模拟数字电力电子技术第1章 基础知识
电力电子技术1-3章模拟题
电⼒电⼦技术1-3章模拟题电⼒电⼦技术1-3章知识主线1、电⼒电⼦技术就是使⽤电⼒电⼦器件对电能进⾏变换和控制的技术2、电⼒电⼦器件的制造技术是电⼒电⼦技术的基础。
3、变流技术则是电⼒电⼦技术的核⼼4、电⼒变换分为整流、逆变、直流变直流、交流变交流四种电路5、开关器件的三种类型不可控型、半控型、全控型。
其中、第⼀种的代表型器件是电⼒⼆极管（Power Diode）、第⼆种的代表型器件是晶闸管（Thyristor）、第三种的代表型器件是IGBT和Power MOSFET。
6、在通常情况下，电⼒电⼦器件功率损耗主要有_通态损耗、断态损耗、开关损耗_，通态损耗是电⼒电⼦器件功率损耗的主要成因。
⽽当器件开关频率较⾼时，功率损耗主要为开关损耗。
7、⼆极管的基本原理——PN结的单向导电性8、在如下器件：电⼒⼆极管（Power Diode）、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，属于不可控器件的是_电⼒⼆极管，属于半控型器件的是_晶闸管，属于全控型器件的是MOSFET, IGBT；属于单极型电⼒电⼦器件的有电⼒MOSFET ，，属于电流驱动的是。
9、⼈们利⽤PN结的反向特性研制成了稳压⼆极管。
10、1956年美国贝尔实验室（Bell Laboratories）发明了晶闸管，1957年美国通⽤电⽓公司（General Electric）开发出了世界上第⼀只晶闸管产品，并于1958年使其商业化。
其承受的电压和电流容量仍然是⽬前电⼒电⼦器件中最⾼，⽽且⼯作可靠，因此在⼤容量的应⽤场合仍然具有⽐较重要的地位。
11、晶闸管有阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。
内部是PNPN四层半导体结构。
12、晶闸管导通的⼯作原理可以⽤双晶体管(三极管)模型来解释，则晶闸管可以看作由PNP和NPN型构成的V1、V2的组合。
如果外电路向门极G注⼊电流I G(驱动电流)，则I G注⼊晶体管V2的基极，即产⽣集电极电流I C2，它构成晶体管V1的基极电流，放⼤成集电极电流I C1，⼜进⼀步增⼤V2的基极电流，如此形成强烈的正反馈，最后V1和V2进⼊完全饱和状态，即晶闸管导通。
(完整版)《电力电子技术》第1章课后习题答案
1.1 晶闸管导通的条件是什么？由导通变为关断的条件是什么？答：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：u AK>0且u GK>0。
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。
1.2晶闸管非正常导通方式有几种？（常见晶闸管导通方式有5种，见课本14页，正常导通方式有：门级加触发电压和光触发）答：非正常导通方式有：(1) Ig=0，阳极加较大电压。
此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又通过正反馈放大漏电流，最终使晶闸管导通；(2) 阳极电压上率du/dt过高；产生位移电流，最终使晶闸管导通(3) 结温过高；漏电流增大引起晶闸管导通。
1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。
答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管1.4 GTO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？答:GTO和普通晶闸管同为PNPN 结构,由P1N1P2 和N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α2 = 1 是器件临界导通的条件。
α1 + α2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α2＜1 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：1）GTO 在设计时α2 较大,这样晶体管T2 控制灵敏,易于GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α2 的更接近于l,普通晶闸管α1 + α2 ≥1.5 ,而GTO 则为α1 + α2 ≈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。
【2019年整理】电力电子技术第一章-
主电路
电力电子器件在实际应用中的系统组成
-5-
电力工程系
1.1.2 电力电子器件的基本类型
不控型器件：电力二极管 按照器件的 可控程度 半控型器件：晶闸管 全控型器件：GTO、GTR、MOSFET、IGBT
电压型器件：MOSFET、IGBT 按照驱动信 号性质 电流型器件：晶闸管、GTO、GTR
2. 外形:
螺栓型
模块型
散热器 平板型 -30电力工程系
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
晶闸管阀
电力工程系
-31-
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
3. 工作原理
– 反向承受一定电压，J1、J3反偏，处于阻断（截止）状态；
– 正向承受一定电压，两个稳定的工作状态：
高阻抗的阻断工作状态； 低阻抗的导通工作状态。
1.2.4
电力二极管的主要类型
• 普通二极管（General Purpose Diode）
– 又称整流二极管（Rectifier Diode），多用于开关频率不高
（1kHz以下）的整流电路中。
– 其反向恢复时间较长，一般在5s以上 。 – 其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
-24-
电力工程系
N型区
空间电荷区
-15-
电力工程系
1.2.2
结构：
电力二极管的结构与基本特性
电力二极管是由一个面积较 大的PN结和两端引线以及 封装组成的。
A a) K
A
K
A
I
P N J b)
K
A c)
K
外形：
螺栓型、平板型等多种封装。
电力二极管的外形、结构和电气 a) 外形 b) 结构
电力电子技术 第1章 绪论
☞电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或 中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电 源等场合。
1.1 什么是电力电子技术
◆具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件 对电能进行变换和控制的技术。
☞电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基 础。
☞变流技术则是电力电子技术的核心。
表1-1 电力变换的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
输出
输入
交流（AC）
直流（DC） 交流（AC）
整流
交流电力控制 变频、变相
直流（DC）
直流斩波 逆变
☞20世纪30年代到50年代，水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动，甚至用于直流输电。这一时期，各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期，也应用直流发电机组来变流。
☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了 电子技术的一场革命。
1.2 电力电子技术的发展史
◆全控型器件和电力电子集成电路（PIC） ☞70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
◆一般工业
☞工业中大量应用各种交直流 电动机，都是用电力电子装置进 行调速的。
☞一些对调速性能要求不高的 大型鼓风机等近年来也采用了变 频装置，以达到节能的目的。
电力电子技术基础 第1章 绪论
4）AC/AC变换
下图也是用两个开关组成的简单变流电路，输入端接的是交流电us。
每个开关与一个二极管串联表示流过开关的电流方向 是单向的。这是因为在实际电路中这两个开关采用晶闸管， 晶闸管是单向导电的。
如果开关K1和K2都采取通断控制，则可以将 交流电变为交流电，即AC/AC变换。
控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置的性能满足各种需求; 电力电子技术可以看成弱电控制强电的接口，控制理论是实现该接口的
强有力纽带。
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术， 是使用器件对电力进行变换和控制的技术。 这个器件指的是功率半导体器件，也称为电力电子器件。
用倒三角描述，如图所示。
电子学
电路、器 件
电力 电子技术
连续、离散
控制 理论
静止器、旋转电机
电力学
3
第1章 绪论 1.1电力电子技术的定义
电子技术
• 所用器件： 晶体管、场效应管、 集成电路、微处理器 、电感、电容。
• 完成功能： 信号产生、变换、存 储、发送、接收。
• 基础理论： 电路、磁路、电磁场
这四类变换器将在后继章节中详细论述，下面简单介绍电力变换的基本原理8 。
第1章 绪论 1.2电力变换的基本原理
上述的电力变换中使用的电力电子器件都是工作在开关状态。 电力电子器件为什么工作在开关状态？ 为了使器件的功率损耗(P=UI)最小： 器件开通时，通过的电流i很大，但器件上的电压u≈0 器件断开时，承受的电压u很高，但流过的电流i≈0
4
第1章 绪论
1.1电力电子技术的定义
电子学
电力学
电路、器 件
电力电子技术知识点知识讲解
电力电子技术知识点《电力电子技术》课程知识点分布（供学生平时课程学习、复习用，●为重点）第一章绪论1.电力电子技术：信息电子技术----信息处理，包括：模拟电子技术、数字电子技术电力电子技术----电力的变换与控制2. ●电力电子技术是实现电能转换和控制，能进行电压电流的变换、频率的变换及相数的变换。
第二章电力电子器件1.电力电子器件分类：不可控器件：电力二极管可控器件：全控器件----门极可关断晶闸管GTO→电力晶体管GTR→场效应管电力PMOSFET→绝缘栅双极晶体管IGBT→及其他器件☆半控器件----晶闸管●阳极A阴极K 门极G2.晶闸管1）●导通：当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触电电流的情况晶闸管才能开通。
●关断：外加电压和外电路作用是流过晶闸管的电流降到接近于零●导通条件：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流●维持导通条件：阳极电流大于维持电流当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才会开通。
当晶闸管导通，门极失去作用。
●主要参数：额定电压、额定电流的计算，元件选择第三章●整流电路1.电路分类：单相----单相半波可控整流电路单相整流电路、桥式（全控、半控）、单相全波可控整流电路单相桥式（全控、半控）整流电路三相----半波、●桥式（●全控、半控）2.负载：电阻、电感、●电感+电阻、电容、●反电势3.电路结构不同、负载不同→●输出波形不同→●电压计算公式不同→→单相电路1.●变压器的作用：变压、隔离、抑制高次谐波（三相、原副边→星/三角形接法）2.●不同负载下，整流输出电压波形特点1）电阻→电压、电流波形相同2）电感→电压电流不相同、电流不连续，存在续流问题3）反电势→停止导电角3.●二极管的续流作用1）防止整流输出电压下降2）防止失控4.●保持电流连续→●串续流电抗器，●计算公式5.电压、电流波形绘制，电压、电流参数计算公式→→三相电路1.共阴极接法、共阳极接法2.触发角ā的确定3.宽脉冲、双窄脉冲4.●电压、电流波形绘制→●电压、电流参数计算公式5.变压器漏抗对整流电流的影响→●换相重叠角产生原因→计算方法6.整流电路的谐波和功率因数→→●逆变电路1.●逆变条件→●电路极性→●逆变波形2.●逆变失败原因→器件→触发电路→交流电源→换向裕量3.●防止逆变失败的措施4.●最小逆变角的确定→→触发电路1.●触发电路组成2.工作原理3.触发电路定相第四章逆变电路1.●逆变电路分类：把直流变成交流电称为逆变，当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变2.●换流方式分类：器件（利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流）→电网（由电网提供换流电压称为电网换流，不是用于没有交流电网的无源逆变电路）→负载（有负载提供换流电压称为负载换流）→强迫（设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反压电流的换流方式叫强迫换流，强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也叫电容换流）3.电压型逆变电路：单相、三相4.电流型逆变电路：单相、三相第五章直流-直流变换电路斩波电路→●降压斩波：●工作原理、●计算方法→●升压斩波：●工作原理、●计算方法第六章交流-交流变换电路1.●交流-交流变换电路：→●交流调压电路→●交流调功电路2.交-交变频电路：单相、●三相交-交变频电路→公共交流母线进线方式→输出星形联接方式●交-交变频电路的主要特点●优缺点第七章 PWM控制技术1.基本原理：冲量定理PWM→ SPWM2.●控制方式：计数法：调制法：●调制方法：→●异步调制：→●同步调制：3.●采样方式：→●自然采样：→●规则采样：第八章软开关技术1.软开关与硬软开关2.●零电压开关与零电流开关●零电压开通●零电流关断3.●软开关分类：准谐振电路、零开关PWM电路、零转换PWM电路4.典型的软开关电路5.●软开关技术的发展与趋势第九章电力电子器件应用及共性问题1.器件驱动：电气隔离●晶闸管触发电路典型的触发电路2.器件的保护:→●过电压产生及过电压保护→●过电流产生及过电流保护→●缓冲电路----又称吸收电路3.器件的串、并联串联→解决均压问题→静态、动态并联→解决均流问题→静态、动态第十章电力电子器件应用1.V-M系统中应用→V-M系统的机械特性：●电流连续→机械特性为一组平行线；●电流断续→理想空载转速上升；→机械特性变软；→随着控制角α的增加，进入断续区的电流加大。
电力电子技术第一章
2、正向压降UF
指规定条件下，流过稳定的额定电流时，器件两端的 正向平均电压（又称管压降）。
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电力电子技术第一章
1.2.2 电力二极管的基本特性与参数
3、反向重复峰值电压URRM
指器件能重复施加的反向最高峰值电压（额定电 压）。此电压通常为击穿电压的2/3。使用中通常按照 电路中电力二极管可能承受的反向峰值电压的两倍来选 定此项参数。
图1-3 电力二极管的伏安特性
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电力电子技术第一章
1.2.2 电力二极管的基本特性与参数
二、 动态特性 （开关特性）
电力二极管的电压-电流特性
是随时间变化的
延迟时间：td= t1- t0, 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf 恢复特性的软度：下降 时间与延迟时间 的比值 tf /td，或称恢复系数，用 Sr表示。
通或者 关断的控制。
❖电压驱动型
----仅通过在控制端和公共端之间施加一定的
电压信号就可实现导通或者关断的控制。
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电力电子技术第一章
1.2 不可控器件—电力二极管
➢1.2.1 电力二极管的工作原理 ➢1.2.2 电力二极管的基本特性与参数
一、电力二极管的伏安特性 二、电力二极管的开关特性 三、电力二极管的主要参数
Diode）常用于开关频率在1KHz以下的整流电路 中，其反向恢复时间在5μs以上，额定电流可 达数千安培，额定电压达数千伏以上。
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电力电子技术第一章
1.2.2 电力二极管的基本特性与参数
②快恢复二极管
电力电子技术基础-绪论
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程控交换机 电子装置 微型计算机
2、电力传动
工艺调速传动：轧钢、榨糖、造纸、化工、炼油； 节能调速传动：风机、水泵、压缩机； 牵引调速传动：轨道牵引、城市交通、电梯、矿井
❖ 现有MATLAB 、PSpice 、Saber（ 国外）和PECS（ 国 内）等仿真软件可对电力电子电路进行仿真。
❖ 电力电子电路的仿真技术十分重要，但已超出本课程讲课 的范围，故课内不涉及。
六、学习方法与学习目标
1、课程学法指导
一．要着重物理概念与基本分析方法的学习，理论要结合实际，尽量做到器件、电路、 系统（包括控制技术）应用三者结合。
《电力电子技术基础》
——
第一章 绪论
一、电力电子技术的基本概念
1、什么是电力电子技术？
信息பைடு நூலகம்理
电子技术 信息电子技术 电力电子技术
模拟电子技术 数字电子技术
电力变换
❖ 电力电子技术：使用电力电子器件对电能进行变换和控制 的技术，即应用于电力领域的电子技术。
所处理电力的单位大到数百MW甚至GW，小到数W甚至
卷扬机等； 精密调速和特种调速：数控机床主轴和伺服控制、
雷达与火炮跟踪控制、离心机控制等。
3、电力系统
发电环节：发电机励磁调节控制； 输电网中：电能质量控制器、直流输电、无功
补偿器、有源滤波器、固态开关； 配电网中:配电用无功补偿器、有源滤波器； 储能系统：抽水蓄能电站变频调速、超导磁铁
电力变换的种类
输入 输出
交流（AC）
直流（DC）
整流
交流（AC） 交流电力控制变频、变相
模拟电子技术—第一章教案
授课内容授课内容本征半导体在不受外界激发及在绝对零度时（T=0K）不导电。
在室温或光照下，少数价电子可以获得足够的能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，如图1-1所示。
这种现象称为本征激发，这个空位称为空穴，可见本征激发产生的自由电子和空穴是成对的。
原子失去价电子后带正电，可等效地看成是因为有了带正电的空穴。
图1-1本征激发产生电子空穴对示意图在电场作用下，自由电子和空穴将做定向运动，这种运动称为飘移，所形成的电流称为飘移电流。
自由电子又称电子载流子，空穴又称空穴载流子。
因此，半导体中有自由电子和空穴两种载流子参与导电，分别形成电子电流和空穴电流。
在常温下本征半导体载流子浓度很低，因此导电能力很弱。
2.杂质半导体在本征半导体中有选择的掺入少量其他元素，会使其简单讲解本证半导体的激发特征，让同学有整体的认识，概括总结发言讲解自由电子和空穴，让同学有简单的认识。
简单讲解杂质半导体的特征，让同学有整体的认识，概括总结发言授课内容的杂质不同，有N型半导体和P型半导体两种（1）N型半导体在本征硅（或锗）中掺入少量的五价元素，如磷、砷、锑等，就得到N型半导体。
这时杂质原子替代了晶格中的某些硅原子，多出的1个价电子只能位于共价键之外。
如图1-2所示图1-2 N型半导体晶体结构图该电子不受共价键的束缚，因此只要得到较少的能量就能成为自由电子，并留下带正电的杂质离子（不能参与导电）。
掺入多少杂质原子就能电离产生多少个自由电子，因此自由电子的浓度将大大增加。
这种以电子导电为主的半导体称为N型半导体，其中自由电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）。
如图1-3所示讲解N型半导体晶体结构，学生讨论发言。
授课内容图1-3 N型半导体示意图（2）P型半导体在本征硅（或锗）中掺入少量的三价元素，如硼、铝、铟等，就得到P型半导体。
这时杂质原子替代了晶格中的某些硅原子，只有3个共价键是完整的，第4个共价键因缺少1个价电子而出现1个空穴。
电力电子技术第一章
（第一章电力电子器件）电力电子技术——使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，即应用于电力领域的电子技术。
电力电子器件——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。
主电路——在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
半导体器件采用的主要材料是硅【电力电子器件的特征】1处理电功率的能力非常大，一般远大于处理信息的电子器件。
2电力电子器件一般都工作在开关状态。
3电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制和驱动。
4电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。
电力电子系统：由控制电路、保护电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
【电力电子器件的分类】1)按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，可分为三类：半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
例：晶闸管全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。
如IGBT、Power MOSFET、GTO、BJT。
不可控器件——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路。
如电力二极管。
2)按照驱动电路信号的性质，可分为两类：电流驱动型,电压驱动型【电力二极管】PN结的单向导电性就是二极管的基本原理静态特性——主要是指其伏安特性动态特性——由于结电容的存在，电力二极管在通态与断态之间转换时，需经历一个过渡过程。
在此过渡过程中，其电压-电流特性随时间而变化，这就是电力二极管的动态特性，且专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
正向平均电流I F(AV)：即额定电流，指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
正向平均电流I F(AV)的对应的有效值为1.57I F(AV) 【晶闸管】内部结构: 是PNPN四层半导体结构。
P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。
四个区形成三个PN结：J1、J2、J3。
数电模电第一章知识点
数电模电第一章
知识点一杂质半导体
N型半导体：多子是电子，少子是空穴
1. 起导电作用的主要是多子
P型半导体：多子是空穴，少子是电子
2. 多子扩散PN结变宽；少子漂移PN结变窄
3. P端接低电位，N端接高电位，PN结反偏，处于高电阻截至状态；
4. P端接高电位，N端接低电位，PN结正偏，处于低电阻导通状态；
知识点二二极管
P N
电流方向
1.伏安特性曲线
2.二极管限幅
题型(书P10例1-2)
3.稳压二极管工作与反向击穿状态
知识点三三极管
1.e—发射区；b—基区；c—集电区
2.I E=I C+I B;IE≈IC＞＞IB ;I E=I EBS(e UBE/UT-1)
3.三极管输出特性
截止区：Uc>Ue>Ub 放大区：Uc>Ub>Ue 饱和区：Ub>Uc>Ue。
2008年4月自学考试模拟、数字及电力电子技术试卷及答案[1]
![2008年4月自学考试模拟、数字及电力电子技术试卷及答案[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c810a1fb04a1b0717ed5dd07.png)
2008年（上）高等教育自学考试全国统一命题考试模拟、数字及电力电子技术试卷及答案详解第一部分选择题一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．PNP型晶体管工作在放大区时，三个电极直流电位关系为( )A．U C＜U E＜U B B．U B＜U C＜U E C．U C＜U B＜U E D．U B＜U E＜U C2．运算电路如题2图所示，则输出电压u o为( )题2图A．－2V B．－1V C．1V D．2V3．电路如题3图所示，电路的级间反馈组态为( )题3图A．电压并联负反馈B．电压串联负反馈C．电流并联负反馈D．电流串联负反馈4．半波整流电容滤波电路如题4所示，已知变压器次级电压有效值U2=20V，R L C≥(3～5)(T/2)。
则输出直流电压为( )题4图A．－20V B．－9V C．9V D．20V5．逻辑函数的最简式为A．AB B．BC C．AC D．16．逻辑函数的标准与或式为A．∑(1,2,3,4,5) B．∑(1,3,4,5,7)C．∑(1,3,4,5,6) D．∑(1,2,3,5,7)7．逻辑函数F(A，B，C，D)=∑(0，2，4，5，6，7，8，9，10，11)的最简与或非式为( )8．逻辑函数则最简与或式为( )9．题9图所示电路中为TTL逻辑门，其输出F为( )题9图10．JK触发器要求状态由0→1，其输入信号应为( )A．JK =OX B．JK= XO C．JK =1X D．JK= Xl11．题11图中触发器的次态Q n+1为( )题11图12．用555定时器构成的施密特触发器，下列说法正确的是( )A．有一个稳态B．有两个稳态C．无稳态D．有多个稳态13．单相桥式全控整流电路带电阻性负载，电源电压有效值为U2，则晶闸管承受的最大正向电压值是( )14．单相桥式相控电路中，当逆变角为0°≤β≤90°时，电路工作在( )A．可控整流状态B．不可控整流状态C．斩波状态D．有源逆变状态15．直流频率调制变换器，变更工作率的方法是( )A．f不变，t on不变B．f不变，t on变C．f变，t on不变D．f变，t on变二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。
模拟数字电力电子技术第1章_基础知识新
－
I
厚德达理 励志勤工
第一节 线性电路的常用定理 模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
解：应用叠加定理，上图变为
R1 4V －
＋
R1 R2
I
＋
R2 I
2A
4 I 1A 4
2 I 2 1A 22
I I I 1 1 2A
厚德达理 励志勤工
U IR
厚德达理 励志勤工
第一节 线性电路的常用定理 模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
i1 u s1
+ -
a
i3 i2 u s 2+
3条支路
-
c
d
2个节点
3个回路
b
表述一 在任一瞬时，流入任一节点的电流之 和必定等于从该节点流出的电流之和。 表述二
I in I out
第二节 半导体二极管及整流电路 模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
三、 整流滤波电路
在电子电路设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。下 面介绍的直流电源为单向小功率电源，它将频率为50Hz、 有效值为220V的单相交流电压经过电源变压器、整流电 路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。
U OC
电力电子技术第1章 绪论
34/21
1.2 电力电子技术的发展史
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体 管（ IGBT ）为代表的复合型器件异军突起。 它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的 优点。与此相对， MOS 控制晶闸管（ MCT ） 和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了 MOSFET和GTO。
35/21
1.2 电力电子技术的发展史
40/21
1.2 电力电子技术的发展史
☞目前电力电子集成电路的功率都还较小，电压也较低， 它面临着电压隔离（主电路为高压，而控制电路为低压）、 热隔离（主电路流过大电流发热严重）、电磁干扰（开关 器件通断高压大电流，它和控制电路处于同一芯片）等几 大难题。 ☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子电路的 工作频率也不断提高。同时，电力电子器件的开关损耗也 随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术便应运而生软 开关技术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗 降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
图1-2 电气工程的双三角形描述
11/21
从图 1-2 大三角形来看，和电气工 程关系密切的其他学科是信息科 学和能源科学
12/21
电气工程的发展越来越依赖于电子信息技 术的进步，电气工程与电子信息工程二者 是你中有我，我中有你，相互融合，这已 成为科学技术发展的一种必然趋势。
13/21
电能是能源的一种，而且是使用、输送和 控制最为方便的能源，也是人类研究较为 充分的一种能源。在可以预见的将来，还 没有一种能源有可能代替电能。而人类在 任何时候都不可能离开能源，能源为人类 提供动力，是人类永恒的研究对象。因此， 人类如果关注能源，就必须关注电能，也 就必须关注电气工程。
14/21
图 1-2 的小三角形中，电气工程内 部结构由电工理论、电工制造及电 力系统三部分有机组成。
第1章第3节 GTO_469507691
电力电子技术基础
第一章
第3节门极可关断晶闸管（GTO）
为什么导通的普通晶闸管加反向门极信号
不能使其关断？
普通晶闸管
阴极横向比较
宽（30mm)，靠
近门极的地方
能关断，但远
离门极的地方
仍关不断。
普通晶闸管门极加反向电流时的情况
4
7
a. GTO: 阴极横向宽度0.3mm. 小GTO并联。
采用台式结构，网状，可控制整个阴极。
b.电流放大倍数接近1，在临界饱和状态。
普通晶闸管：阴极横向宽度30mm, 发射极短路 结构。
电流放大倍数大于1，比较饱和。
关断门极电流大。
du/dt 能力差，需缓冲电路。
通态电压高。
GTO的缺点：不同点：
GTO 与SCR 的比较
4、GTO的电压、电流特性
5、GTO的特点、应用：低频、大功率
Slow switching speeds
Used at very high power levels
Require elaborate gate control circuitry
10。
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6Ω 3Ω 6Ω Ro
(c) 求串联电阻的电路 (3)根据UOC和Ro画出戴维南等 效电路并接上待求支路，得图(a) 6Ω I + 的等效电路，如图(d)所示，由 Ro UOC 图可求得I 为： 18V 3Ω
18 I= = 2A 6+3
－ (d) 厚德达理 励志勤工 图(a)的等效电路
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
u S = 0 → 短路
例 如图 求电流 I
＋
I S = 0 → 开路
R1 2Ω 2Ω R2 2A 厚德达理 励志勤工
4V －
I
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
解：应用叠加定理，上图变为
R1
＋
R1 R2 I′
4V －
＋
R2 I″
2A
4 I ′ = = 1A 4
电流源：
i = is
端电压为 us，与流过电压源 的电流无关，由电源本身确 定，电流任意，由外电路确 定。
流过电流为 is ，与电源 两端电压无关，由电源 本身确定，电压任意， 由外电路确定。 厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
2. 特性曲线与符号 电压源
∑ E = ∑U
∑U = 0
b R1
技 U R1 + U R 2 + U R 3 + E2 − E1 = 0
U R1 + U R 2 + U R 3 = E1 − E2
R2
c E2 d R3
a
E1
e厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
由回路电 压定律
第一节 线性电路的常用定理
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第二节 半导体二极管及整流电路
2. 本征半导体 完全纯净的、结构完整的半导体材料称为本征半导体。 本征半导体的原子结构及共价键。 共价键内 的两个电 子由相邻 的原子各 用一个价 电子组成， 称为束缚 电子。 厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
di u=L dt
+ u
－
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
3.电容元件 电容元件是一种能够贮存电场能量的元件，是实际 电容器的理想化模型。
du i=C dt
0.2 有源元件 1.伏安关系 电压源： 电压源与电流源
i
C －
+ u
u = us
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
表述一
第一节 线性电路的常用定理
i1 u s1
c
a
i3 i2 u s 2
3条支路
d
2个节点 3个回路
b
在任一瞬时，流入任一节点的电流之 和必定等于从该节点流出的电流之和。 表述二 在任一瞬时，通过任一节 点电流的代数和恒等于零。
∑ I in = ∑ I out
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第二节 半导体二极管及整流电路
2、P型半导体 在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的三价元素， 如硼（B）、铟（In）等，则构成P型半导体。 三价的元素只有三个价电子，在与相邻的硅（或锗） 原子组成共价键时，由于缺少一个价电子，在晶体中便 产生一个空位，邻近的束缚电子如果获取足够的能量， 有可能填补这个空位，使原子成为一个不能移动的负离 子。由于三价原子接受电子，所以称为受主原子。 P型半导体中的共价 键结构如右图 P 型半导体中空穴是 多子，电子是少子。 多子，电子是少子。 厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
模拟电子篇
第一章
基础知识
河南科技大学
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理 补充知识
0.1 无源元件 1.电阻元件 电阻元件是一种消耗电能的元件。 伏安关系（欧姆定律）：
i
R －
U = IR
+ u
2．电感元件 电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电 感器的理想化模型。 i L
E = I s R0
R0 = Rs
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
E
第一节 线性电路的常用定理
R0
⇒
Is
Rs
Is
Rs
⇒
R0
E
例1.1-2 试将下图所示电路变换成电压源和 电流源形式，并求出 I s 和 Rs 。
I2
3mA
Is
R1
2kΩ
R2 1kΩ R3 3kΩ I1
第二节 半导体二极管及整流电路
本征激发和两种载流子——自由电子和空穴
温度越高，半导体材料中产生的自由电子便越多。束缚电 子脱离共价键成为自由电子后，在原来的位置留有一个空 位，称此空位为空穴。本征半导体中，自由电子和空穴成 对出现，数目相同。
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
U OC
6 = 2×3+ × 24 = 6 + 12 = 18V 6+6 厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的 无源二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：
6×6 Ro = 3 + =3+3=6 Ω 6+6
第二节 半导体二极管及整流电路
空穴出现以后，邻近的束缚电子可能获取足够的能量来 填补这个空穴，而在这个束缚电子的位置又出现一个新 的空位，另一个束缚电子又会填补这个新的空位，这样 就形成束缚电子填补空穴的运动。为了区别自由电子的 运动，称此束缚电子填补空穴的运动为空穴运动。 (1) 半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子， 另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。 (2) 本征半导体中，自由电子和空穴结伴产生，数目相同。 (3) 一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相 对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。 (4) 温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电 能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个 主要特征。 厚德达理 励志勤工
∑i = 0
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
KCL通常用于节点，对于包围几个节点的闭合面也是 适用的。 例：列出下图中各节点的KCL方程 解：取流入为正 节点 a 节点 节点
i1
i2 i3
a
i1 − i4 − i6 = 0
i4 u s
b
i5 i6
第一节 线性电路的常用定理
六、诺顿定理
诺顿定理描述了电压源与电流源之间的等效互换关系。 一个内阻为 R0 的恒压源 E 可以等效变换成一个内阻 Rs 为的恒流源 I s 。其中
E Is = R0
Rs = R0
同样，一个内阻为 Rs 的恒流源 I s 可以等效变换成一个 内阻 R0为的恒压源 E 。其中
2 I ′′ = 2 × = 1A 2+2
I = I ′ + I ′′ = 1 + 1 = 2 A
厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
N
第一节 线性电路的常用定理
五、戴维南定理
对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，都可以 用一条含源支路即电压源和电阻串联的支路来代替， 其电压源电压等于线性有源二端网络的开路电压，电 阻等于线性有源二端网络除源后两端间的等效电阻。 这就是戴维南定理。 Ro a b ＋ a⇒Fra bibliotek+ －
us －b 厚德达理 励志勤工
模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
+
24V －
第一节 线性电路的常用定理
例：用戴维南定理求图示电路的电流I。
6Ω 2A 3Ω 6Ω 3Ω I 6Ω 2A 3Ω 6Ω + UOC －
+
24V －
(a) 电路
(b) 求开路电压的电路
解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。 由图可求得开路电压UOC为：
u Us O t
电流源
i Is O u
us + － Us + －
is
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模 拟 、 数 字 及 电 力 电 子 技 术
第一节 线性电路的常用定理
一、欧姆定律
U = IR
二、基尔霍夫电流定律（节电电流定律） 基尔霍夫电流定律（节电电流定律）
电路中通过统一电流的每个分支称为支路。 3条或3条以上支路的连接点称为节点。 电路中任意闭合路径称为回路。 厚德达理 励志勤工
I3
12V
⇒
I s′
Rs′
R0
E′
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