浙江大学远程教育 电力电子技术必做习题答案

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TM U V U >==3112220

电力电子技术必做习题解答

第1章

1. 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示 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。

2. 2．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。

3．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

3.答：（1）

故不能维持导通

（2）

而 故不能正常工作

（3）

I d =150/1=150A>I H

I T =I d =150A<1.57×100=157A 故能正常工作

4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？

答：IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是d u ce /d t 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻R G 的数值，减小关断时的d u ce /d t ，以避免出现擎住现象。

mA

I mA A I H d 42002.010

501003

=<==⨯=

H

d I A I I I >====

9.957.1/...56.152

10220

2

2

第2章

1．出图2-57中①～⑨各保护元件及VD F、Ｌd的名称及作用。（LJ为过流继电器）

图2-57 三相桥式整流电路的保护

1.答：

（1）交流进线电抗器限流、限d u/d t和d i/d t

（2）压敏电阻过压保护

（3）交流侧阻容保护过压保护

（4）桥臂电感限d u/d t (由元件换流引起）、d i/d t

（5）快熔过流保护

（6）过压保护电容限制关断过电压对元件的损害

（7）抑振电阻防止L、C振荡，限制电容放电电流

（8）直流侧压敏电阻直流侧过压保护

（9）过流继电器过流时，继电器开路，保护主电路

（10）VD F续流二极管为负载电路提供通路，过压保护

（11）L d平波电抗器防止直流电流波动（断流）

2．GTR、IGBT等过流保护中，为何要采用检测集射极电压作为保护基准？

答：检测集射极电压U ce作为过流保护原则，在相同的相对测量误差下，工作点的移动最少，结果较准确3．GTR、P-MOSFET、IGBT吸收电路的基本结构如何？其减少被保护器件开关损耗的机理如何？答：缓冲电路的功能包括抑制和吸收二个方面。下图为电路的基本结构，串联的L S用于抑制d i/d t的过量，并联的C S通过快速二极管V D充电，吸收器件上出现的过电压能量，由于电容电压不会跃变，限制了重加du/dt。当器件开通时C S上的能量经R S泄放。对于工作频率较高、容量较小的装置，为了减少损耗，可将图(a)的RLCD电路简化为图(b)的形式。这种由RCD网络构成的缓冲电路普遍用于GTR、GTO、电力MOSFET 及IGBT等电力电子器件的保护。

（a）(b)

第3章

1、某电阻负载要求（0～24）V 直流电压，最大负载电流I d ＝30A ，采用单相半波可控整流电路。如交流采用220V 直接供电与用变压器降至60V 供电是否都满足要求？试比较两种方案的晶闸管导通角、额定电压、额定电流、整流电路功率因数以及对电源要求的容量。

答：(1) 220V 供电

2

1c o s 0.45,

2

d U U +Φ

= 1cos 240.452202

α

+=⨯⨯

121

α=

18059

θα⇒=-=

23084.1()d I A =

=

=

2

()(1.52)80.35107.13()1.57

T A V I I A =

=→～

220311()TM U V =

=

(23)622.3933.4()R TM U U V ==→～

cos 0.3105Φ=

=

=

12222084.118502()18.5()S U I VA KVA ==⨯==

（2）60V 供电

1cos 240.45602

α

+=⨯⨯

38.9

α=

180141.1

θα⇒=-=

23051.37()

d I I A =

=

=

2

()(1.52)49.164.4()

1.57

T AV I I A =

=→～

6084.85()

TM U V =

=

(23)169.7254.6()R TM U U V ==→～

cos 0.685Φ=

=

=

1226051.373082() 3.082()S U I VA K VA ==⨯==

2. 答：（1）无续流二极管

U d = 0.9U 2cos α= 0.9×220×cos60º = 99 V I d = U d /R d = 99/4 =24.75 A (2) 有续流二极管

V U U d 5.1482

60

cos 12209.02

cos 19.02

=+⨯

⨯=+=

α

I d = U d /R d =37.125 A

A I I d dT 33.1237360

601802=⨯-=

-=

π

α

π

A I I d T 34.2137360

601802=⨯-=-=

πα

π

A I I d dT 33.1237180

6022=⨯=

=π

α

A I I d T 34.2137180

6022=⨯=

=

π

α

3、三相半波可控整流电路，大电感负载，U 2＝220V ，R d ＝10Ω，求α＝45°时直流平均电压U d ，晶闸管电流平均值及有效值，并画出输出直流电压u d 及晶闸管电流i T 波形。 答：

U d = 1.17U 2cos α ＝ 1.17×220×cos45º = 182 V