电力电子技术第三版答案Word格式文档下载.docx

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uvt2

（2）触发角为60o时

六、计算题（本题共1小题，共12分）

（2）求整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次电流有效值i2；

（4分）（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

（5分）

试卷参考答案及评分标准（3卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分一、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）1、空1gtr；

空2gto；

空3mosfet；

空4igbt；

空5mosfet；

空6gtr。

2、空1要有足够的驱动功率；

空2触发脉冲前沿要陡幅值要高；

空3触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3、空1均流；

空2串专用均流电抗器。

4、空1正弦波；

空2方波。

5、空1180。

6、空1增加；

空2下降。

7、空1快速熔断器；

空2串进线电抗器；

空3接入直流快速开关；

空4控制快速移相使输出电压下降。

答：

对igbt、gtr、gto和电力mosfet的优缺点的比较如下表：

（每格1.5分）

2、（10分）

图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管v0和能耗电阻r0组成的泵升电压限制电路。

当泵升电压超过一定数值时，使v0导通，把从负载反馈的能量消耗在r0上（5分）。

其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻r0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用（5分）。

3、（10分）

根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；

根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关pwm电路和零转换pwm电路（4分）。

准谐振电路：

准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。

零开关pwm电路：

这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的pwm控制方式（2分）。

零转换pwm电路：

这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换

【篇二：

《电力电子技术（第二版）》课后习题及解答】

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第1章思考题与习题

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?

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端的电压大小由什么决定?

晶闸管的关断条件是：

要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用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，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。

进而实现晶闸管的关断，其两端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、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？

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？

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过高；

（3）结温过高。

1.5请简述晶闸管的关断时间定义。

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间称为关断时间。

即tq?

trr?

tgr。

1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？

快速晶闸管、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征。

光控晶闸管是在普通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，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。

主要用于高压大功率场合。

1.8型号为kp100-3，维持电流ih=4ma的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?

（暂不考虑电压电流裕量

）

图题1.8

（a）因为ia?

（b）因为ia

倍，太大了。

（c）因为ia?

150v1?

?

150a，大于额定值，所以不合理。

2ma?

ih，所以不合理。

50k?

200v?

?

20a,kp100的电流额定值为100Ａ，裕量达５10?

100v

1.9图题1.9中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为im，试计算各图的电流平均值．电流有效值和波形系数。

解：

图（a）：

it（av）=

12?

imsin?

td（?

t）=

im

it=

i

t

（imsin?

t）d（?

2

im2

kf=

it（av）

=1.57

图题1．9

图（b）：

it（av）=

1

itit（av）

=1.11

图（c）：

1

32?

3

t）=im

13

38?

0.63im

kf=

=1.26

图（d）：

34?

it

16

36?

0.52im

=1.78

图（e）：

4

imd（?

im8

22

=2.83

图（f）：

im4im2

=2

1.10上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100a的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少?

解：

（a）图波形系数为1.57，则有：

1.57?

it（av）=1.57?

100a,it（av）=100a

（b）图波形系数为1.11，则有：

1.11?

100a,it（av）=141.4a

（c）图波形系数为1.26，则有：

1.26?

100a,it（av）=124.6a（d）图波形系数为1.78，则有：

1.78?

100a,it（av）=88.2a（e）图波形系数为2.83，则有：

2.83?

100a,it（av）=55.5a（f）图波形系数为2，则有：

2?

100a,it（av）=78.5a1.11某晶闸管型号规格为kp200-8d，试问型号规格代表什么意义?

kp代表普通型晶闸管，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0.6v?

ut?

0.7v。

1.12?

如图题1.12所示，试画出负载rd上的电压波形（不考虑管子的导通压降）。

图题1.12解：

其波形如下图所示：

【篇三：

电力电子技术（王兆安第五版）课后习题全部答案】

-1

与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？

答：

1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

2.电力二极管在p区和n区之间多了一层低掺杂n区，也称漂移区。

低掺杂n区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂n区就可以承受很高的电压而不被击穿。

2-2.使晶闸管导通的条件是什么？

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）。

或：

uak0且ugk0。

2-3.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？

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。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和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断。

2-4图2-27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i1、i2、i3。

a）id1=2?

4imsin（?

t）?

im2（?

1）?

0.2717im2?

2

i1=

t）2d（wt）?

im31

0.4767im242?

b）id2=?

imsin?

td（wt）?

0.5434im22

i2=?

t）d（wt）?

4

2im31

0.6741im

242?

c）id3=2?

i3=2?

20

im2d（?

1im41im2

上题中如果不考虑安全裕量,问100a的晶阐管能送出的平均电流id1、

id2、id3各为多少?

这时，相应的电流最大值im1、im2、im3各为多少?

额定电流it（av）=100a的晶闸管，允许的电流有效值i=157a,由上题计算结果知

2-5

i

329.35

a）im10.4767a,id1?

0.2717im1?

89.48a

i?

232.90a,0.6741b）im2id2?

0.5434im2?

126.56a

im3?

78.54c）im3=2i=314id3=

2-6gto和普通晶闸管同为pnpn结构,为什么gto能够自关断,而普通晶闸管不

能?

gto和普通晶阐管同为pnpn结构，由p1n1p2和n1p2n2构成两个晶体管

1?

2?

1v1、v2，分别具有共基极电流增益?

1和?

2，由普通晶阐管的分析可得，

1?

两个等效晶体管过饱和而导通；

2＜1是器件临界导通的条件。

2＞

不能维持饱和导通而关断。

gto之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为gto与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：

l）gto在设计时?

2较大，这样晶体管v2控制灵敏，易于gto关断；

2）gto导通时?

2的更接近于l，普通晶闸管?

1.5，而gto则为?

1.05，gto的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；

3）多元集成结构使每个gto元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得p2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

2-7与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受

高电压电流的能力？

答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

2-8试分析igbt和电力mosfet在内部结构和开关特性上的相似与不同之处.

igbt比电力mosfet在背面多一个p型层，igbt开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。

开关速度低于电力mosfet。

电力mosfet开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。

所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。

igbt驱动电路的特点是:

驱动电路具有较小的输出电阻，Ⅰgbt是电压驱动型器件，igbt的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

电力mosfet驱动电路的特点：

要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。

2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些？

门极可关断晶闸管,电力晶闸管，电力

场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。

did

2u2sin?

tdt2u2

（1?

cos?

t）考虑到初始条件：

当?

t＝0时id＝0可解方程得：

id?

l

2u2

id?

（1?

t）?

02?

u2

==2

因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：

l

ud与id的波形如下图：

did

tdt

2u21

（?

l2

考虑初始条件：

t＝60?

时id＝0可解方程得：

其平均值为id?

5?

3

2u212u2

t）==11.25（a）?

l22?

此时ud与id的波形如下图：

3-2．图

3-10为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

磁化问题吗？

试说明：

①晶闸管承受的最大反向电压为22u2；

②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，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。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

①以晶闸管vt2为例。

当vt1导通时，晶闸管vt2通过vt1与2个变压器二次绕组并联，所以vt2承受的最大电压为22u2。

②求整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次电流有效值i2；

③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

①ud、id、和i2的波形如下图：

②输出平均电压ud、电流id，变压器二次电流有效值i2分别为

id＝ud/r＝77.97/2＝38.99（a）

i2＝id＝38.99（a）

③晶闸管承受的最大反向电压为：

u2＝1002＝141.4（v）

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：

un＝（2~3）3141.4＝283~424（v）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：

ivt＝id∕2＝27.57（a）

晶闸管的额定电流为：

in＝（1.5~2）327.57∕1.57＝26~35（a）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

3-4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

注意到二极管的特点：

承受电压为正即导通。

因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。

在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。

整流二极管在一周内承受的电压波形如下：

uu

①求整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次侧电流有效值i2；

②考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

①ud、id和i2的波形如下图：

②整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次侧电流有效值i2分别为

id＝（ud－e）/r＝（77.97－60）/2＝9（a）

i2＝id＝9（a）③晶闸管承受的最大反向电压为：

2u2＝1002＝141.4（v）流过每个晶闸管的电流的有效值为：

ivt＝id∕2＝6.36（a）故晶闸管的额定电压为：

un＝（2~3）3141.4＝283~424（v）晶闸管的额定电流为：

in＝（1.5~2）36.36∕1.57＝6~8（a）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

ud、id、ivt、id的波形如下图：