袁燕 电力电子技术习题答案
电力电子技术 习题答案
3章 交流-直流变换电路 课后复习题 第1部分：填空题
1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0︒ ≤a ≤ 180︒ 。
2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，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α的
最大移相范围是 0︒ ≤a ≤ 180︒ 2 ，
2 （设U 2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 0︒ ≤a ≤ 180︒ ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2 和 22U ；带阻感负载时，α角移相范围为 0︒ ≤a ≤ 90︒ ，单个晶闸管所承受
的最大正向电压和反向电压分别为
22U 2 ；
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(大电感) 。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180︒-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0︒ 。
5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。
6.电容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 22U ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 2为相电压有效值)。
《电力电子技术》第1章课后习题答案
《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 + α 2 = 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：
电力电子技术课后习题答案
第一章电力电子器件
1.1 使晶闸管导通的条件是什么？
答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK>0
1.2 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。
1.3 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I1、I2、I3。
解：a) I d1=
Im
2717
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
2
1
4
≈
+
=
⎰π
ω
π
π
π
t
I1=
Im
4767
.0
2
1
4
3
2
Im
)
(
)
sin
(Im
2
1
4
2≈
+
=
⎰π
ϖ
π
π
π
wt
d
t
b) I d2=
Im
5434
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
1
4
=
+
=
⎰wt
d t
π
π
ϖ
π
I2=
Im
6741
.0
2
1
4
3
2
Im
2
)
(
)
sin
(Im
1
4
2≈
+
=
⎰π
ϖ
π
π
π
wt
d
t
c) I d3=
⎰=
2
Im
4
1
)
(
Im
2
1π
ω
π
t
d
I3=
Im
2
1
)
(
Im
2
1
2
2=
⎰t
dω
π
π
1.4.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 m1
35.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ c) I m3=2I=314
电力电子技术 习题答案
《电力电子技术》习题及思考题解答参考
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吉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。
5．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V2控制灵敏，易于GTO关断；
2)GTO导通时的更接近于1，普通晶闸管α1+α≧1.15，而GTO则为α1+α=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。
(完整word版)《电力电子技术》课后答案..
第二章 电力电子器件
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。
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。
4. 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。
π4
π
4
π2
5π4a)
b)
c)
图1-43
图1-43 晶闸管导电波形
解：a) I d1=
π21⎰π
πωω4
)(sin t td I m
=π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=
⎰
π
π
ωωπ
4
2)()sin (21
t d t I m =
2m I π
21
43+
≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰π
πωω4)(sin t td I m =π
m I (
12
2
+)≈0.5434 I m I 2 =
⎰
π
π
ωωπ
4
2)()sin (1
t d t I m =
2
2m I π
21
43+
≈0.6741I m c)
I d3=π
21⎰20)(π
ωt d I m =41 I m
I 3 =
⎰
20
2
)
(21
π
ωπ
t d I m =2
1 I 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、
《电力电子技术》练习题及参考答案
《电力电子技术》练习题
一、填空题(每空1分，共５０分)
1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。
2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。
3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM________U BO。
4、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U Fm等于________，设U2为相电压有效值。
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差________。
6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值________。
7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施。
8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有________二种方式。
9、抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在________的上、下二个开关元件之间进行。
11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变________的幅值。
12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。
13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。
14、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合
15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为______。
《电力电子技术》习题答案(第四版,
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：uAK>0且uGK>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。
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，U2＝100V，求当α＝0和60时的负载电流Id，并画出ud与id波形。
解：α＝0时，在电源电压u2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u2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u2的一个周期里，以下方程均成立：
考虑到初始条件：当ωt＝0时id＝0可解方程得：
=
=22.51(A)
ud与id的波形如下图：
当α＝60°时，在u2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u2负半周期180~300期间释放，因此在u2一个周期中60~300期间以下微分方程成立：
考虑初始条件：当ωt＝60时id＝0可解方程得：
其平均值为
=
=11.25(A)
此时ud与id的波形如下图：
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2
电力电子技术课后题答案
0-1.什么是电力电子技术?
电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。”
0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么?
电力电子器件是基础。电能变换技术是核心.
0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。
电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。
0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型?
AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。
0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。
0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么?
传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般
为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。
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。
VT1
VT2
VT4
VT3
u
d
i d
u R
L
1
u 2
i
图1 答案：答案：
1．波形绘制．波形绘制
d
u
2 2．电路参数计算）．电路参数计算）
)(47.17130cos 2209.0cos 9.02V U U d =°´´=××=a
)(29.345
47171A R
U I d d ===
78
.0220
47.1712
2
2==
=
××=
U U I U I U d d d l
3 3．电路参数计算．电路参数计算 )(25.242
A 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 c
VT1
VT2VT3
d
i R L
E
a
i d
u T
图2
答案：答案： 1．电路参数计算
)(91.22230cos 22017.1cos 17.12V U U d =°´´=××=a
电力电子技术习题与答案
《电力电子技术》试卷A
一、填空（每空1分，36分）
1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：
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是 MOSFET 和GTR的复合管。
2、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。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、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。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、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。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥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控用控制角α大于β的工作方式。
9、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。（写出四种即可）
10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ-四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）
1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。（√）
电力电子技术习题及答案
电力电子技术习题集
图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图
6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流 ，而GTO 却可以？
7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者得触发信号与后者得驱动信号有哪些异同？ 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间得差异与各自得优缺点及主要应用领域。
9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图 1-32中，并说明电流峰值与栅极电阻有何 关系以
及栅极电阻得作用。
10. 全控型器件得缓冲吸收电路得主要作用就是什么？试分析
RCD 缓冲电路中各元件得作
用。
11. 限制功率MOSFET 应用得主要原因就是什么？实际使用时如何提高
MOSFET 得功率容
量？
习题二
1.
具有续流二极管得单相半波可控整流电路 ，带阻感
性负载，电阻为5?，电感为0、2H ，电源电压
得有效值为220V ，直流平均电流为10A ，试计算晶闸管与续流二极管得电流有效值 ，并指出
晶闸管得电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。
2.
单相桥式全控整流电路接电阻性负载 ，要求输出电压在
0〜100V 连续可调，输出电压平均值
为30 V 时,负载电流平均值达到 20A 。系统采用220V 得交流电压通过降压变压器供电 且晶闸管
1. 2. 3
.
习题一
试说明什么就是电导调制效应及其作用。 晶闸管正常导通得条件就是什么
，导通后流过得电流由什么决定？晶闸管由导通变为关
断得条件就是什么，如何实现？
有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了 ，就是何原因？ 图1-30中得阴影部分表示流过晶闸管得电流波形 ，其最大值均为I m ,试计算各波形得电流
电力电子技术习题答案
电力电子技术习题答案
电力电子技术真正的第五版课后习题答案
第一章无.l
第二章 电力电子器件
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。
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。
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。
π4
π
4
π2
5π4a)
b)
c)
图1-43
图2-27 晶闸管导电波形
解：a) I d1=
π
21
⎰
π
π
ωω4
)(sin t td I m =
π
2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=
⎰
π
πωωπ
4
2)()sin (21t d t I m =
2
m
I π
2143+≈0.4767 I m b) I d2 =
π
1⎰
π
π
ωω4
)(sin t td I m =
π
m I (122+)≈0.5434 I m I 2 =
⎰π
πωωπ4
2)()sin (1
t d t I
m
=
2
2m I π
2143+≈0.6741I m c) I d3=
π
21
⎰
20
)(π
ωt d I m =
4
1
I m I 3 =
⎰
袁燕 电力电子技术习题答案
1-18 什么叫 GTR 的一次击穿、二次击穿？有什么后果？ 答：一次击穿是指集电极电压升高到击穿电压时，集电极电流迅速增大，首先出现的雪崩击 穿的现象。
若一次击穿发生时未有效地限制电流，集电极 Ic 增大到某个临界点突然急剧上升，同时 电压 UCE 陡然下降，出现负阻效应，这种现象称为二次击穿。
二次击穿发生后，在极短的时间内会在器件内部出现明显的电流集中和过热点，将会导 致器件的永久性损坏。
B.整流二极管
C.逆导晶闸管
D.大功率晶体管
E.绝缘栅场效应晶体管 F.双向晶闸管
G.可关断晶闸管
H.绝缘栅极双极型晶体管
1-4 测得某元件 UDRM=840V，URRM=980V，则该元件的额定电压为 800 V，相应的电压等 级为 8 级。
1-5 什么是电力电子技术？电力变换有哪四种基本类型？ 答：电力电子技术就是利用电力电子器件对电能形态进行变换和控制的一门技术。电力变换 的四种类型分别是：1）整流：将交流电变换成直流电。2）逆变：将直流电变换成交流电。 3）交流-交流变换：将一种形式的交流电变换成另一种形式的交流电。4）直流-直流变换： 把一恒定的直流电压变换成另一固定或大小可调的直流电压。
习题 1-13 题解图
1-14 用万用表怎样区分晶闸管的阳极 A、阴极 K 和门极 G？判别晶闸管的好坏有哪些简单 实用的方法？ 答：可用万用表测量晶闸管三个电极之间的电阻来区分晶闸管的阳极、阴极和门极。正常情 况下管子阳极与阴极之间的正反向电阻接近无穷大，门极与阴极之间的电阻值约为几百欧， 且 G-K 之间的阻值略小于 K-G 之间的阻值。 判断晶闸管好坏的方法有：
电力电子技术课后习题全部答案
第2章电力电子器件
1.1 使晶闸管导通的条件是什么？
答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK>0
1.2 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。
1.3 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I1、I2、I3。
解：a) I d1=
Im
2717
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
2
1
4
≈
+
=
⎰π
ω
π
π
π
t
I1=
Im
4767
.0
2
1
4
3
2
Im
)
(
)
sin
(Im
2
1
4
2≈
+
=
⎰
π
ϖ
π
π
π
wt
d
t
b) I d2=
Im
5434
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
1
4
=
+
=
⎰wt
d t
π
π
ϖ
π
I2=
Im
6741
.0
2
1
4
3
2
Im
2
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(
)
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(Im
1
4
2≈
+
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⎰
π
ϖ
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π
π
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t
c) I d3=
⎰=
2
Im
4
1
)
(
Im
2
1π
ω
π
t
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I3=
Im
2
1
)
(
Im
2
1
2
2=
⎰t
dω
π
π
1.4.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(A V)=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
35
.
329
4767
.0
≈
≈
I
A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A
b) I m2
电力电子技术课后习题答案
第一章电力电子器件
1.1 使晶闸管导通的条件是什么？
答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK>0
1.2 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。
1.3 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I1、I2、I3。
解：a) I d1=
Im
2717
.0
)1
2
2
(
2
Im
)
(
sin
Im
2
1
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⎰π
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4767
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Im
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b) I d2=
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+
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π
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c) I d3=
⎰=
2
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Im
2
1π
ω
π
t
d
I3=
Im
2
1
)
(
Im
2
1
2
2=
⎰t
dω
π
π
1.4.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 m1
35.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ c) I m3=2I=314
电力电子技术习题解答
电力电子技术习题解答
习题一
1、晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管关断的条件是什么，如何实现？
答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压（U AK >0），并在门极施加触发电流（U GK >0）。要使晶闸管由导通转为关断，可利用外加反向电压或由外电路作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2、有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？
答：这是由于晶闸管的阳极电流I A 没有达到晶闸管的擎住电流（I L ）就去掉了触发脉冲，这种情况下，晶闸管将自动返回阻断状态。在具体电路中，由于阳极电流上升到擎住电流需要一定的时间（主要由外电路结构决定），所以门极触发信号需要保证一定的宽度。
3、图1-32中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各为多少？
图1-32 习题3附图
解：（a ）
额定电流100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A ，则2157314()m I A =⨯=； 平均值为：100m
da I I A π
=
=。
（b ）0
12
sin()()0.6366db m m m I I t d t I I π
ωωπ
π
=
=
≈⎰
2
2
1
1
(sin )()(1cos 2)()22
m m b m I I I I t d t t d t π
π
ωωωωππ
=
=
-=⎰
⎰
额定电流100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A ，则2157222()m I A =⨯≈； 平均值为：0.6366141.33()db m I I A =≈。
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1-7 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各取决于什么？ 答：晶闸管导通的条件是：阳极与阴极之间加正向电压，同时门极与阴极之间也加正向电压 （门极施加触发电流）。导通后流过晶闸管的电流取决于外加阳极电源电压及阳极回路阻抗 的大小。负载上的电压近似等于阳极电源电压。
带大电感负载时，负载功率 P 等于平均功率 Pd。这是因为带大电感负载时，虽然负载 上的电压 ud 波形为非正弦周期量，但负载电流 id 波形近似为恒定的直流，无谐波分量。由 于各谐波分量的有功功率 P1、P2、…均为 0，所以带大电感负载时的负载功率等于平均功率， 即 P = Pd = Ud Id 。
1）用万用表可以初步判断好坏，如上各极间阻值状况。 2）用 6V 电源（干电池或直流稳压电源）作阳极电源，接成下图所示电路，若按下开关 Q 后，灯亮，则说明管子是好的。
习题 1-14 题解图 3）用晶体管图示仪测量晶闸管正反向伏安特性。
1-15 双向晶闸管有哪几种触发方式？使用时要注意什么问题？ 答：双向晶闸管共有四种触发方式：Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+、Ⅲ- 。 使用时必须注意以下几个问题： 1） 不能承受较大的电压变化率，因此很难用于感性负载。 2）门极触发灵敏度较低，需较大的门极触发功率。 3）关断时间较长，换向能力较差，因而只能用于低频场合。
1-19 试说明 GTR 与 P-MOSFET 各自的优缺点。 答：GTR 与 P-MOSFET 比较： GTR 的优点是通流能力较强，通态压降低，通态损耗小。缺点是驱动功率大，驱动电路复 杂，开关速度较慢，工作频率低。 P-MOSFET 的优点是输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单，开关速度较快，工作频率 高。缺点是通流能力较差，通态压降较高，通态损耗大，电压、电流定额低。
习题 1-13 题解图
1-14 用万用表怎样区分晶闸管的阳极 A、阴极 K 和门极 G？判别晶闸管的好坏有哪些简单 实用的方法？ 答：可用万用表测量晶闸管三个电极之间的电阻来区分晶闸管的阳极、阴极和门极。正常情 况下管子阳极与阴极之间的正反向电阻接近无穷大，门极与阴极之间的电阻值约为几百欧， 且 G-K 之间的阻值略小于 K-G 之间的阻值。 判断晶闸管好坏的方法有：
2-3 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载供电和给大电感负载供电，在流过负载电流平 均值相同的条件下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选大一些，为什么？ 答：在流过负载电流平均值相同的条件下，供电给电阻负载时晶闸管额定电流应选大一些。 因为给大电感负载供电时，负载电流近似为恒定的直流，负载电流有效值等于负载电流平均 值，即 I=Id；给电阻负载供电时，负载电流有效值 I=Kf×Id，其中波形系数 Kf >1，显然带电
电力电子技术习题答案
第 1 章 电力电子器件
1-1 晶闸管具有 可控的单向导电 导电特性。
1-2 在型号为 KP10-12G 中，数字 10 表示_额定电流 10A ，数字 12 表示 额定电压 1200V。
1-3 下列元器件中，_B__属于不可控型，_DEGH_属于全控型，_ACF 属于半控型。
A.普通晶闸管
B.整流二极管
C.逆导晶闸管
D.大功率晶体管
E.绝缘栅场效应晶体管 F.双向晶闸管
G.可关断晶闸管
H.绝缘栅极双极型晶体管
1-4 测得某元件 UDRM=840V，URRM=980V，则该元件的额定电压为 800 V，相应的电压等 级为 8 级。
1-5 什么是电力电子技术？电力变换有哪四种基本类型？ 答：电力电子技术就是利用电力电子器件对电能形态进行变换和控制的一门技术。电力变换 的四种类型分别是：1）整流：将交流电变换成直流电。2）逆变：将直流电变换wenku.baidu.com交流电。 3）交流-交流变换：将一种形式的交流电变换成另一种形式的交流电。4）直流-直流变换： 把一恒定的直流电压变换成另一固定或大小可调的直流电压。
1-12 说明晶闸管型号规格 KP200-8E 代表的意义。 答：KP200-8E 表示额定电流为 200A、额定电压为 800V、管压降为 0.8V 左右的普通型晶闸 管。
1-13 画出图 1-40 所示电路中负载电阻 Rd 上电压 ud 的波形图。
解：ud 的波形如下：
图 1-40 习题 1-13 图
1-26 驱动电路的隔离有什么作用？常用的驱动电路隔离方法有哪两种？ 答：由于主电路的电压较高，而控制电路的电压一般较低，所以，驱动电路必须与主电路之 间有良好的电气隔离，从而保证驱动控制电路的安全和提高抗干扰能力。
常用的驱动电路隔离方法有两种：光电隔离和磁隔离。光电隔离通常采用光电耦合器， 磁隔离通常采用脉冲变压器。
1-8 晶闸管的关断条件是什么？如何实现？晶闸管阻断时其两端电压由什么决定？ 答：晶闸管导通后的自然关断条件是：阳极电流 IA 小于维持电流 IH。实现方法是：1）减小 阳极电源电压或增大阳极回路阻抗。2）去掉阳极电源电压或将阳极电源电压反向。
1-9 图 1-38 中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，设各波形的峰值均为 Im，试计算各图中 的电流平均值和电流有效值。
1-22 全控型电力电子器件 GTO、GTR、P-MOSFET、IGBT 哪些属于电流驱动型？哪些属 于电压驱动型？ 答：GTO 和 GTR 属于电流驱动型；P-MOSFET 和 IGBT 属于电压驱动型。
1-23 GTR 对基极驱动电路有哪些基本要求？ 答：GTR对基极驱动电路一般应有以下基本要求： 1）提供合适的正反向基极电流，以保证GTR能可靠导通与关断。 2）实现主电路与控制电路之间的电气隔离，以保证电路安全并提高抗干扰能力。
3）应具有自动快速保护功能。
1-24 P-MOSFET 对栅极驱动电路有哪些基本要求？ 答：P-MOSFET对栅极驱动电路的要求是： 1）触发脉冲的前后沿要陡。 2）栅极充放电回路的电阻值要小，以提高电力MOSFET的开关速度。 3）触发脉冲电压应大于开启电压，以保证电力MOSFET能可靠开通。 4）在截止时应提供负栅源电压，以防止电力MOSFET误导通。 5）工作时不能超过栅极电压最大值（一般为±20V），否则会造成栅极击穿，元件损坏。
b)
Im2
I 0.6741
232.90（A）
Id2 0.5434 Im2 126.56（A）
c) Im3 I 314（A）
0.5
Id3 1/4Im3 78.5（A）
1-11 型号 KP100-3、维持电流 IH=4mA 的晶闸管,使用在图 1-39 所示电路中是否合理,为什 么?（不考虑电压、电流裕量）
实际流过晶闸管的最大电流有效值为
IT =1.57×9.9=15.5（A）
KP100-3 晶闸管允许流过的电流有效值为 I= 157A，显然，IT <I，所以电流指标合理。
实际晶闸管所承受的最大电压为
UTM= 2 ×U 2 =311（V）
KP100-3 晶闸管额定电压为 300V，显然，UTM >300V，所以电压指标不合理。 （c）晶闸管导通后，流过晶闸管的电流为 Id=IT =150/1=150（A） KP100-3 晶闸管允许流过的电流有效值为 I =157A，显然，IT <I，即电流指标合理。 实际晶闸管所承受的最大电压为 UTM=150V<300V，故电压指标也合理。所以该电路合理。
(a)
(b)
(c)
图 1-39 习题 1-11 图
解：（a）I=100/50=2（mA），因 I<IH，而 IH<IL（掣住电流），故 I<<IL，即使有门极触发脉冲， 晶闸管也无法导通，所以不合理。
（b）最大输出平均电压为
Ud=0.45U2=99（V）
最大输出平均电流为
Id=Ud/R=9.9（A）
1-18 什么叫 GTR 的一次击穿、二次击穿？有什么后果？ 答：一次击穿是指集电极电压升高到击穿电压时，集电极电流迅速增大，首先出现的雪崩击 穿的现象。
若一次击穿发生时未有效地限制电流，集电极 Ic 增大到某个临界点突然急剧上升，同时 电压 UCE 陡然下降，出现负阻效应，这种现象称为二次击穿。
二次击穿发生后，在极短的时间内会在器件内部出现明显的电流集中和过热点，将会导 致器件的永久性损坏。
1-25 IGBT 对栅极驱动电路有哪些基本要求？ 答：IGBT对栅极驱动电路的要求是： 1）触发脉冲的前后沿要陡，且幅值要足够。一般+UGE为+12V~ +15V，-UGE为-5V~ -10V。 2）IGBT开通后，应提供足够的功率，使IGBT在正常工作及过载时不致退出饱和而损坏。 3）应有合理的栅极电阻RG。一般小容量的IGBT选取的RG值较大，取值范围为1~400Ω。 4）应有较强的抗干扰能力及对 IGBT 的自保护功能。
1-17 说明 GTO 的开通和关断原理。与普通晶闸管相比较有何不同？ 答：GTO 的导通原理与普通晶闸管完全相同（双晶体管模型分析），但关断原理与普通晶闸 管不同。由于 GTO 是一种多元功率集成器件，它采用了特殊的制造工艺和结构，其内部包 含数十个甚至数百个共阳极的小 GTO 元，这些小 GTO 元的存在为实现门极控制关断提供 了必要条件。另一方面由于设计器件时 α1+α2≈1.05，使器件导通后接近临界饱和状态（普通 晶闸管导通后处于深饱和状态），从而为门极控制关断提供了有利条件。所以 GTO 在门极负 脉冲电流作用下能很快从门极抽取电流，使器件迅速退出饱和而实现关断。
习题 2-1 题解图
2-2 可控整流电路带纯电阻负载时，负载电阻上的 Ud 与 Id 的乘积是否等于负载功率？带大 电感负载时，负载电阻上的 Ud 与 Id 的乘积是否等于负载功率？为什么？ 答：可控整流电路带纯电阻负载时，负载功率 P=UI 不等于平均功率 Pd=UdId。因为带电阻 负载时，负载上的电压、电流波形为非正弦周期量，它们除了含有直流分量外，还含有一系 列的谐波成分。由电路理论可知，总的有功功率为直流分量功率与各次谐波分量有功功率之 和，即 P=Pd+P1+P2+…。显然，带纯电阻负载时负载功率 P 大于平均功率 Pd。
1-16 额定电流为 100A 两只普通晶闸管反并联，可用额定电流为多大的双向晶闸管等效代 替？
解：因
IT(AV)
2
I T ( RMS)
0.45IT(RMS)
故
I T ( AV) IT(RMS)= 0.45
=222（A）
即，可用额定电流为 222A 的双向晶闸管等效代替两只 100A 的普通晶闸管反并联。
1-20 IGBT 有何特点？ 答：IGBT 集 GTR 与 P-MOSFET 的优点于一体，具有输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路 简单，工作频率高，安全工作区范围大，耐冲能力强等特点。
1-21 IGCT 具有哪些特点？ 答：集成门极换向晶闸管 IGCT 的主要特点有：阻断电压高、导通电流大、导通压降低、开 关损耗小、关断时间短（小于 3μs）等。
解：
图 1-38 习题 1-9 图
1-10 上题中如果不考虑安全裕量，问 100A 的晶闸管允许通过的平均电流各为多少？
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)
Im1
I 0.4767
329.35（A）
Id1 0.2717 Im1 89.48（A）
第 2 章 晶闸管可控整流电路
2-1 单相半波可控整流电路中，试分析以下三种情况下负载两端电压 ud 和晶闸管两端电压 uT 的波形。 （1）晶闸管门极不加触发脉冲。 （2）晶闸管内部短路。 （3）晶闸管内部断路。 解：（1）晶闸管门极不加触发脉冲，即呈阻断状态，可视为开路，此时 ud=0，uT =u2，ud 和 uT 的波形如图题解 2-1a 所示。 （2）晶闸管内部短路。晶闸管两端电压为零，此时 ud= u2，uT =0，ud 和 uT 的波形如图题解 2-1b 所示。 （3）晶闸管内部断路。ud=0，uT =u2，ud 和 uT 的波形如图题解 2-1c 所示。