电力电子课后习题答案集
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电力电子课后部分答案文档一、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。
9.试列举典型的宽禁带半导体材料.基于这些宽禁带半导体材料的电力电子器件在哪些方面性能优于硅器件？答：典型的是碳化硅、氮化镓、金刚石等材料。
具有比硅宽得多的禁带宽度，宽禁带半导体材料一般都具有比硅高的多的临界雪崩击穿电场强度和载流子饱和飘逸速度的，较高的热导率和相差不大的载流子迁移率，且具有比硅器件高的多的耐受高温电压的能力，低得多的通感电阻，更好的导热性能和热稳定性以及更浅的耐受高温的和射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级的提高。
三、2. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0?和60?时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
解：α＝0?时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U tiL ωsin 2d d 2d =考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-=-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t LU I=LU ω22=2u d 与i d 的波形如下图：0π2πωtu 20π2πωtu d 0π2πωti d当α＝60°时，在u 2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180?~300?期间释放，因此在u 2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：t U tiL ωsin 2d d 2d =考虑初始条件：当ωt ＝60?时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-==L U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图：ωtu di d++ωtωtu 20α++3．单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R ＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d 、i d 、和i 2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I 2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
电力电子课后习题答案-部分
2-11试列举你所知道的电力电子器件, 并从分歧的角度对这些电力电子器件进行分类.目前经常使用的控型电力电子器件有哪些?之樊仲川亿创作答：1. 依照器件能够被控制的水平, 分为以下三类：（1）半控型器件：晶闸管及其派生器件（2）全控型器件：IGBT,MOSFET, GTO,GTR（3）不成控器件:电力二极管2. 依照驱动信号的波形（电力二极管除外）（1）脉冲触发型：晶闸管及其派生器件（2）电平控制型：（全控型器件）IGBT,MOSFET, GTO,GTR3. 依照器件内部电子和空穴两种载流子介入导电的情况分为三类：（1）单极型器件：电力 MOSFET, 功率 SIT,肖特基二极管（2）双极型器件：GTR,GTO,晶闸管, 电力二极管等（3）复合型器件：IGBT,MCT,IGCT 等4.依照驱动电路信号的性质, 分为两类：（1）电流驱动型：晶闸管, GTO, GTR 等（2）电压驱动型：电力 MOSFET,IGBT 等经常使用的控型电力电子器件：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.2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求？晶闸管触发电路应满足下列要求：１）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通；２）触发脉冲应有足够的幅度, 对户外寒冷场所, 脉冲电流的幅度应增年夜为器件最年夜触发电流的3-5倍, 脉冲前沿的陡度也需增加, 一般需到达1-2A/US.３）所提供的触发脉冲应不超越晶闸管门极的电压、电流和功率定额, 且在门极伏安特性的可靠动身区域之内.４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离.2-18 ＩＧＢＴ、ＧＴＲ、ＧＴＯ和电力ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路各有什么特点？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的驱动多采纳专用的混合集成驱动器.GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿, 并有一定的过冲, 这样可加速开通过程, 减小开通损耗；关断时, 驱动电路能提供幅值足够年夜的反向基极驱动电流, 并加反偏截止电压, 以加速关断速度.GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度, 且一般需要在整个导通期间施加正门极电流, 关断需施加负门极电流, 幅值和陡度要求更高, 其驱动电路通常包括开通驱动电路, 关断驱动电路和门极反偏电路三部份.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.５）晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步.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 的作用是什么？答：R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压, 限制电流上升率, 静态均压作用.R的作用为：使L、C形成阻尼振荡, 不会发生振荡过电压, 减小晶闸管的开通电流上升率, 降低开通损耗.、8、指出下图中①～⑦各呵护元件及VD、Ld的名称和作用.答：①星形接法的硒堆过电压呵护；②三角形接法的阻容过电压呵护；③桥臂上的快速熔断器过电流呵护；④晶闸管的并联阻容过电压呵护；⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率呵护；⑥直流侧的压敏电阻过电压呵护；⑦直流回路上过电流快速开关呵护；VD是电感性负载的续流二极管；L d是电念头回路的平波电抗器；9、为使晶闸管变流装置正常工作, 触发电路必需满足什么要求？答：A、触发电路必需有足够的输出功率；B、触发脉冲必需与主回路电源电压坚持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度, 且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；10、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分歧位置时, 负载上获得的电压波形.答：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Ⅰ+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, 负载上获得半波整流电压.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Ⅲ-触发方式导通, 负载上获得近似单相交流电压.11、在下面两图中, 一个工作在整流电念头状态, 另一个工作在逆变发机电状态.（1）、标出U d、E D及i d的方向.（2）、说明E与U d的年夜小关系.（3）、当α与β的最小值均为30度时, 控制角α的移向范围为几多？整流电念头状态：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年夜于E, 控制角的移相范围0°~90°.逆变发机电状态：电流方向从上到下, 电压Ud方向上负下正, 发机电电势E方向上负下正, Ud小于E, 控制角的移相范围90°~150°.1、图为采纳双向晶闸管的单相电源漏电检测原理图, 试分析其工作原理.答：三相插座漏电, 双向晶闸管以I+或III-的方式触发导通, 继电器线圈得电, J1,4常开触头闭合, 常闭触头断开, 切断插座电源；同时J1,2常开触头闭合, 常闭触头断开, 晶闸管门极接通电源；双向晶闸管导通使指示灯亮, 提示插座漏电.正常工作时, 双向晶闸管门极无触发信号, 不导通, 继电器线圈不得电, 三相插座带电, 指示灯不亮, 提示正常工作.3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形.答：1、实现有源逆变必需满足哪两个必不成少的条件？答：（1）直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E, 其数值要稍年夜于逆变器输出平均电压Ud, 才华提供逆变能量.（2）逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域, 使Ud< 0,才华把直流功率逆酿成交流功率返送电网.2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？答：（1）触发信号应有足够的功率.（2）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越掣住电流而维持导通.（3）触发脉冲必需与晶闸管的阳极电压同步, 脉冲移相范围必需满足电路要求.2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异程序制与同程序制各有哪些优点？答：（1）PWM逆变电路的经常使用控制方法有两种, 一是计算法；二是调制法.其中调制法又可分为两种, 一是异程序制法；二是同程序制法.（2）通常异程序制法是坚持载波频率不变, 信号频率根据需要而改变时, 载波比是变动的.优点是：信号频率较低时载波比力年夜, 一周期内脉冲数较多, 输出较接近正弦波.（3）同程序制时, 坚持载波比为常数, 并在变频时使载波和信号波坚持同步变动.优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的, 脉冲相位也是固定的, 对称性好.3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么答：（1）逆变失败指的是：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.从而使逆变桥进入整流状态, 造成两电源顺向联接, 形成短路.（2）逆变失败后果是严重的, 会在逆变桥与逆变电源之间发生强年夜的环流, 损坏开关器件.（3）发生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是呈现触发脉冲丧失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等.2、根据对输出电压平均值进行控制的方法分歧, 直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理.答：（1）第一种调制方式为：坚持开关周期不变, 改变开关导通时间t on称为脉宽调制.简称“PWM”调制.（2）第二种调制方式为：坚持开关导通时间t on不变, 改变开关周期, 称为频率调制.简称为“PFM”调制.（3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间t on.使占空比改变, 称为混合调制.3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？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.1、对晶闸管的触发电路有哪些要求？答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够年夜的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必需与晶闸管的阳极电压取得同步.2、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、过电压接受能力比一般机电电器产物要小的多, 使用中除要采用需要的过电流、过电压等呵护办法外, 在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的平安余量.另外, 使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求.另外, 还要按期对设备进行维护, 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.3、 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纳脉冲变压器输出, 可降低脉冲电压, 增年夜输出的触发电流, 还可以使触发电路与主电路在电气上隔离, 既平安又可防止干扰, 而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配, 到达同时触发多个晶闸管的目地.6、 晶闸管的过电流呵护经常使用哪几种呵护方式？其中哪一种呵护通常是用来作为“最后一道呵护”用？ 答：晶闸管的过电流呵护经常使用快速熔断器呵护；过电流继电器呵护；限流与脉冲移相呵护和直流快速开关过电流呵护等办法进行.其中快速熔断器过电流呵护通常是用来作为“最后一道呵护”用的.3. 单相桥式全控整流电路, V U 1002=, 负载中Ω=2R , L 值极年夜, 那时 30=α, 要求：（1）作出d u 、d i 和2i 的波形；（2）求整流输出平均电压d U 、平均电流d I , 变压器二次电流有效值2I ；解：（1）作图.（2）αcos 9.02U U d =那时 30=α,4. 在图1所示的降压斩波电路中, 已知V E 200=, Ω=10R , L 值极年夜, V E M 30=.（1）分析斩波电路的工作原理；（2）采纳脉宽调制控制方式, 当s T μ50=, s t on μ20=时, 计算输出电压平均值o U 、输出电流平均值o U .解：（1）参考书上简要说明.（2）根据公式得计算题 （每小题10分, 共计20分）1、 单相半波可控整流电路, 电阻性负载.要求输出的直流平均电压为50～92V 之间连续可调, 最年夜输出直流电流为30A, 由交流220V 供电, 求①晶闸管控制角应有的调整范围为几多？②选择晶闸管的型号规格（平安余量取2倍, dT I I =1.66）. 解：① 单向半波可控整流电路的21αCOS +当UL=50V 时COS α=20452U U L—1=220045502⨯⨯—1≈0 则α=90°当UL=92V 时COS α=20452U U L—1=220045922⨯⨯— 则α=30°∴控制角α的调整范围应为0～90° ②由dT I I×30=50A 为最年夜值∴ IT(AV)=2×57.1TM I =2×57.150=64A 取100A又 Uyn=2UTM=2×2×220=624V 取700V晶闸管的型号为：KP100-7.2、 一台由220V 供电的自动恒温功率为1kW 的电炉, 采纳单相半控桥整流电路.通过计算选择晶闸管和续流二极管的型号.解：电炉电阻丝的电阻 Rd=d P U 22=1000220220⨯≈48Ω 当α=0°时晶闸管与整流管的电流有效值才最年夜为 ITm=IDm=Rd U 2παπαπ2241-+SIn =48220πππ200241-+⨯ 选择晶闸管和整流管的型号IT(AV)=(1.5～2)57.1Tm I =(1.5～2)57.12.3=34A 取5A(电流系列值)UTn=(2～3)UTM=(2～3)2×220=625～936V所以, 晶闸管的型号为KP5-8同理, 整流管的型号为ZP5-83, 某感性负载采纳带续流二极管的单相半控桥整流电路, 已知电感线圈的内电阻Rd=5Ω, 输入交流电压U2=220V, 控制角α=60°.试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值. 解：首先求整流使出电压的平均值21αCOS +×220×26010COS +=149 V再求负载电流I d = U d / R d = (149 / 5) ≈ 30 A晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为I dT = 00360180α- I d = 3036060180000⨯- = 10 A I T = 00360180α- Id = 00036060180- ×30 = 17.3 AI dD = 0180α I d = 0018060× 30 = 10 AI D =0180αId = 0018060 ×30 = 17.3 A。
电力电子课后答案(整理版)
电力电子技术课后习题答案 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u GK >0。
2. 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？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。
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。
3. 图1-43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。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 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 =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 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≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314, I d3=41I m3=78.55. 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。
电力电子课后习题答案 5
第五章 直流—直流交流电路1．简述图5-1a 所示的降压斩波电路工作原理.答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中，让V 导通一段时间t on ,由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间,u o ＝E 。
然后使V 关断一段时间t off ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，u o ＝0.一个周期内的平均电压U o ＝E t t t ⨯+offon on。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用。
2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中,已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V ,T =50μs ,t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ,输出电流平均值I o 。
解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80（V)输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5（A)3．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，E =100V ， L =1mH,R =0。
5Ω，E M =10V ，采用脉宽调制控制方式,T =20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
当t on =3μs 时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：m =E E M =10010=0。
1τ=RL =5.0001.0=0.002 当t on =5μs 时，有ρ=τT =0。
01αρ=τont =0。
0025由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m 所以输出电流连续。
此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25（V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30（A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =30.19（A ）I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =29。
《电力电子》课后习题答案
第 1 章 习题3. 把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图 1-37 所示图 1-37问：（1）开关 S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关 S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关 S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。
1） 开关 S 闭合前，灯泡不亮；因为晶闸管门极没有正向门极电压，故晶闸管不能导通。
2） 开关 S 闭合后灯泡亮；因为此时晶闸管门极加上了正向电压，而 U2 为交流电源，故只有当晶闸管阳极承受正向电压时，晶闸管才导通，当晶闸管阳极电压为负时，不导通；但在电源为工频交流的情况下， 灯泡表现为始终亮。
3） 开关 S 闭合一段时间后，再打开，灯泡不亮；因为当晶闸管阳极电压为负时，即使有正向的门极电压，也会使晶闸管很快关断（晶闸管关断时间只有约 40us ）；打开 S 后，即使晶闸管阳极承受正向电压，但因为门极没有正向电压，故晶闸管也不导通。
4. 在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数 I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。
夏天工作正常、冬天工作不正常的原因可能是电路提供的触发电流偏小，夏天勉强能触发，到冬天则就不能满足对触发电流的要求了。
冬天正常、夏天不正常的原因可能 是晶闸管的维持电流小，冬天勉强能关断，到夏天不容易关断；或者，因所选用的晶闸管电压 偏低，到夏天管子转折电压与击穿电压值下降， 而造成硬开通或击穿。
5. 型号为 KP100-3，维持电流 I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图 1-38 电路中是否合理 ？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）(a)(b)(c)图 1-38 习题 5 图答：（1）I d =10050 ⨯103= 0.002 A = 2mA < I H = 4mA故不能维持导通2 （2）I 2 =220= 15.56...I d = I 2 /1.57 = 9.9 A > I H 10 2而 U TM = 220 = 311V > U R故不能正常工作（3）I d =150/1=150A>I HI T =I d =150A<1.57×100=157A 故能正常工作16. 说明 GTO 的关断原理。
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：
电力电子技术课后习题答案(第2—5章)
第2章 整流电路2. 2图2-8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:晶闸管承受的最大反向电压为22U 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一样。
答：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问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。
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22U 2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α一样时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。
对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。
可见，两者的输出电压一样，加到同样的负载上时，那么输出电流也一样。
2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=︒30时，要求：①作出U d 、I d 、和I 2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I 2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①Ud 、Id、和I2的波形如以下图：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：Ud =0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97〔V〕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：2U2=1002=141.4(V) -考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2~3)×141.4=283~424(V)详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。
(完整word版)电力电子技术.课后习题答案.南航.丁道宏
第一章第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? 答：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U A 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?答：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I A 减小，I A 下降到维持电流I H 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U A 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？答：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I H 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？答：非正常导通方式有：(1) I g =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。
答：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gr rr q t t t +=。
1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：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。
答：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I H =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答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。
电力电子课后习题答案-部分
2-11试列举你所知道的电力电子器件，并从不同的角度对这些电力电子器件进行分类。
目前常用的控型电力电子器件有哪些答：1. 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：（1）半控型器件：晶闸管及其派生器件（2）全控型器件：IGBT,MOSFET，GTO,GTR（3）不可控器件:电力二极管2. 按照驱动信号的波形（电力二极管除外）（1）脉冲触发型：晶闸管及其派生器件（2）电平控制型：（全控型器件）IGBT,MOSFET，GTO,GTR3. 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：（1）单极型器件：电力MOSFET，功率SIT,肖特基二极管（2）双极型器件：GTR,GTO,晶闸管，电力二极管等（3）复合型器件：IGBT,MCT,IGCT 等4.按照驱动电路信号的性质，分为两类：（1）电流驱动型：晶闸管，GTO，GTR 等（2）电压驱动型：电力MOSFET,IGBT 等常用的控型电力电子器件：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。
2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求晶闸管触发电路应满足下列要求：１）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通；２）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。
３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。
４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
2-18 ＩＧＢＴ、ＧＴＲ、ＧＴＯ和电力ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路各有什么特点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。
GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。
电力电子技术课后部分习题参考答案
电力电子技术课后部分习题参考答案1电力电子技术部分复习题参考答案一、略二、图1所示的单相桥式整流电路中，V U 2202=、触发角°=30a ，负载为阻感负载，电感L 的值极大，W =5R 。
1、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、变压器副边电流2i 的波形；2、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值3、计算晶闸管的电流有效值。
VT1VT2VT4VT3udi du RL1u 2i图1 答案：答案：1．波形绘制．波形绘制du2 2．电路参数计算）．电路参数计算）)(47.17130cos 2209.0cos 9.02V U U d =°´´=××=a)(29.34547171A RU I d d ===78.022047.171222===××=U U I U I U d d d l3 3．电路参数计算．电路参数计算 )(25.242A I I d T ==三、图2所示的三相半波可控电路中，相电压V U 2202=、触发角°=30a ，反电动势V E 30=，电感L 的值极大，W =15R 。
1 1、计算输出电压、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值、的平均值、a a 相的电流a i 的有效值；2 2、绘制输出电压、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、a 相的电流a i 的波形的波形b a cVT1VT2VT3di R LEai du T图2答案：答案： 1．电路参数计算)(91.22230cos 22017.1cos 17.12V U U d =°´´=××=a)(86.12153091.222A RE U I d d =-=-=)(43.7386.123A I I d a ===2．波形绘制四、三相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，已知：负载电阻W =1R ，电感=µd L ，相电压V U 2202=，mH L B 1=，当反电动势V E 400=，控制角α=120=120°或逆变角β°或逆变角β°或逆变角β=60=60=60°时，°时，请计算输出电压平均值d U 、输出电流平均值d I 和换相重叠角g 。
电力电子技术课后习题全部答案
电力电子技术答案2-1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：uAK>0且uGK>0。
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。
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。
解：a) Id1=I1=b) Id2=I2=c) Id3=I3=2-5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I d1、Id2、Id3各为多少这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少解：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a) Im1A, Im2Id2c) Im3=2I=314 Id3=2-6 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和普通晶阐管同为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和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。
电力电子技术_习题集(含答案)
《电力电子技术》课程习题集一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个2.电力二极管内部有（）个PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个3.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。
A、一个B、两个C、三个D、四个4.比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR5.下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、SR6.比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、IGBT7.下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR8.压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护10.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。
A、有效值B、最大值C、平均值D、最小值11.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。
A、愈大B、愈小C、不变D、为零12.快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护13.当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相( )。
A、串联B、并联C、串并联14.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( )。
A、导通状态B、关断状态C、饱和状态D、不定15.当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 ( )。
A、串联B、并联C、串并联16.晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（）负载。
A、电阻性B、电感性C、反电动势D、不定17.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。
A、不变B、增大C、减小D、不定18.三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（）。
电力电子课后习题答案(西安交大版)
第1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u GK >0。
2. 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？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。
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。
3. 图1-43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 、I 与电流有效值I 、I 、I 。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td Im=π2m I (122+)≈0.2717 I mI 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I mb) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td Im=πm I (122+)≈0.5434 I mI 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m=22mI π2143+≈0.6741I mc) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m4. 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≈329.35，I d1≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.59. 试说明IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 各自的优缺点。
电力电子课后习题答案-部分..
解：（ 1）作图。
（ 2） U d 0.9U 2 cos
当 30 时，
U d 0.9U 2 cos 0.9 100 cos30 78V
Id
Ud
78 39 A
R2
I 2 I d 39 A
4. 在图 1 所示的降压斩波电路中， 已知 E 200V ，R 10 ，L 值极大，EM 30V 。 （ 1）分析斩波电路的工作原理； （ 2）采用脉宽调制控制方式，当 T 50 s ，
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。 6、 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是用来作为 “最后一道保护”用？
（ 2）逆变器必需工作在 β <90o（α >90o）区域，使 Ud< 0, 才能把直流功率 逆变为交流功率返送电网。 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 答：（ 1）触发信号应有足够的功率。
（ 2）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。
（3） 复合型器件： IGBT,MCT,IGCT 等
4. 按照驱动电路信号的性质，分为两类：
（1）电流驱动型：晶闸管， GTO， GTR等
（2）电压驱动型：电力 MOSFET,IGBT 等
常用的控型电力电子器件： 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。
2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求？ 晶闸管触发电路应满足下列要求：
2 倍， I T =1.66）。 Id
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
精心整理电力电子技术2-1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，显着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。
或：uAK>0I m，试I1=b)II2=c)II3=2-5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 m135.3294767.0≈≈IA,I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab)I m2,90.2326741.0AI≈≈I d2AIm56.1265434.02≈≈c)I m3=2I=314I d3=5.78413=m I2-6GTO 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?答：GTO 和普通晶阐管同为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1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。
121＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜αα+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2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断；2)GTO 导时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti L ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件：当?t ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t LU i ωω-= =LU ω22=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图：当α＝60°时，在u 2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180?~300?期间释放，因此在u 2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立：考虑初始条件：当?t ＝60?时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=LU ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 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222U ；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。
《电力电子技术》课后习题答案
《电力电子技术》课后习题答案《电力电子技术》课后习题答案1.什么是电力电子技术？电力电子技术是指利用电子器件和电力电子装置来控制、调节和转换电能的一门技术。
它包括了电力电子器件的设计与应用、电力电子装置的控制与调节以及电力电子系统的设计和优化等方面的内容。
2.电力电子技术的应用领域有哪些？电力电子技术在工业、交通、通信、农业、家庭等领域都有广泛的应用。
常见的应用包括变频调速、UPS电源、电力传输与分配、电动汽车、太阳能和风能发电等。
3.什么是电力电子器件？电力电子器件是指能够实现电力电子技术所需功能的电子器件。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、场效应管、双向晶闸管等。
4.什么是晶闸管？晶闸管是一种具有双向导电性的电力电子器件，它由四层半导体材料组成，具有控制极、阳极和阴极三个电极。
晶闸管的主要作用是实现电流的单向导通和双向导通。
5.什么是PWM调制技术？PWM调制技术是一种通过改变脉冲宽度来实现信号调制的技术。
在电力电子技术中，PWM调制技术常用于实现电力电子装置的输出电压和电流的调节和控制。
6.什么是变频调速技术？变频调速技术是通过改变电机的供电频率来实现电机转速调节的一种技术。
在电力电子技术中，常用的变频调速技术包括直流调速、感应电动机调速和永磁同步电动机调速等。
7.什么是电力传输与分配？电力传输与分配是指将电能从发电厂传输到用户的过程，以及在用户之间进行电能分配的过程。
在电力电子技术中，常用的电力传输与分配技术包括高压直流输电和电力变压器调压等。
8.什么是电动汽车？电动汽车是指使用电能作为动力源的汽车。
电动汽车的主要部件包括电池组、电机和电力电子控制系统等。
9.什么是太阳能和风能发电？太阳能和风能发电是利用太阳能和风能将其转化为电能的过程。
太阳能发电主要通过太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，而风能发电则通过风力发电机将风能转化为交流电能。
10.电力电子技术的发展趋势是什么？电力电子技术的发展趋势主要包括功率密度的提高、效率的提高、可靠性的提高和智能化的发展等。
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目录第1章电力电子器件 (1)第2章整流电路 (4)第3章直流斩波电路 (20)第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26)第5章逆变电路 (31)第6章PWM控制技术 (35)第7章软开关技术 (40)第8章组合变流电路 (42)第1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u GK >0。
2. 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？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。
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。
3. 图1-43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1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2mI (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 mc)I d3=π21⎰2)(πωt d I m =41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21I m4. 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 ≈329.35， I d1≈0.2717I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314,I d3=41 I m3=78.55. 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。
1α+2α＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；1α+2α＜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2α较大，这样晶体管V 2控制灵敏，易于GTO 关断；2) GTO 导通时的1α+2α更接近于1，普通晶闸管1α+2α≥1.15，而GTO 则为1α+2α≈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。
6. 如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？答：电力MOSFET的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。
MOSFET的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过 20的击穿电压，所以为防止MOSFET因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：①一般在不用时将其三个电极短接；②装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地；③电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高④漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。
7. IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？答：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。
GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。
GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
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。
8. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。
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，d u/d t或过电流和d i/d t，减小器件的开关损耗。
RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，C s经R s 放电，R s起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VD s从C s分流，使d u/d t减小，抑制过电压。
9. 试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
解：对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：器件优点缺点IGBT 开关速度高，开关损耗小，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,电压，电流容量不及GTOGTR 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题GTO 电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电力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电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置第2章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
解：α＝0︒时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-=⎰-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L U I =LU ω22=2u d 与i d 的波形如下图：0π2πωtu 20π2πωtu d 0π2πωti d当α＝60°时，在u 2正半周期60︒~180︒期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180︒~300︒期间释放，因此在u 2一个周期中60︒~300︒期间以下微分方程成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑初始条件：当ωt ＝60︒时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=L U ω222=11.25(A)此时u d 与i d 的波形如下图：ωtu di d++ωtωtu 20α++2．图2-9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222U ；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。
答：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22U。
2②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α~ 2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于- u2。
对于电感负载：（α~ π＋α）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（π＋α~ 2π＋α）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于- u2。
可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。
3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝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。
解：①u d、i d、和i2的波形如下图：u 2O ωtO ωtO ωtu di d i 2OωtI dI dππαα②输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2分别为U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9³100³cos30°＝77.97（V ）I d ＝U d /R ＝77.97/2＝38.99（A ）I 2＝I d ＝38.99（A ）③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝141.4（V ）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N ＝（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：I VT ＝I d ∕2＝27.57（A ）晶闸管的额定电流为：I N ＝（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。