电力电子作业及问题详解
电力电子技术题解实例与习题
1、什么是电力电子技术？它有几个组成部分？答：电力电子技术是依靠电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的高效率转换与控制的一门学科，它包括电力电子器件、电力电子电路（变流电路）和控制技术三个组成部分。
2、电能变换电路有哪几种形式？各自的功能是什么？答：电能变换电路有四种形式：AC/DC变换电路、DC/AC变换电路、DC/DC变换电路、AC/AC变换电路。
①AC/DC变换电路：将交流电能转换为固定或可调的直流电能的电路。
②DC/AC变换电路：将直流电能转换为频率固定或可调的交流电能的电路。
③DC/DC变换电路：将一种直流电能转换为另一固定或可调电压的直流电能的电路。
④AC/AC变换电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率均可调的交流电能的电路。
3、简述电力电子技术的主要应用领域。
答：电力电子技术广泛的应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域。
如：电源、电气传动与控制、电力系统、新能源开发等领域。
四、简答题1、电力电子器件的特性表现在哪些方面？答：1）电力电子器件工作在开关状态，为的是减小本身的损耗。
2）电力电子器件因直接用在电力电路上，要承受高电压大电流。
3）电力电子器件需要弱电来控制，应有控制、驱动电路。
4）因耗散功率大，需有必要的散热措施。
2、怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：在实际电路中是采用阳极电压反向、减小阳极电压、或增大回路阻抗等方式，使阳极电流小于维持电流，晶闸管即关断。
3、在晶闸管的门极通入几十毫安的小电流可以控制阳极几十、几百安培的大流量的导通，它与晶体管用较小的基极电流控制较大的集电极电流有什么不同？晶闸管能不能像晶体管一样构成放大器？答：晶体管在共发射极接法时，基极电流I b可以控制较大的集电极电流Ic变化，起到了电流放大作用；而晶闸管在电路中只能由门极控制信号控制其通断，在电路中只起到一个开关作用，要关断还需要采取措施（如阳极加反向电压）。
电力电子课后习题解答
电力电子课后习题解答2、使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承担正向阳极电压，并在门极施加触发电流〔脉冲〕。
或：u AK>0且u GK>0。
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I m，试运算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。
第2章3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当 ＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，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。
6、晶闸管串联的单相半控桥〔桥中VT1、VT2为晶闸管〕，电路如图3-12所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L 值专门大，当a=60 时求流过器件电流的有效值，并作出u d、i d、i VT、i D的波形。
解：u d、i d、i VT、i D的波形如以下图：7. 在三相半波整流电路中，假如a相的触发脉冲消逝，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d的波形。
解：假设α= 0°，当负载为电阻时，u d的波形如下：9、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点吗？假如不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。
它们在相位上相差180°。
11. 三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60°时，要求：①画出u d、i d和i VT1的波形；②运算U d、I d、I dT和I VT。
12、在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，假如有一个晶闸管不能导通，现在的整流电压u d波形如何？假如有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么阻碍？答：假设VT1不能导通，整流电压u d波形如下：假设VT1被击穿而短路，那么当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。
电子行业电力电子技术习题解答
电子行业电力电子技术习题解答问题一：什么是电力电子技术？电力电子技术是应用电子技术在电力系统中实现电能的控制、调节和变换的一门学科。
它通过使用电力电子器件，例如晶闸管、可控硅等，以实现电能的变换和控制，从而提高电力系统的效能和可控性。
电力电子技术在现代电力系统中发挥着重要的作用，它在交流输电、直流输电、电力质量调节等方面都有广泛的应用。
问题二：晶闸管在电力电子技术中的作用是什么？晶闸管是一种常见且重要的电力电子器件。
它可以控制电流的通断，可以在交流电路中实现电能的控制和变换。
晶闸管可以将交流电转换为直流电，或者将直流电转换为交流电。
它在电力电子技术中广泛应用于电力调速、电力变频、电力质量控制等方面。
晶闸管具有导通压降低、开关速度快的特点，在高功率应用中具有明显的优势。
问题三：请简要介绍交流-直流变换的原理及应用。
交流-直流变换是指将交流电转换为直流电的过程。
在电力电子技术中，这一过程实际上是通过使用晶闸管等电力电子器件实现的。
具体来说，通过控制晶闸管的通断，可以将交流电的正半周或者负半周剔除，从而得到一个平滑的直流电信号。
这个过程通常称为整流。
交流-直流变换在电力电子技术中有很多应用。
其中一个重要的应用是在直流输电系统中。
直流输电系统可以实现长距离的电能传输，利用交流-直流变换技术，可以将交流电转换为直流电进行输送。
另一个重要的应用领域是电动汽车充电。
通过交流-直流变换技术，可以将家庭交流电转换为电动汽车所需的直流电进行充电。
问题四：逆变器在电力电子技术中的作用是什么？逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子装置。
它通常由多个晶闸管和二极管组成，通过控制晶闸管的通断可以将直流电转换为需要的交流电。
逆变器在电力电子技术中有很多应用。
逆变器在太阳能发电系统中扮演着重要的角色。
太阳能电池板产生的电能为直流电，而家庭电器一般采用交流电作为电源。
通过使用逆变器，可以将太阳能发电系统产生的直流电转换为交流电，供给家庭电器使用。
电力电子习题第1章
第一章 电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，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ＩＬ以上。
导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。
其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。
1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。
对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为()mA IV2105001003=⨯=因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。
可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。
对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=⨯=≈U Ud（Ｖ）平均电流9.91099===R U d VAR I (A) 波形系数57.1≈=VARVfI I K所以， ＩＶ＝K f 。
ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，所以，电流指标合理。
但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U URm Fm(V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。
电力电子课后习题作业讲解
第二章 电力电子器件4. 图1-1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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图1-1 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21I m 5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值I =157A ，由上题计算结果知a) I m1≈4767.0I≈329.35A ， I d1≈0.2717 I m1≈89.48A b) I m2≈6741.0I≈232.90A, I d2≈0.5434 I m2≈126.56A c) I m3=2 I = 314A, I d3=41I m3=78.5A6. 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P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
电力电子第三版习题及解答(doc 55页)
电力电子第三版习题及解答(doc 55页)第1章复习题及思考题解答1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
1.2 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。
电力电子课后习题详解
1-9 图 1-49 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 Id、电流有效值 I。
0
2 0
5
2 0
2
4
4
晶1闸-43管导电波形
答案：
a)
Ud＝－290.3（V） Id＝109.7（A）
γ＝8.90 P=31.85(W)
第 4 章 直流—直流（DC-DC）变换
4-2 在图 4-1（a）所示的降压斩波电路中，已知 E=200V，R=10Ω，L 值极大， Em=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=80(V) Io=5(A)
4-4 在图 4-4（a）所示的升压斩波电路中，已知 E=50V，R=20Ω，L 值和 C 值极 大，T=40μs，ton=25μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=133.3(V) Io=6.667(A)
4-6 分析图 4-10（a）所示的电流可逆斩波电路，并结合图 4-10（b）所示的波 形，绘制各阶段电流流通的路径并标明电流方向。
Id1 0.2717Im
I1 0.4767Im
b)
Id2 0.5434Im
I2 0.6741Im
c)
Id3=
1 4
Im
I3=
1 2
Im
1-10 一个 100A 的晶闸管，分别流过图 1-49（a）~（c）所示的波形的电流，若
不考虑安全裕量，各波形所允许的电流平均值是多少？相应的电流最大值 Im 是 多少？ 答案：
电力电子答案
电力电子技术练习及参考解答第一章1．如图1-1所示型号为KP100-3、维持电流I H =4mA 的晶闸管，在以下各电路中使用是否合理？为什么？（不考虑电压、电流安全裕量）答：晶闸管的型号为KP100-3，表明其额定电流I T(A V)=100A 、额定电压U Tn =300V 。
图（a ），由于负载电阻值太大，以致电流I A =100/50=2mA ，小于维持电流I H =4mA ，电路不能工作，所以不合理。
图（b ），由于晶闸管承受的最大反向压电压超过了其额定电压，即u Tm =2202=311V 大于U Tn =300V ，将导致晶闸管被反向击穿，所以不合理。
图（c ），晶闸管未被触发导通时，所承受的最大电压为u Tm =150V ，小于额定电压U Tn =300V .；晶闸管被触发导通后，电流为I T =150/1=150A ，而额定电流有效值为I Tn =1.57 I T(A V)=157A ，可见晶闸管可以正常使用，即如果不考虑电压、电流安全裕量，则是合理的。
2．图1-2中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，设最大值均为I m ,试计算各图中的电流平均值I d 和有效值I 。
解：图（a ） m mm d I I t td I I 477.0)211()(sin 13≈+==⎰πωωπππΩ50k Ω1Ω图1-1（a ） （b ） （c ）I（a ）图1-2II（c ）m m m I I t d t I I 51.08331)()sin (132=-==⎰πωωπππ 图（b ） m m m dI I t td I I 24.0)211(2)(sin 213≈+==⎰πωωπππ m m m I I t d t I I 36.083312)()sin (2132=-==⎰πωωπππ 图（c ） 41)(2120m m d I t d I I ==⎰πωπm m I t d I I 21)(21202==⎰πωπ3．画出图1-3所示电路中负载电阻R d 上的电压波形。
电力电子试题及答案
电力电子试题及答案（注：此部分为标题）【试题一】1. 请简要说明电力电子的定义和作用。
【答案一】电力电子是以电力为能源，利用电力半导体器件进行能量转换、控制和调节的一门学科。
其作用主要包括将电力从一种形式转换为另一种形式，如直流到交流、交流到直流、改变电压和频率等。
同时，电力电子在各个领域中起到了电能传输和控制的关键作用，例如在电力系统中实现高效能源转换和配电控制，在电动汽车中驱动电动机等。
【试题二】2. 请简要介绍电力电子中常用的电力半导体器件有哪些，并简要说明其工作原理。
【答案二】常用的电力半导体器件包括：可控硅（SCR）、晶闸管（Thyristor）、功率晶体管（Power Transistor）、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
- 可控硅（SCR）：通常由四个独立的、可相互控制的结区组成。
其工作原理是由控制极施加适当的触发脉冲后，使得电流能够从阳极开始导通，并在失去触发脉冲后一直保持导通。
- 晶闸管（Thyristor）：与可控硅相似，是一种双向可控硅。
其工作原理与可控硅相同。
- 功率晶体管（Power Transistor）：它与普通晶体管相比，能够承受较大的电流和功率。
其工作原理是通过控制输入的电压和电流来控制输出的电流。
- 金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）：通过控制栅极上的电压来控制源-漏极间的电流。
其工作原理是栅极电压的变化可以改变沟道上电子的浓度，从而影响导电能力。
- 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）：综合了MOSFET和双极型晶体管的优点，在工作时既有MOSFET的高输入电阻和低控制功率，又有双极型晶体管的低导通压降。
【试题三】3. 请简要说明电力电子在可再生能源领域中的应用，并阐述其意义。
【答案三】电力电子在可再生能源领域中有着重要的应用。
常见的应用包括风力发电、光伏发电和可再生能源储能系统等。
- 风力发电：电力电子器件用于将风力发电机输出的交流电转换为适用于电网的交流电，并进行协调控制；同时，在风速变化较大的情况下，电力电子器件还能够进行功率调节，以维持电力系统的稳定运行。
电力电子技术作业(含答案)
第2章电力电子器件1.使晶闸管导通的条件是什么？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且血>0。
2.维持晶闸管导通的条件是什么？答：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。
3.怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：要使晶闸管山导通变为关断，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。
解: a)b)c)7di=—sinm/(曲)二址(—+1 ) ®0・2717 _Zm2n •亍2n 2厶二洁匸£血必）2〃伽）二讣£ +总总0・4767 LId2二丄］；/,“sin魏/伽）=如（―+ 1）«0. 5434 厶ji ・= Ji 2厶二Jgf （仁sinmF/伽）二牛厶3二亠f/“，〃（曲）二0・ 25Z, 人二住釦“g =0・5Ja4.图1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试计算各波形的电流平均值厶、厶、厶与电流有效值£、厶、厶。
0 Tb)图1晶闸管导电波形5. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，diz/dt 或过电 流和Ai/At,减小器件的开关损耗。
6. 试分析全控型器件的RCD 缓冲电路中各元件的作用。
答：RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，G 经凡放电，兄起到限制放 电电流的作用；关断时，负载电流经VDs 从C 分流，使du/dt 减小，抑制 过电压。
7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？答：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。
电力电子课后作业讲解
电力电子课后作业讲解填空题电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术3个部分。
现代电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件三类。
电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种。
晶闸管的外形大致有塑封形、平板型和螺栓形三种。
晶闸管额定电流与有效值电流的关系 IT=1.57IT(AV)。
双向晶闸管的门极控制方式有两种：移向触发和过零触发。
2.判断题（×）1）普通晶闸管内部有两个PN结。
（×）2）普通晶闸管外部有3电极，分别是基极、发射极和集电极。
（√）3）型号为KP50-7的半导体器件，是一额定电流为50A的普通晶闸管。
（×）4)只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。
（×）5）只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。
（×）6）晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管就会导通。
（×）7）加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。
3.选择题1）在型号KP100-10G中，数字10表示（ C ）。
A、额定电压为10VB、额定电流为10AC、额定电压为1000VD、额定电流为100A2)晶闸管内部有（ C ）PN结。
A、1个B、2个C、3个D、4个3）晶闸管的3个引出电极分别是（ B ）A、阳极、阴极、栅极B、阳极、阴极、门极C、栅极、漏极、源极D、发射极、基极、集电极4）普通晶闸管的额定通态电流是用（ A ）表示。
A、流过晶闸管的平均电流B、直流输出平均电流C、整流输出电流有效值D、交流有效值5）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（ B ）A、导通状态 B、关断状态 C、饱和状态 D、不定6）处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作（ C ）处理才能使其开通。
A、并联一电容B、串联一电感C、加正向触发电压D、加反向触发电压7）在晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ）A、阳极电流B、门极电流C、阳极电流与门极电流之差D、阳极电流与门极电流之和填空题典型的全控型器件主要有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双型晶体管四种。
电力电子技术题解实例与习题
第一章绪论1.1题解实例一、填空题：1、电力电子技术是一门交叉学科，其内容涉及、和三大学科。
答：电气工程、电子科学与技术、控制理论2、电力电子技术是依靠电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的高效率转换与控制的一门学科，它包括、和三个组成局部。
答：电力电子器件、电力电子电路、控制技术3、电力电子电路的根本任务是实现电能变换和控制。
电能变换的根本形式有：变换、变换、变换、变换四种。
答：AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC4、硅晶闸管派生器件双向晶闸管常用于交流和电路中。
答：调压、调功5、光控晶闸管是通过光信号控制晶闸管导通的器件，它具有很强的、良好的和较高的瞬时承受能力，因而被应用于高压直流输电、静止无功功率补偿等领域。
答：光信号、抗干扰能力、高压绝缘性能、过电压6、第二代电力电子器件以具有自关断能力的全控型器件、和为代表。
答：GTR、MOSFET、IGBT7、IGBT器件是一种复合器件。
它兼有和的开关速度快、平安工作区宽、驱动功率小、耐高压、载流能力大等优点。
答：功率MOSFET、双极型器件8、直流电动机变速传动控制是利用或获得可变的直流电源，对直流电动机电枢或励磁绕组供电，实现直流电动机的变速传动控制。
答：整流器、斩波器9、交流电动机变速传动控制那么是利用或对交流电动机供电，通过改变的供电电源的频率和电压等来到达交流电动机的变速传动。
答：逆变器、交－交直接变频器10、太阳能电池板获得的原始直流电压是与太阳光强度等因素有关的，它需要通过一个变换器来稳定直流电压，再通过变换器变为所要求的交流电供负载使用或将电能馈入市电。
答：DC－DC、DC－AC二、问答题：1、什么是电力电子技术？它有几个组成局部？答：电力电子技术是依靠电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的高效率转换与控制的一门学科，它包括电力电子器件、电力电子电路〔变流电路〕和控制技术三个组成局部。
2、电能变换电路有哪几种形式？各自的功能是什么？答：电能变换电路有四种形式：AC/DC变换电路、DC/AC变换电路、DC/DC 变换电路、AC/AC变换电路。
电力电子作业及答案
1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。
电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。
要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。
要求最小负载时电感电流不断流。
计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。
解：①滤波电感L ：v 1100≡v ，电流连续时M=D=sv v 0。
当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。
所以在工作范围内占空比D 在0.5~0.75之间变化。
要电流连续必须最小负载电流)1(20min D Lf V I I sOB o -=≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20D Lf V I sOB -=，即要求：H H D I f V L O s 25.11.110202)5.01(110)1(23min 0=⨯⨯⨯-⨯=-≥为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。
②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择：由)93(-式。
电感电流脉动的最大峰－峰值L i ∆为：L i ∆＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1)5.01(110)1(330min max =⨯⨯⨯-⨯=-=-- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(21max max =+=∆+=A A i I I L O L 1.10)2/8.111(21max min =-=∆-=开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。
若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二极管。
电力电子技术作业完整版(王兆安)
解：A1 利用虚短路概念
v i1 v N 1 v N 1 v o1 R4 R1 v P1 v I 2 R 3 R 2 R3
v o1
R1R 3 R 3 R 4 R 4 vI 2 v I1 R1( R 2 R 3) R1
A2 利用 KCL 有：
6 6 2V ， P N 2V ， 12 6 2 1 v i1 i3 P mA 0.33mA R 2 6K 3 0 v n 2 i3 0.2mA ， i3 i4 0.2mA 10 R3
R2 R4 10 ， A 1+ 1 2 R1 R3 10
io iL i2 0.03sin t (mA) 0.01sin t (mA) 0.04sin t (mA)
解 3： P
6 6 2V ， P N 2V ， 12 6 2 1 v i1 i3 P mA 6 K 3 R2
i3
1.5.1 解：
Av O
O i
i
1103 200 5
电压增益：20l g |200|＝46
A
i
i i
1 6 3 10 2 10 100 5 1 2 103 20000 5 10 6 5 10 3
2
电流增益：20l g |100|＝40
P
v
解：A1、A2 均为电压跟随器
vo1 3V
vP 3
， vo 2
4V
3 V3 R5 30 2V R4 R5 15 30
A3 为差动放大器
3 v o1 R5 30 2V R4 R5 15 30
根据虚短路
电力电子作业解答刘丹
(2) α=0.4, 断流比δ=0.22,Em=18V Uo=αE+δEm 画uo,io波形; 计算Uo,Io;
4.3 升压斩波器E=36V, 驱动R并C负载 (1) α=0.2, 电流iL连续.计算Uo. Uo=E/(1-α) (2)* α=0.2, iL断流比δ=0.2,画uv,iL波形。
正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类.
通,断, 开关状态与损耗
1
作业2
2.1简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度 及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。
2.2简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压. 10~20V ,-5~-15V
2.3SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决 增大电压电流容量;均压均流; 选择件同参,并均压电阻,串均流电抗 2.4简述过电压过电流的保护装置 过压：阻容 压敏电阻 避雷器 静电屏蔽层 过流：熔断器 过电流继电器 断路器 电子电路
Δi<0 ,VT应关断, uVT= Ud
9
作业8X 8．1 简述变流装置高频化优点、问题、解决方法。 滤波器，变压器体积和重量小型化，开关灭弧快;开关损耗、电磁干扰 增 大;软开关技术，降低开关损耗和噪声，进一步提高开关频率: 2 简述理想软开关过程与特点。 0压导通0流关断;开通和关断0损耗0噪声 8．3 简述常用软开关过程与特点。 常用开关过程: 0压开关 ---导通：0损耗0噪声；
晶闸管在整流、斩波与逆变电路中是何种换流 --电网、负载与强迫
6.3 电压型与电流型逆变电路各有何特点? …….
电力电子课程常见问题解答
电力电子课程常见问题解答1．普通晶闸管结构是四层(PNPN)三端(A、G、K)半导体器件，属半控型开关管，外形有螺栓形和平板形，符号为K：阴极A：阳极G：门极2．普通晶闸管导通相关断条件：晶闸管导通必须同时具备以下两个条件：—是晶闸管的阳极、阴极之间加正向阳极电压；二是晶闸管的门极、阴极之间加适当正向门极电压和电流。
晶闸管由导通变为关断的条件是使流过晶闸管的阳极电流降至其维持电流以下，具体方法是使晶闸管阳极与阴极之间承受反向电压。
3．晶闸管的主要参数：晶闸管的通态平均电流I T(A V)，的定义：在环境温度为十40℃和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°的电阻性负载电路中，在额定结温下，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。
将该电流按晶闸管标准电流系列取整数值，即为该晶闸管的通态平均电流。
在实际电路中，流过晶闸管的电流可能是任意的非正弦波．应根据电流有效值相等即发热相同的原则，将非正弦半波电流的有效值Iv折合成等效的正弦半波电流平均值去选择晶闸管额定值，即I T＝K i Id＝1．57I T(A V)式中，K i为非正弦被的波形系数。
其他参数有额定电压、维持电流、擎住电流等。
5、如何计算任意波形的电压或电流的平均值和有效值：可根据平均值、有效值的定义来求出。
设f(θ)为表示电压或电流的周期函数，则它在θ1-θ2期间的平均值和有效值用下式平均值为：θθθθθθd)f(12112⎰-有效值为：()θθθθθθdf⎰-2121216、晶闸管的选取方法主要包括额定电压、额定电流参数两部分。
额定电压参数的选取主要是根据晶闸管所承受的最大电压，再根据要求乘以电压安全裕量系数；额定电流参数的选取主要是根据晶闸管电流的通态平均值，再根据要求乘以电流安全裕量系数即可。
根据计算的电压和电流的数值，及生产厂家提供的晶闸管的参数表，就可确定所选晶闻管的型号。
7、全控型器件包括哪些？双极型晶体管(GTR)、功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等。
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1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。
电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。
要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。
要求最小负载时电感电流不断流。
计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。
解：①滤波电感L ：v 1100≡v ，电流连续时M=D=sv v 0。
当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。
所以在工作围占空比D 在0.5~0.75之间变化。
要电流连续必须最小负载电流)1(20min D Lf V I I sOB o -=≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20D Lf V I sOB -=，即要求： H H D I f V L O s 25.11.110202)5.01(110)1(23min 0=⨯⨯⨯-⨯=-≥为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。
②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择：由)93(-式。
电感电流脉动的最大峰－峰值L i ∆为：L i ∆＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1)5.01(110)1(330min max =⨯⨯⨯-⨯=-=-- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(21max max =+=∆+=A A i I I L O L 1.10)2/8.111(21max min =-=∆-=开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。
若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二极管。
③滤波电感C ：由 )1()(28122200D f f LCf D V V sc s -=-=∆π式，可确定输出电压文波小于１％时，所需的Ｌ、c 值：01.0)1()(22200≤-=∆D f f V V sc π，D 越小，00/V V ∆越大，故有： kHZ HZ D f LC f sc 27.15.0101.021*******.02213=-⨯⨯⨯⨯=-⨯≤=πππ 为此要求：F F Lf C cμππ5.101027.1105.14141623222=⨯⨯⨯⨯=≥- 取mH L F c 5.1,12==μ，故有：HZLCf c 17.121==π验算：%1%84.0)5.01()2017.1(22200<≤-=∆πV V ，满足要求。
2、图3.5(a)所示Boost 变换器，输入电源电压 Vs=10～30V ，输出电压被控为恒值V ，开关频率fs=40kHz ，最大输出功率100W ，电流Iomax=2.08A ，最小输出功率10W ，电流Iomin=0.208A ，要求变换器工作时电感电流连续，求最小升压电感L 值及输出电压纹波小于1%时的滤波电容C 。
解：①滤波电感L ：电感电流连续时由DV V D V V M ss -=-==1)1/(1/00式，，得到 。
0/1V V D s -=又。
V V 480≡当。
时，当时，375.0D 30V ;792.0D 10s ====V V V s 电源电压s V 变化时，占空比D 变化围是792.0~375.0。
临界负载电流OB I ，可由2000)1(2)1(2D D Lf VD D V V Lf V I ss s OB -=-⨯=时334.03/1≈=D ，OB I 有最大值。
s OBm Lf V I 227/0=D 值越接近0.334，OB I 越大。
令最小负载电流m in O I 大于临界负载电流OB I ，可由上式，即,)1(220min D D Lf V I sO ->则： mH H D D I f V L O s 42.0208.010402)375.01(375.048)1(2322min 0=⨯⨯⨯-⨯⨯=-⨯≥取L=0.5mH 。
验算：L=0.5mH,D=0.375时，临界负载电流为：A I A A I O OB 208.0176.01040105.02)375.01(375.048min 332=<=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=-确保了电感电流连续，。
DV V M s -==110 ②滤波电感C ： 由式s c s s f f D RC f D V Cf DI V V =⨯⨯==∆110000，输出电压纹波：01.01100≤=⨯⨯=∆sc s f f D RC f D V V D 越大，则00/V V ∆越大，故：KHz HZ D f RC f s c 505.0792.0104001.001.013=⨯⨯=⨯≤= 负载电阻Ｒ越小，则00/V V ∆越大，最小电阻。
Ω=Ω==2308.2/48/max 0min O I V R cf R C min 1≥F F C μ8610505.02313=⨯⨯≥ 取FC μ100=验算：HZ HZ F C 43510100231f 1006c =⨯⨯==-时，μ%1%861.01040435792.0300<=⨯⨯=∆V V ，满足要求。
3、设计图3.12(b)所示的单端反激DC/DC 变换器。
输入直流电压Vs=12V ±10%，开关频率fs=100KHz ，额定负载电流1A ，最小负载电流0.1A ，要求输出电压Vo 恒定为48V ，电压纹波小于1%。
假定开关管T 及二极管D 1通态电压降均为1V 。
计算变压器变比N2/N1，计算必须的电感L1，确定C 值并选择开关管T 及二极管D 1。
解：开关管Ｔ及二极管1D 导通时压降为１Ｖ，%,1012±-V V s 则变压器1N 绕组电压1V 的变化围为（19.012-⨯）～（11.112-⨯）Ｖ＝９.８～１２.２Ｖ。
,480v V =则二极管导通时变压器2N 绕组电压()V V V 491482=+=。
取占空比Ｄ＝０.５，选取变压器变化比12/N N用1V 代替s V D D N N V -=1120中的s V ，用2V 代替s V DDN N V -=1120中的0V ，得到：45.45.05.01114911212=-⨯=-⨯=D D V V N N 取。
5.4/12=N N在012021021111V V N N V V N N V V N N D s ss ⨯+=⨯+⨯=式中，用2V 代替得到：代替Ｖ用ｓ10V ,V 21120121111V V N N V V N N D s⨯+=⨯+=为：值故最小，最小值为的最大值为越小，Ｖ越大，越大，一定时， １min 22112,49)148(,8.92.12/V V D D V V v v D V V =+=4716.0492.125.411min =⨯+=D最大D 值max D 为： 526.0498.95.411max =⨯+=D临界负载电流为：021221)1(21)(V D f L N N I sOB -= 令最小负载电流为：210221min )1(2D fL V N N I I s OBO -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=≥ 则要求：()H H L μ341.010********.0149)5.41(3221≈⨯⨯⨯-⨯⨯≥ 取则：,401H L μ=()A I A A I O OB1.0085.010100104024716.01495.41min 3622=<=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=- 输出电压脉动计算公式与BOOST 电路相同，由01.0110000≤=⨯⨯==∆s c s s f f D RC f D V Cf DI V V ，其中。
RCf c 1= D 越大，R 越小，所以：，越大。
本题中,481/48R 526.0D min max 0Ω===∆V V kHZ HZ D f RC f s c 9.1526.01010001.001.013=⨯⨯=⨯≤=要求：F f R C c μ96.10109.148113=⨯⨯=•≥取Ｃ＝F μ12验算：满足要求。
%,1%91.0100736.1526.0,736.11012481006<=⨯=∆=⨯⨯=-V V KHZ HZ f c 选开关管及二级管：负载电流,10A I =折算至变压器侧：1NA N N I 5.4112'=⨯= 1N 绕组的等效电感s s DT L V D I N N i i H L 1012110max 1121I ,40+-•=∆+==由μ式，开关管Ｔ导通期间电流最大值：1012max 1max 21L DT V D I N N I I s s T +-•==A ⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯+-⨯=-361010*********.02.12526.0115.4 A A 3.10)8.05.9(=+=图中，二极管1D 在Ｔ关断瞬间m ax 1i i T =时开始导通，这时1N 绕组电流max 1I 转到2N 绕组电流绕组初值电流为：由有最大值2max D 201,20,I N i i i D = max 12120I N N i =式： A A I N N i I D 29.23.105.41max 12120max =⨯=== 开关管Ｔ阻断、1D 导通时，开关管Ｔ承受最大的正向电压为： v V N N V V V s T 24)5.41491.112(212max =⨯+⨯=⨯+= 开关管Ｔ导通、二极管1D 截止时，二极管1D 承受的最高反向电压是： ()V V N N V D 103489.5448)11.112(12max =+=+⨯-⨯= 开关管可选用A v 30/100的MOSFET P -管，这时过电压安全系数为4，过电流安全系数为3。
二极管可选用300V/5A 的快恢复二极管，这时过电压安全系数为3，过电流安全系数为2 。
4、用MATLAB 仿真实现一个单极性SPWM 、双极性SPWM 、单极倍频SPWM 调制，给出仿真输出波形，并对其输出波形进行FFT 分析。
解：（1）单极性SPWM 调制的模型图如图4-1（a ）所示：图4-1（a）单极性SPWM调制的模型图单极性SPWM调制的仿真波形如图4-1（b）所示：图4-1（b）单极性SPWM调制波形图单极性SPWM调制输出傅里叶分析如图4-1（c）所示：图4-1（c ） 单极性SPWM 调制输出傅里叶分析图由图可见在频率为12.8kHz （载波频率）有较大的谐波分量约为基波成分的20%谐波畸变率为52.15%。