电力电子期末试题与答案

1．晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？

解：晶闸管导通的条件是：晶闸管阳极和阴极之间加正向阳极电压。门极和阴极之间加适当的正向阳极电压。

导通后流过晶闸管的电流由主电路电源电压和负载大小决定。

晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持电流。

关断晶闸管可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。

晶闸管导通时两端电压为通态平均电压（管压降），阻断时两端电压由主电路电源电压决定。

2．调试图所示晶闸管电路，在断开负载R d测量输出电压U d是否可调时，发现电压表读数不正常，接上R d后一切正常，请分析为什么？

习题2图

解：当S断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸管阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管无法导通，电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。在S合上以后，Rd介入电路，晶闸管能正常导通，电压表的读数才能正确显示。

3．画出图1-35所示电路电阻R d上的电压波形。

图1-35 习题3图

解：

4．说明晶闸管型号KP100-8E代表的意义。

解：KP100-8E表示额定电流100A、额定电压8级（800V、通态平均电压组别E（0.7＜U T≤0.8）普通晶闸管。

5．晶闸管的额定电流和其他电气设备的额定电流有什么不同？

解：由于整流设备的输出端所接负载常用平均电流来衡量其性能，所以晶闸管额定电流的标定与其他电器设备不同，采用的是平均电流，而不是有效值，又称为通态平均电流。所谓通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。

6．型号为KP100－3、维持电流I H＝3mA的晶闸管，使用在习题图所示的三个电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？

习题6图

解：（a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。本题给定晶闸管的维持电流I H＝3mA，那么擎住电流必然是十几毫安，而图中数据表明，晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KΩ＝3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能导通，故不合理。

（b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电流100A。图中数据表明，晶闸管可能承受的最大电压为311V，大于管子的额定电压，故不合理。

（c）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

晶闸管可能通过的最大电流有效值为150A，小于晶闸管的额定电流有效值1.57×100＝157A，晶闸管可能承受的最大电压150V，小于晶闸管的额定电压300V，在不考虑电压、电流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。

7．某晶闸管元件测得U DRM＝840V，U RRM=980V，试确定此晶闸管的额定电压是多少？

解：根据将U DRM和U RRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较小的840V按教材表1－2取整得800V，该晶闸管的额定电压为8级（800V）。

8．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？

解：晶闸管的阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。此后阳极电流逐渐上升到擎住电流后，去掉触发脉冲，则管子继续导通，知道电流升到负载电流后，进入正常工作状态。如果阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲，则晶闸管就不能继续导通而关断。

9．双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为100A的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？

解：双向晶闸管的额定电流用有效值表示，而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。额定电流100A的普通晶闸管，其通过电流的峰值为100A×π=314A，则双向晶闸管的额定电流为314/2=222A。

10．双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？

解：双向晶闸管的触发方式有：

I+ 触发： T1接正电压， T2接负；门极G接正，T2接负。

I- 触发： T1接正，T2接负；门极G为负，T2 接正。

Ⅲ+ 触发T1接负，T2接正，门极G接正，T2接负。

Ⅲ- 触发T1接负， T2接正；门极G接负，T2接正。

一般选用I+和Ⅲ-。

11．说明图所示的电路，指出双向晶闸管的触发方式。

习题11图

解：S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S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，负载上得到半波整流电压。

S 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，负载上得到近似单相交流电压。

12．可关断晶闸管GTO 有哪些主要参数？其中哪些参数与普通晶闸管相同？哪些不同？

解：可关断晶闸管GTO 的主要参数有：断态重复峰值电压、断态不娼妇峰值电压、反向重复峰值电压和反向不重复峰值电压、开通时间、关断时间等，这些参数定义与普通晶闸管相同。

与普通晶闸管不同的是：

（1）最大可关断阳极电流I ATO 。也是标称GTO 额定电流的参数。与普通晶闸管的额定电流不同。

（2）电流关断增益off β。定义为GM

ATO off I I =β （3）维持电流与擎住电流。GTO 的维持电流和擎住电流的含义和普通晶闸管的含义基本相同。但是，由于GTO 的多元集成结构，使得每个GTO 远的维持电流和擎住电流不可能完全相同。因此把阳极电流减小到开始出现某些GTO 元不能再维持导通时的值称为整个GTO 的维持电流；而规定所有GTO 元都达到其擎住电流的阳极电流为GTO 的擎住电流。

13．名词解释

控制角（移相角） 导通角 移相 移相范围

控制角α：控制角α也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。

导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。

移相：是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小。

移相范围：是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。

14．有一单相半波可控整流电路，带电阻性负载R d =10Ω，交流电源直接从220V 电网获得，试求：