑制的电路,用于抑制器件的关断过

电压与换相过电压,抑制du/dt,减小关断损耗。开通缓冲电路就是对di/dt抑制的电路,用于抑制器件开通时的电

流过冲与di/dt,减小器件的开通损耗。

17、变压器漏抗对整流电路有什么影响？

答：出现换相重叠角人整流输出电压平均值U“降低;整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小,有利于

品闸管的安全导通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的

du/di,可能使晶闸管误导通，为此，必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。

18、在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的六个交点就就是对应桥臂的自然换流（相）点？（请以a、b两相电压正半

周交点为例，说明自然换向原理）

答:三相桥式整流电路中，每只二级管承受的就是相邻二相的线电压,承受正向电压时导通，反向电压时截止。三相电压

的六个交点就是其各线电压的过零点,就是二级管承受正反向电压的分界点，所以，就是对应桥臂的自然换流点。

19、试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式？

答:斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为：

（1）定频调宽控制模式定频就就是指开关元件的开、关频率固定不变,也就就是开、关周期T固定不变，调宽就是指

通过改变斩波电路的开关元件导通的时间Ton来改变导通比月值,从而改变输出电压的平均值。

（2）定宽调频控制模式定宽就就是斩波电路的开关元件的导通时间Ton固定不变，调频就是指用改变开关元件的

开关周期7来改变导通比

（3）调频调宽混合控制模式这种方式就是前两种控制方式的综合,就是指在控制驱动的过程中，即改变开关周

期7；又改变斩波电路导通时间乙,的控制方式。通常用于需要大幅度改变输出电压数值的场合、

20、晶闸管的主要动静态性能参数就是哪些？晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因就是什么？

答:静态性能指标：电压定额:断态重复峰值电压、反向重复峰值电东、通态电压。电流定额:通态平均电流、维持电流、

擎住电流、浪涌电流。动态参数:开通时间、关断时间、断态电压临界上升率、通态电流临界上升率。

晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因就是:a:刚刚导通后电流小于擎住电流,脉冲撤除后晶闸管关断;b:

完全导通后，由于电路电流小于维持电流,晶闸管关断。

五、计算题

1、指出下图中①〜⑦各保护元件及VD、Ld的名称与作用。

①星形接法的硒堆过电压保护;②三角形接法的阻容过电压保护;③桥臂上的快速熔断器过电流保护；

④晶闸管的并联阻容过电压保护；⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护;⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护;VD就是电感性负载的续流二极管;Ld就是电动机回路的平波电抗器；

2、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态,另一个工作在逆变发电机状态。

⑴、标出以、E。及i4的方向。

(2)、说明E与L的大小关系。整流—电动机状杰逆变一发电机状态

(3)、当a与6的最小值均为30度时,控制角a的移向范围为多少？

整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E,控制角的移相范围0。

~90°o逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E,

控制角的移相范围90。~150°o

3、单相桥式全控整流电路,。2=100\负载中氏=20,1_值极大,当。=3()0时,要求：

(2)求整流输出平均电压力、平均电流/“，变压器二次电流有效值/工；

解:⑴作图。

(2)Ud=0.9U2cosa

当a=30。时,

Ud=0.9t/2cosa=0.9x1OOxcos3(X«78V

1R2

A=〃=39A

4、在图1所示的降压斩波电路中，已知E=2(X)乙R=10C,L值极大,为=30丫。⑴分析斩波电路的工作原理;(2)采用脉宽

调制控制方式，当7=50〃,，孰=20”时,计算输出电压平均值力、输出电流平均值力。

解:⑴参考书上简要说明。

⑵根据公式得

)

U=—匕—xE=^-xE=—-X200=80V

T5()

//LJ=—=5A

"R10

1、绘制直流升压斩波电路原理图。

LVD

TJ""1

T丫阴

=4中+&E=—E=—E

，ofT^orrP

1。卫

°R

直流降压斩波电路：

=£"。4VD"&&

b,u,=—%—E=^-E=aE

T

,_U「E.

°R

升降压：

a

1-«­

6、如下图所示（L与R串联后作为负载），说明晶闸管导通的条件就是什么？关断时与导通后晶闸管的端电压、流过晶

闸管的电流与负载上的电压由什么决定？

答:晶闸管导通的条件就是:阳极承受正向也压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门

极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流以上。导通

后的晶闸管管压降很小。

晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压也决定，电流近似为零。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上也压由输入阳极电压3决定.

说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD1与VD2的作用。

答:VD1或VD2通时，片与S反向，电感中贮能向直流侧反馈,VD］、\卬2称为反馈二极管,还使I。连续,又称续流二极

管。

二、分析计算题:

1、在下图中,E=50V,R=0、5Q,L=0、5H,晶闸管擎住电流为15mA,要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？

解:晶闸管导通后，主回路电压方程为

L^-+Ri.=E

dt11

主电路电流。按下式由零上升

晶闸管要维持导通,Q必须上升达到擎住电流值以上，在此期间,门极脉冲应继续维持，将/d=15mA代入，得

迫15x10-3取0-'、1一乙t&150uSo

0.5v1

所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150uso

2、三相桥式整流电路,U2=100V,带电阻电感负载R=50Q,L值极大，当a=60度时，计算Ud,ld,ldT与lvt»

Ud=2.3447,cosa3

☆单相桥式全控整流:

☆Uy0.W,cosa☆/“=与

3、某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V,电流为20A,采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电

网供电。计算晶闸管的控制角导通角负载电流有效值,

解：(1)整流输出平均电压

T

UFy-jy[2U2sinco.td(ct).t)-y-j41U2sin

1+cosa八…,1+cosa

«0.45(7,-----------

2"2

3”赢7=5^6-5152

则控制角。七60°导通角《=n-a=120°

（2）、负载电流平均值

7d也=20(A)

R

则仁〃/4=75/20=3、75Q

负载电流有效值/,即为晶闸管电流有效值/1,所以

7=Ai=*sin2a+磅=37、6(A)

4、分析下图示升压斩波电路原理并计算，己知E=50V,负载电阻R=20Q,L值与C值极大，采用脉宽调制控制方式，当

T=4OHs,J=25曲时,计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值loo

VD

钟

11

HkVT“。Z

b

解:

开关元件导通（模式1）时，电感/储能,负载斤上的电压4与电流。由电容器C上的电压”提供。

开关元件关断（模式2）时,直流电源〃与电感/储能向负载E与电容器C提供能量，电容器。充电。

因此,可达到输出平均直流电压高于电源输入的直流电压。输出电压平均值〃为

其中，%n为导通时间，7为开关周期,《为导通比。

,^7=50*40=1333V

T-Ton40-25

,U.133.3-

/=—=-------=6.67A

'R20

5、、设流过晶闸管的周期电流波形如下图所示,其最大值均为Im,当采用额定电流为200A的晶闸管,当不考虑安全余量

时,所能送出的平均电流为多少?相应的电流最大值就是多少？

解:电流平均值：l”,d(cot)T

电流有效值1］《/(【乃⑹六

200A的晶闸管允许通过电流的有效值为314A,因此相应的电流最大值

为314*VJA,所能送出的平均电流几=314/石=181Ao

6、三相全控桥整流电路，带阻感负载,〃=100V,Q10，祝>>R兄求当a=30°时,输出电压平均值以输出电流平均值

h变压器二次侧电流有效值占

解:

Ud=2.3私costz=2.34*100*cos30=202.6V

小土管=20.26A

整流变压器二次侧电流为正负半周各宽120°、前沿相差180°的矩形波,其有效值为:

12=0.8164,=0.816*20.26=16.54A

2-2使晶闸管导通的条件就是什么？答:使晶闸管导通的条件就是：晶闸管承受正向阳极电压,并在门

极施加触发电流(脉冲)。或:uAK〉O且uGK>0。

2-3维持晶闸管导通的条件就是什么？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

件就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。要使晶闸管由导通变为关断,

可利用外加电压与外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以

下，便可使导通的晶闸管关。

3-13.三相桥式全控整流电路,。2=10。刈带电阻电感负载,R=5Q工值极大，当《=60。时,要求：

①画出现、〃与脑1的波形；

②计算Ud、/d、/dT与/vT»

解:①Ud、id与加1的波形如下：

②Ud、/d、/dT与/VT分别如下

Ud=2、34U2COsa=2、34X100Xcos60=117(V)

/d=Ud/R=117/5=23、4(A)

，DVT=/d/3=23、4/3=7、8(A)

/vT=/d/石=23、4/百=13、51(A)

3-30,单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的

晶闸管移相范围分别就是多少？

答:单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围就是0~180。,当负载为电感负

载时，要求的晶闸管移相范围就是0~90。。

三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围就是0~120°,当负载为电感负

载时，要求的晶闸管移相范围就是0~90。。

5-6.试分别简述升降压斩波电路与Cuk斩波电路的基本原理,并比较其异同点。

答:升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量,

此时电流为不，方向如图。3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V

关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2,方向如图3-4所示。可见,负载电压极性为上负下正,

与电源电压极性相反。，

稳态时，一个周期T内电感L两端电压"，对时间的积分为零，即1""二°

当V处于通态期间，％=E:而当V处于断态期间于就是：E.J=UO”

改变导通比a,输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0〈a〈l/2时为降压，当1/

2<«<1时为升压,因此将该电路称作升降压斩波电路。

Cuk斩波电路的基本原理:当V处于通态时,E-^-V回路与R-ia-C-V回路分别流过电流。当V处

于断态时，E-LC-m回路与R_LLVD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电

路的等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

假设电容C很大使电容电压",的脉动足够小时。当开关S合到B点时,B点电压"『0,A点电压

5+与u=3u

相反，当S合到A点时，％M。。因此,B卓电压””的平均值为"T«Uc为电容电为“c的

平均值)，又因电感L1的电压平均值为零，所以"牛"。另一方面,A点的电压平均值为%"景气且

的电压平均值为零，按图3—5b中输出电压U。的极性，有与"。于就是可得出输出电压U。与电源

电压E的关系:，.

U=-^-E=—^—E=-=—E

okT-&I-a

两个电路实现的功能就是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比,Cuk斩波电

路有一个明显的优点，其输入电源电流与输出负载电流都就是连续的，且脉动很小,有利于对输入、输出

进行滤波。

5-7.试绘制Speic斩波电路与Zeta斩波电路的原理图,并推导其输入输出关系。

解:Sepic电路的原理图如下：

iL.C,VD

在V导通1期间，〃=EUL2=UCI

左V关断”■期间uu=E-u0-uc,uL2=-u0

当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零,则下面的式子成立

Ej,+(E_“"=0k*-*/=0

由以上两式即可得出

U„=^-E

Zeta电路的原理图如下：

箱

]fZt'VDT

在V导通孰期间3=Ek=E-UCI-u„

在V关断嗝期间""=uc<UL2=

当电路工作稳定时，电感右、4的电压平均值为零，则下面的式子成立EM%%印

=0