电力电子技术第章习题答案
电力电子技术课后习题答案(王兆安)
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UAK >0且UGK>01.2 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=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) Id2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) Id3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ1.4.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Id1、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) Im135.3294767.0≈≈IA, Id1≈0.2717Im1≈89.48Ab) Im2,90.2326741.0AI≈≈Id2AIm56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I1.5.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。
(完整版)《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 + 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α2 较大,这样晶体管T2 控制灵敏,易于GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α2 的更接近于l,普通晶闸管α1 + α2 ≥1.5 ,而GTO 则为α1 + α2 ≈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。
电力电子技术 贺益康 答案
4.在锯齿波同步移相触发电路中,双脉冲是如何产生的?为什么电源电压的波动和波 形畸变对锯齿波同步移相触发电路影响较小? 答: 双脉冲由双脉冲形成环节产生。根据电路可知,1 号触发器对元件 1 送去第一个脉冲, 而 2 号触发器对元件 2 送脉冲时,同时又通过 1 号触发器向元件 1 送去补脉冲,以下类推。 由于锯齿波同步移相触发电路是锯齿波来控制触发电路。而锯齿波电压Uc是由恒流源提 供电流充电的,与时间作线形增长。电源电压U2的正负半周变化经同步检测环节来控制电 容C的充放电。即控制锯齿波产生的时刻及宽度。而电源电压的波动及波形畸变对锯齿波产 生时刻及宽度影响很小,只是电源电压过零点才对锯齿波的产生时刻等有较大影响。
=
1 2π
Im
π 4
=
0.125I m
∫ I5 =
1 2π
π
4 0
(I
m
)2
dωt
=
0.35I m
K f5
=
I5 Id5
= 0.35 / 0.125 = 2.8
11.上题中如若不考虑安全裕量,问额定电流为 100A的晶闸管能送出平均值电流Id1、 Id2、Id3各多少安倍?相应的电流最大值Im1、Im2、Im3又各多少安倍?
(4)
Id4
= 1.57Id Kf4
= 78.5A
Im4 = Id 4 / 0.25 = 314 A
(5)
Id5
= 1.57I d Kf5
= 1.57 ×100 = 56.1A 2.8
I m5
=
Id5 0.125
=
448.5 A
12.单相正弦交流电源,晶闸管和负载电阻串联,交流电源电压有效值 220V。试计算 晶闸管实际承受的正、反向电压最高是多少?考虑晶闸管的电压安全裕量为 3 倍,其额定电 压应如何选取?
【精品】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22U2;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22U2。
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 相同时,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,两者的输出电压相同,加到同样的负载上时,则输出电流也相同。
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考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解:①Ud 、Id、和I2的波形如下图:②输出平均电压Ud、电流I d 、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)-考虑安全裕量,晶闸管的额定电压为:U=(2~3)×141.4=283~424(V)N具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
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《电力电子技术》习题及解答第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 V I <=Ω=250100,所以不合理。
电力电子技术课后答案
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。
I 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≈89.48 b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3=41I m3=78.5第2章整流电路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;晶闸管的额定电流为:I N=(1.5~2)×27.57∕1.57=26~35(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
5.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,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,变压器二次侧电流有效值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:13.三相桥式全控整流电路,U 2=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 计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解:①u、i 和i 的波形如下:,I d =(U d -E )∕R解方程组得:U d =(πR 0.9U 2cos α+2X B E )∕(πR +2X B )=44.55(V )ΔU d =0.455(V ) I d =4.55(A )又∵即得出+cos(γ︒=0.479860)换流重叠角γ=61.33°- 60°=1.33°最后,作出整流电压U d的波形如下:,u d、i VT1和i VT2的波形如下:U 二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为I VD =I d ∕3=97.38∕3=32.46(A )I 2a =32I d =79.51(A ) u d 、i VD1和i 2a 的波形如下:γ=63.35°-60°=3.35°u d、I VT1和I VT2的波形如下:30.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的晶闸管移相范围分别是多少?答:单相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180︒,当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90︒。
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:
智慧树知到 《电力电子技术》章节测试答案
智慧树知到《电力电子技术》章节测试答案第一章单元测试1、电力电子技术中,电力变换电路包含()变换。
A:AC/DCB:DC/DCC:DC/ACD:AC/AC正确答案:AC/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC2、()年,电子管出现,从而开创了电子技术之先河。
A:1904B:1914C:1905D:1915正确答案:19043、1957年,美国通用电气公司研制出第一个( ),因电气性能和控制性能优越,其应用范围迅速扩大。
A:晶闸管B:GTOC:GTRD:IGBT正确答案:晶闸管4、一般认为,电力电子学的诞生是以( )的发明为标志。
A:IGBTB:晶闸管C:GTRD:GTO正确答案:晶闸管5、电力电子技术的发展趋势( )A:向容量更大和更小的两个方向发展B:向集成化方向发展C:向智能化方向发展正确答案:向容量更大和更小的两个方向发展,向集成化方向发展,向智能化方向发展6、电力电子器件按照驱动信号分类,可分为()A:电流驱动型B:电压驱动型C:混合型正确答案:电流驱动型,电压驱动型7、电力电子器件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( )。
A:单极型器件B:双极型器件C:复合型器件正确答案:单极型器件,双极型器件,复合型器件8、电力电子器件按照其控制器通断的能力分为()器件。
A:半控型B:全控型C:不控型正确答案:半控型,全控型,不控型9、电力电子器件组成的系统,一般由()组成。
A:控制电路B:驱动电路C:电力电子器件D:保护电路正确答案:控制电路,驱动电路,电力电子器件,保护电路第二章单元测试1、晶闸管稳定导通的条件()A:晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流B:晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流C:晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流D:晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流正确答案:晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流2、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流()A:减小至维持电流以下B:减小至擎住电流以下C:减小至门极触发电流以下D:减小至5A以下正确答案:减小至维持电流以下3、为限制功率晶体管的饱和深度,减少存储时间,桓流驱动电路经常采用()A:du/dt抑制电路B:抗饱和电路C:di/dt抑制电路D:吸收电路正确答案:抗饱和电路4、IGBT是一个复合型的器件,它是()A:GTR驱动的MOSFETB:MOSFET驱动的GTRC:MOSFET驱动的晶闸管D:MOSFET驱动的GTO正确答案:MOSFET驱动的GTR5、晶闸管触发电路中,若改变()的大小,则输出脉冲产生相位移动,达到移相控制的目的。
《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;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。
(完整版)《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
《电力电子技术》习题及解答第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 V I <=Ω=250100,所以不合理。
电力电子技术课后习题全部答案
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。
解:a) I d1= I 1= b) I d2= I 2=c) I d3= I 3=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 m1A, I m2 I d2c) I m3=2I=314 I d3= 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。
电力电子技术习题及答案 第1章
8、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 IGBT 优 点 缺 点 开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流 开 关 速 度 低 于 电 力 冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高, MOSFET ,电压,电流容 为电压驱动,驱动功率小 量不及 GTO 开关速度低,为电流驱动, 耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强 , 所需驱动功率大,驱动电 饱和压降低 路复杂,存在二次击穿问 题 电流关断增益很小,关断 时门及负脉冲电流大,开 关速度 低, 驱动 功率 大, 驱动电路复杂,开关频率 低 电流容量小,耐压低,一 般中 适 用 于 功 率 不 超 过 10kw 的电力电子装置
过流
二、判断题 1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。 ( √ ) 2、某晶闸管,若其断态重复峰值电压为 500V ,反向重复峰值电压为 700V ,则该晶闸管的 额定电压是 700V 。 ( × ) 3、晶闸管导通后,流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。 ( × ) 4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。 ( √ ) 5、 在晶闸管的电流上升至其维护电流后, 去掉门极触发信号, 晶闸管级能维护导通。 (×
) )
1、图中阴影部分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 ) I d1
1 2
m 4
I sin td (t )
1m 2 ( 1) 0.2717I m 2 2
2 220 311.13V ;取晶闸管的安全裕量为 2 ,则晶闸管额定电压不低于 2× 311.13 ≈
电力电子第1章 习题-带答案
第1章习题
第1部分:填空题
1.电力电子技术是使用__电力电子______器件对电能进行__变换和控制___的技术。
2. 电力电子技术是应用在__电力变换领域______ 的电子技术。
3. 电能变换的含义是在输入与输出之间,将__电压______、_电流_______、__频率______、_相位_______、_相数_______中的一项以上加以改变。
4. 在功率变换电路中,为了尽量提高电能变换的效率,所以器件只能工作在_开关_______状态,这样才能降低___损耗_____。
5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支:___电力电子器件制造_____________ 技术和_变流_______技术。
6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成___电力变换__________电路和对其进行控制的技术,以及构成_ 电力电子_______装置和__电力电子______系统的技术。
第2部分:简答题
1. 什么是电力电子技术?
答:电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
2. 电能变换电路的有什么特点?机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关?
答:电能变换电路在输入与输出之间将电能,电流,频率,相位,相数种的一相加以变换。
电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零,使用寿命长,而机械开关不能满足这些要求。
3. 电力电子变换电路包括哪几大类?
答:交流变直流-整流;直流变交流-逆变;直流变支路-斩波;交流变交流-交流调压或者变频。
(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。
袁燕 电力电子技术习题答案
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。 1-16 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 I T ( AV)
图 1-38 习题 1-9 图
解:
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: I 329.35(A) a) Im1 Id1 0.2717 Im1 89.48(A) 0.4767 b) Im2 c) Im3
图 1-40 习题 1-13 图
解:ud 的波形如下:
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:
电力电子技术试题及答案
I=1.66Id=1.66×30=50A 为最大值 ITM 50 ∴ IT(AV)=2× =2× =64A 取 100A 1.57 1.57 又 Uyn=2UTM=2× 2 ×220=624V 取 700V
解:① 单向半波可控整流电路的 1 COS UL=0.45U2 2 当 UL=50V 时
阳”接法。 (×) 9、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。 (×) 10、 增大晶闸管整流装置的控制角α,输出直流电压的平 均值会增大。 (×) 11、 在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安 全。 (√) 12、 为防止“关断过电压”损坏晶闸管,可在管子两端并 接压敏电阻。 (×) 13、 雷 击 过 电 压 可 以 用 RC 吸 收 回 路 来 抑 制 。 (×) 14、 硒 堆 发 生 过 电 压 击 穿 后 就 不 能 再 使 用 了 。 (×) 15、 晶 闸 管 串 联 使 用 须 采 取 “ 均 压 措 施 ”。 (√) 16、 为防止过电流,只须在晶闸管电路中接入快速熔断器 即可。 (×) 17、 快速熔断器必须与其它过电流保护措施同时使用。 (√) 18、 晶 闸 管 并 联 使 用 须 采 取 “ 均 压 措 施 ”。 (×) 22、在电路中接入单结晶体管时,若把 b1、b2 接反了, 就会烧坏管子。 (×) 23、 单结晶体管组成的触发电路也可以用在双向晶闸管电 路中。 (√) 24 、单结晶体管组成的触发电路输出的脉冲比较窄。
15 、 在 晶 闸 管 两 端 并 联 的 RC 回 路 是 用 来 防 止 损坏晶闸管的。 15、关断过电压。 16、为了防止雷电对晶闸管的损坏,可在整流变压器的 一次线圈两端并接一个 或 。 16、硒堆、压敏电阻。 16、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫 。 16、快速熔断器。 二、
电力电子技术第章习题答案
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? ,其承受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2 和 ;带阻感负载时,α角移相范围为 0? ≤a ≤ 90? ,22 ;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?时,晶闸管的导通角??= 180?-2? ; 当控制角?小于不导电角???时,晶闸管的导通角???= 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。
6.2 ,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)。
7.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 2 ,晶闸管控制角α的最大移相范围是 0?≤a ≤90? ,使负载电流连续的条件为 a ≤30? (U 2为相电压有效值)。
8.三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 120? ,当它带阻感负载时,?的移相范围为 0?≤a ≤90? 。
9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是电压最高 的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压;这种电路???角的移相范围是 0?≤a ≤120? ,u d 波形连续的条件是 a ≤60? 。
电力电子技术第2至第8章作业答案
第2至第8章作业第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?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中阴影局部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。
πππ4π4π25π4a)b)c)图1-43图1 晶闸管导电波形7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件?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。
第3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I d,并画出u d与i d波形。
2.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考虑平安裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,当a=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,变压器二次侧电流有效值I2;③考虑平安裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
电力电子技术练习题与答案
(第一章)一、填空题1、普通晶闸管内部有PN结,,外部有三个电极,分别是极极和极。
1、两个、阳极A、阴极K、门极G。
2、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时,门极上加上电压,晶闸管就导通。
2、正向、触发。
3、、晶闸管的工作状态有正向状态,正向状态和反向状态。
阻断、导通、阻断。
4、某半导体器件的型号为KP50—7的,其中KP表示该器件的名称为,50表示,7表示。
4、普通晶闸管、额定电流50A、额定电压100V。
5、只有当阳极电流小于电流时,晶闸管才会由导通转为截止。
5、维持电流。
6、当增大晶闸管可控整流的控制角α,负载上得到的直流电压平均值会。
减小。
7、按负载的性质不同,晶闸管可控整流电路的负载分为性负载,性负载和负载三大类。
7、电阻、电感、反电动势。
8、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时,负载两端的直流电压平均值会,解决的办法就是在负载的两端接一个。
8、减小、并接、续流二极管。
9、工作于反电动势负载的晶闸管在每一个周期中的导通角、电流波形不连续、呈状、电流的平均值。
要求管子的额定电流值要些。
9、小、脉冲、小、大。
10、单结晶体管的内部一共有个PN结,外部一共有3个电极,它们分别是极、极和极。
10、一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2。
11、当单结晶体管的发射极电压高于电压时就导通;低于电压时就截止。
11、峰点、谷点。
12、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压,保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的被触发,才能得到稳定的直流电压。
12、同步、时刻。
13、晶体管触发电路的同步电压一般有同步电压和电压。
13、正弦波、锯齿波。
14、正弦波触发电路的同步移相一般都是采用与一个或几个的叠加,利用改变的大小,来实现移相控制。
14、正弦波同步电压、控制电压、控制电压。
15、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止损坏晶闸管的。
15、关断过电压。
16、为了防止雷电对晶闸管的损坏,可在整流变压器的一次线圈两端并接一个或。
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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)。
7.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 2 ,晶闸管控制角α的最大移相范围是 0︒≤a ≤90︒ ,使负载电流
连续的条件为 a ≤30︒ (U 2为相电压有效值)。
8.三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 120︒ ,当它带阻感负载时,α的移相范围为 0︒≤a ≤90︒ 。
9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是
电压最高 的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压;这种电路 α 角的移相范围是 0︒≤a ≤120︒ ,u d 波形连续的条件是 a ≤60︒ 。
10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中,电流i d断续和连续的临
U2。
界条件是C
=,电路中的二极管承受的最大反向电压为
3
Rω
2
11.实际工作中,整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数,当 α 从0°~90°变化时,整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而增大,当 α 从90°~180°变化时,整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。
12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时,设交流侧电抗为零,直流电感L 为足够大。
当 α =30°时,三相电流有效值与直流电流的关系为I
I d,
交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…,其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。
13.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使输出电压平均值减小。
14.逆变电路中,当交流侧和电网连结时,这种电路称为有源逆变,欲实现有源逆变,只能采用全控型可控整流电路,当控制角 0<α < π /2 时,整流电路工作在整流状态; π /2< α < π 时,整流电路工作在有源逆变状态。
15.在整流电路中,能够实现有源逆变的有单相全控、三相全控桥等(可控整流电路均可),其工作在有源逆变状态的条件是有直流电动势,其极性和晶闸管导通方向一致,其值大于变流器直流侧平均电压和晶闸管的控制角α大于π/2。
16*.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态,当电流连续时,电动机的机械特性为一组平行的直线,当电流断续时,电动机的理想空载转速将增大,随 α 的增加,进入断续区的电流加大。
17*.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行,当其处于第一象限时,电动机作电动运行,电动机正转,正组桥工作在整流状态;当其处于第四象限时,电动机做发电机运行,电动机反转,正组桥工作在逆变状态。
18.大、中功率的变流器广泛应用的是锯齿波触发电路,同步信号为锯齿波的触发电路,可分为三个基本环节,即脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相和同步环节。
第3部分:计算和画图题
1.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。
2.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值U2=220V,控制角 α =π/3 ,负载电阻R d=5Ω,试求:(1)输出电压的平均值U d;(2)输出电流有效值I。
解:输出电压的平均值为
输出电压的平均值为
3.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管,电路如下图所示,U2=100V,电阻电感负载,R=2Ω,L值很大,当α =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。
4. 单相桥式半控整流电路,电阻性负载。
要求输出的直流平均电压为0~100V之
间连续可调,30V 以上时要求负载电流达到20 A ,由交流220V 供电,最小控制角O 30min =α,试
(1) 画出主电路图;
(2) 求交流侧电流有效值及变压器容量;
(3) 选择晶闸管的型号规格(安全余量取2倍)。
解:1)单相桥式半控整流电流的主电路图如下所示:
2)单相桥式半控整流电流接电阻性负载时输出电压的平均值为:
当控制角为最小时,对应的整流输出电压为最大值,即
2
cos 19.0min 2max α+=U U d ,代入o 30min =α,V U d 100max =可得: 当V U d 30=时所对应的控制角α为: 44.011199.030219.02cos 2-=-⨯⨯=-=
U U d α,即,0116=α 当0116=α时,要保证整流电路输出电流为20A ,所需变压器二次侧电流有效值为:
所以,变压器的容量为:
由此可得,变压器一次侧电流有效值为:
3)当0
116=α时,流过晶闸管电流的有效值为:
所以,考虑2倍安全裕量时所选晶闸管的电流平均值为:
考虑2倍安全裕量时,晶闸管所承受的最大电压为:
V U U TM 6.33611922222=⨯⨯==,取为400V 。
因此,应选型号为450-KP 型的晶闸管。
5. 三相桥式全控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值U 2=400V ,负载电阻R d =10Ω, 控制角 α=π/2 , 试求:(1)输出电压平均值U d ;(2)输出电流平均值I d 。
6. 三相全控桥式整流电路,L =100mH ,R d =6Ω,要求U d 从0~468V 之间变化,试求:
(1) 变压器二次电压有效值U 2
(2) 考虑2倍安全裕量,选择晶闸管的型号
(3) 变压器二次电流有效值I 2
(4) 整流变压器容量S
(5) 电源侧功率因数ϕcos
解:1). Ω=>>Ω=⨯==58.622.03142d
R fL L πω ∴整流器所接负载可视为大电感负载。
三相桥式可控整流电路接大电感负载时有:
αcos 34.22U U d = ,(O O 900≤≤α) ∴ min 2max cos 34.2αU U d =,即:O U 0cos 34.24682=
∴ V U 20034
.24682== 2). 流过晶闸管电流有效值的最大值为:
考虑2倍安全裕量时,有: A I I VT
AV T 3.5757.145257.12)(=⨯=⨯=,取60A V U U TM 98020062622
=⨯⨯==,取1000V ; ∴ 晶闸管的型号可选为:KP60-10。
3). 变压器二次电流有效值为:
4). 整流变压器容量S 为:。