电力电子技术(王云亮-第二版)第2章答案
电力电子技术习题答案
电力电子技术习题答案第二章 电力电子器件2-1答： 电导调制效应是指PN 结处于正向导通状态下，当正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N 区的欧姆电阻，其阻值较高并且管压降随正向电流的上升而升高；当正向电流较大时，在N 区的少子孔穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，势必多子电子的浓度也大幅增加。
这导致了电阻率的下降，从而电压上升的增量不大。
二极管的正向伏安特性曲线清楚地表明了电导调制效应的作用。
2-2 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管处于正向偏置电压时，给门极施加足够功率的触发电压；当晶闸管处于导通状态时只要将导通的电流减小到小于维持电流，或者直接施加反向电压就可。
2-3 答：1)A t id I dVT 5025.02002120=⨯==⎰πωπA t d I i VT 1005.020*********.020221=⨯=⨯⨯==⎰ωππ A I I VT AV T 12757.1/20057.12)(==⨯= 2) []A t S C t id I dVT 7.108)4cos 1(12000200144=+⨯=-==⎰ππωπωπππππA t d I i VT 8.13495.04.1414321414.120042)42sin(2Im 0421=⨯=+=-+⨯==⎰ππππππωπππA I I VT AV T 7.17157.1/6.26957.12)(==⨯=2-4 答：GTR 电流容量大，耐压值高。
但需要的驱动功率大，热稳定性差，易产生二次击穿，通态压降较高；MOSFETS 静态驱动功率小，工作频率比较高，热稳定性优于GTR ，通态压降低。
它还具有正的温度特性，使得MOSFET 管易于并联使用。
但缺点是电流容量较小，耐压值较低。
IGBT 结合了GTR 容量大和MOSFET 驱动功率小的优点，但工作频率要低于MOSFET 。
2-5 答：IGBT 对驱动电路的要求是驱动电压脉冲上升和下降沿要陡；有足够的驱动功率；关断时栅极可加一反向电压；某些应用场合驱动电路要和主电路隔离；带有保护功能；驱动电路到IGBT 模块的引线尽可能短。
电力电子技术第二版课后答案
【复习思考】1.1电力电子技术的任务是什么？答：电力电子技术的根本任务是实现电能的变换、控制和调节。
1.2根据电能变换种类的不同，电力电子变换电路分为哪几种类型？各自的作用是什么？答：根据电能变换种类的不同，电力电子变换电路分为直流-直流变换、直流-交流变换、交流-直流变换、交流-交流变换四种类型。
直流-直流变换的作用是将一种直流电变换为另一固定或可调电压的直流电的电路；直流-交流变换的作用是使直流变成可调的交流电，而且可输出连续可调的工作频率；交流-直流变换的作用是将交流电变换为固定或可调的直流电的电路；交流-交流变换的作用是将交流电的参数（幅值、频率等）加以转换。
1.3信息电子技术和电力电子技术的相同和不同点分别是什么？控制理论在电力电子技术中有什么作用？答：电力电子技术和信息电子技术的相同点：①从器件的制造技术上讲两者同根同源，都是采用半导体材料制成，而且两者大多数的制造工艺也是一致的。
①两者电路的分析方法也基本一致。
电力电子技术和信息电子技术的不同点：①电力电子技术变换的是“电力”，所处理的电能功率一般是“大功率”，但也可以处理“小功率”；信息电子技术变换的是“信息”，一般处理的是“小功率”。
①在信息电子技术中的电子器件既可处于放大状态，也可处于开关状态；而在电力电子技术中为了避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态。
电力电子技术实质上是将现代电子技术和控制技术引入到传统电力技术领域实现电力变换和控制，可以看作弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。
而控制理论则是实现这种接口的强有力的纽带。
1.4电力电子器件的发展分为哪几个阶段？答：电力电子技术的发展可以根据电力电子器件的发展分为4个阶段：第一个阶段：电子管、汞弧整流器等非半导体器件为主的史前期；第二个阶段：晶闸管时代；第三个阶段：全控型器件时代；第四个阶段：复合/新型器件时代。
【复习思考】2.1电力二极管属于哪种类型的控制器件？在电力电子电路中有哪些用途？答：电力二极管属于不可控型、双极性器件；用途：可作为整流、续流、保护元件用。
电力电子技术第2章 习题 - 答案
班级 姓名 学号 第2/9章 电力电子器件 课后复习题第1部分：填空题1. 电力电子器件是直接用于 主 电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担 电能变换或控制任务的电路。
3. 电力电子器件一般工作在开关状态。
4. 电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。
5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件。
6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型和电压驱动型。
7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。
8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。
9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。
其反向恢复时间较长，一般在5s以上。
10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在5s以下。
11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。
12.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论是否触发，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极正确触发情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，门极 就失去控制作用。
要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。
13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。
选用时，一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。
14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。
对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的称为2~4 倍。
15.晶闸管的派生器件有： 快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。
16. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10微秒左右。
《电力电子技术(第二版)》习题答案
《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 +=。
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。
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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 +=。
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。
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第二章（p42）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 π4π4π25π4a)b)c)图1-43图 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 =πm I(122+)≈0.5434 I mI 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m=41 I m I 3 =⎰22)(21πωπt d I m =21 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、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=78.5第三章（p96）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。
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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。
电力电子技术第二章整流电路答案
21. 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 导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2 的负半周期，负载电感导通。
因此，在电源电压 u 2 的一个周期里，以下方程均成立：L di d 2U 2 sin tdt2考虑到初始条件：当 t ＝0时 i d ＝0可解方程得：2U 2 i d(1 cos t)L1 2 2U 22(1 cos t)d( t) L2U 2=2u d 与 i d 的波形如下图：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： L d d itd2U 2 sin t其平均值为此时 u d 与 i d 的波形如下图：α ＝ 60 °时， L 储能， 电感 L 储藏的能L 储能，在晶闸管开始 L 释放能量，晶闸管继续I d考虑初始条件：当t ＝ 60 时 i d ＝ 0 可解方程得：i d2U 2 L 1( cos t)I d52U 2 1 33 2U L 2 (12 cos t)d( t) =2U 22L =11.25(A)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 2U2 ；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VT 2为例。
《电力电子技术(第二版)》习题答案
《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 +=。
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。
电力电子技术王云亮课后答案
电力电子技术王云亮课后答案1. 写出下列电力电子器件的简称：电力晶体管______ ；可关断晶闸管______ ；功率场效应晶体管______ ；绝缘栅双极型晶体管______ 。
[填空题] *空1答案：GTR空2答案：GTO空3答案：MOSFET空4答案：IGBT2. 只有当阳极电流小于______电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
[填空题] *空1答案：最小维特3. 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。
[填空题] *空1答案：正向空2答案：触发4. 从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 ______ ，用______ 表示。
[填空题] *空1答案：控制角空2答案：α5. 逆变电路分为 ______ 逆变电路和 ______ 逆变电路两种。
[填空题] *空1答案：有源空2答案：无源6. 整流是把______ 电变换为 ______ 电的过程；逆变是把______ 电变换为______ 电的过程。
[填空题] *空1答案：交流空2答案：直流空3答案：直流空4答案：交流7. 逆变角β与控制角α之间的关系为 ______ 。
[填空题] *空1答案：α=π- β8. 三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 ______ HZ；[填空题] *空1答案：1509. 三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为______ HZ。
[填空题] *空1答案： 30010. 三相桥式全控整流电路是由一组共______ 极三只晶闸管和一组共______ 极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。
每隔60度换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通 ______ 度。
要使电路工作正常，必须任何时刻要有两只晶闸管同时导通，一个是共______极的，另一个是共 ______ 极的元件，且要求不是 ______ 的两个元件。
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>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=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) I d2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) I d3=⎰=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 m135.3294767.0≈≈IA, I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0AI≈≈I d2AIm56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78 413=mI1.9.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：1.10什么是晶闸管的额定电流？答：晶闸管的额定电流就是它的通态平均电流，国标规定：是晶闸管在环境温度为40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。
电力电子技术(第二版)第2章答案
电力电子技术(第二版)第2章答案第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为5Ω,电感为0.2H ，电源电压2U 为220V ，直流平均电流为10A ，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。
解：由直流输出电压平均值d U 的关系式：2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ，故得：A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为：0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以，晶闸管的电流有效值求得， ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=παπ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，晶闸管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，续流二极管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解：因为单相双半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。
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 2VT 为例。
当1VT 导通时，晶闸管2VT 通过1VT 与2个变压器二次绕组并联，所以2VT 承受的最大电压为222U 。
第二章答案
2-11 U d=1.17U2cosα,α=30°时,U2=217.1VI2=U2R�13+√34π∙cos2α=250.4AS2=3U2I2≈163.1K∙VA；定额:U FM=√2U2=532V,I T(AV)=I21.57=159.5A.α=0°时，U2=188VI2=U2R�13+√34π∙cos2α=234.6AS2=3U2I2≈132.3K∙VA定额：U FM=√6U2=460.5V,I T(AV)=I21.57=149.4A.2-12 U d=1.17U2cosα=64.35V(1) I d=U d−E R=2.29AI d(有效)=I d=2.29A;(2)I a=1√3I d(有效)=1.32A；(3)波形图参考赵莉华老师编写的《电力电子技术》P732-15 ωL≫R(1) U d=2.34U2cosα,U d=0~220V,不考虑控制裕量即α=0°，解得U2=94V,。
(2) I d=U d R=2204=55A流过晶闸管电流有效值I VT：考虑2倍裕量，晶闸管的额定电流，额定电压为：I VT=�13I d=31.74A,I T(AV)=2×I VT1.57=40.45A,U FM=2√6U2=460V(3)变压器二次电流有效值：I2=�23I d=44.90A(4)变压器二次侧容量：S2=3U2I2=12.66K∙VA2-21 联立U d=1.17U2cosα−3X B I d2π, I d=U d−E R;解得：U d=94.63V, I d=44.63A. cosα−cos(α+γ)=2X B√6U2I d,γ=11.23°2-22(1) U d=2.34U2cosα=257.4V;I d=U d−E R=57.4A;(2) 联立U d=2.34U2cosα−3X B I dπ, I d=U d−E R；解得：U d=244.2V, I d=44.2A.cosα−cos(α+γ)=2X B√6U2I d,γ=3.3°2-24 i =�0 0<ωωωω<π3,π<ωωωω<4ππ/3 10sin ωt π3<ωωωω<ππ,4π3<ωωωω<2ππ (1) a 3=1π∫icos3ωtd(ωt)2π0,b 3=1π∫isin3ωtd(ωt)2π0 (2) a 5=1π∫icos5ωtd(ωt)2π0,b 3=1π∫isin5ωtd(ωt)2π0 (3) a 7=1π∫icos7ωtd(ωt)2π0,b 3=1π∫isin7ωtd(ωt)2π0 (4) 将(1)式分别带入(2),(3),(4)式，分别求出：a 3=154π , b 3=−15√34π; a 5=154π , b 5=5√34π; a 7=−158π , b 7=5√38π; c n =�n 2+n 2(n=1,2,3⋯),带入以上数据得C 3=2.39,C 5=1.38,C 7=0.69;I n =c n /√2;带入已知数据得：I 3=1.69A,I 5=0.98A,I 7=0.49A. 2-27 U d =0.9U 2cos (π−β)−∆U d ,∆U d =2X B I d /π,I d =(U d −E)/R ； α=π−β,cos α−cos (α+γ)=√2I d X B /U 2. 通过上式求解：(1) 如果选择E=-99V ，则结果为：U d =-49.91V,I d =49.09A,γ=7.5°.(2) 如果选择E=99V ，则结果为：U d =-31.91V,I d =-130.91A,γ=−17.8°. 2-28 U d =2.34U 2cos (π−β)−∆U d ,∆U d =3X B I d /π,I d =(U d −E)/R ； α=π−β,cos α−cos (α+γ)=2I d X B /√6U 2.P =|E M I d |−I d 2R (1) 如果选择E=-400V ，则结果为：U d =-290.3V,I d =109.7A,γ=8.9°,P=31.9KW(2) 如果选择E=400V ，则结果为：U d =-105.7V,I d =-505.7A,γ=−35.1°,P=-53.5KW. 备注：由于个人计算习惯不同，得出的结果稍有偏差，重点注意计算方法。
电力电子技术课后答案
电力电子课后答案 第二章2.2 使晶闸管导通的条件是什么？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： 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；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。
2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。
题图2.1 晶闸管导电波形解： a) 1d I=41sin()(1)0.27222m m m I I t I ππωππ=+≈⎰ 1I0.48m I =≈ 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I ===b) 2d I=41sin ()(1)0.5422m m m I I td wt I ππϖ=+=∏⎰2I0.67m I =≈ 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I ===c) 3d I =2011()24m m I d t I πωπ=⎰3I12m I =333/0.5/0.252f d m m K I I I I ===2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通过的平均电流和应的电流最大值各为多少? 解：由上题计算结果知：（额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A ） a)()111.57 1.57*10058.8()1.5 1.5*1.78T AV d f I I A K ===11/58.8/0.27217.78()m d f I I K A ===b)()221.57 1.57*10084.4()1.5 1.5*1.24T AV d f I I A K ===222/84.4/0.54156.30()m d f I I K A ===c)()331.57 1.57*10052.3()1.5 1.5*2T AV d f I I A K ===323/52.3/0.25209.2()m d f I I K A ===2.5.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。
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第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答 2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为5Ω,电感为0.2H ，电源电压2U 为220V ，直流平均电流为10A ，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。
解：由直流输出电压平均值d U 的关系式：2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ，故得：A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为：0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以，晶闸管的电流有效值求得， ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=παπ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，晶闸管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量，续流二极管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解：因为单相双半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。
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2VT 为例。
当1VT 导通时，晶闸管2VT 通过1VT 与2个变压器二次绕组并联，所以2VT 承受的最大电压为222U 。
（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相同时，对于电阻负载：（α~0）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（πα~）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与电源电压2u 相等；(παπ+~)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(παπ2~+)期间，单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、3VT 导通，输出电压等于2u -。
对于电感负载：（απα+~）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与电源电压2u 相等；（απαπ++2~）期间，单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、3VT 导通，输出波形等于2u -。
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，电阻性负载，V U 2202=，Ω=2L R ， 30=α，试计算(1) 输出电压d U 和输出电流d I ；(2) 晶闸管额定电压和额定电流。
解：（1）输出电压平均值为：V U U d 7.184230cos 12209.02cos 19.02=+⨯⨯=+=α 输出电流为：A R U I L d d 35.9227.184=== （2）晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U ，考虑2~3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为()V U U M TN 933~6223~2==晶闸管流过的电流为负载电流的一半，A R U I T 76242sin 2=-+=παππα 考虑1.5~2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：A I I T AV T 96~7357.1)2~5.1()(== 2-4单相桥式全控整流电路，V U 1002=，负载中Ω=2L R ，L 值极大，反电势E=60V ，当α=30°时，求：（1）画出d d i u ,和2i 的波形；（2）整流输出平均电压d U 、电流d I 及变压器二次侧电流有效值2I ；（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：(1),,dd iu和2i的波形如下图：（2）输出平均电压d U，电流d I，变压器二次电流有效值2I分别为()VUU d97.7730cos1009.0cos9.02=⨯⨯==αAREUI dd99.826097.77=-=-=()AII d99.82==（3）晶闸管承受的最大反向电压为：)(4.141210022AU==考虑2~3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为：)(424~2834.141)3~2(VU TN=⨯=流过晶闸管的电流有效值为：)(34.62Id AI T==考虑1.5~2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：())(08.8~06.657.1/34.6)2~5.1(A I AT T =⨯=2-5 单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压0~100V 连续可调，30V 以上要求负载电流达到20A 。
采用由220V 变压器降压供电，最小控制角 30min =α.试求：（1）交流侧电流有效值；（2）选择晶闸管电压、电流定额。
解：（1）交流侧输出电压有效值为：()21sin d U td t παωωπ=⎰=21cos 0.92U α+ min α=30°，此时输出电压最大，代入上式得到：100230cos 19.02cos 19.022=+=+=U U U d α 得，2U =119Vd U =30~100V 变化时，d I =20A ，由于在30V 时，导通角小，因此此时的电流有效值最大，此时R =1.5Ω，触发角为302cos 11199.02cos 19.02=+⨯⨯=+=ααU U d 116=α交流侧电流有效值为：A R U I 382sin 2122=-+=παπαπ （2）晶闸管承受的最大正反向电压的最大值为22U ，考虑2~3倍的安全裕量，晶闸管电压定额为：V U U TN )424~8.282(2)3~2(2==晶闸管电流是输出电流的二分之一，考虑1.5~2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电流为：A I I I T AV T 34~26257.1)2~5.1(57.1)2~5.1(2)(=== 2-6 在单相桥式全控整流电路中，若有一晶闸管因为过流烧毁断路，画出此时输出电压波形。
如果有一晶闸管因为过流烧成短路，结果又会怎样？解：假设1VT 因为过流烧毁断路，则整流电压u d 波形与单相半波整流电路的波形一样，相位差180度。
假设1VT 因过流而短路，则当晶闸管2VT 导通时，将发生电源相间短路，使得2VT 也可能因为过流而烧毁。
如果2VT 因为过流烧毁断路，则整流电压u d 波形如上图所示，相位差180度；如果2VT 因为过流烧毁而短路，则会引起变压器和电源过流。
2-7单相桥式全控整流电路中给电阻性负载供电和给反电势负载蓄电池供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选得大一些？为什么？答：反电势负载蓄电池时晶闸管额定电流应该大一些。
因为在反电动势负载时，晶闸管导通角变小，波形系数变大，负载电流平均值相同的情况下，有效值电流变大，故要求晶闸管的额定电流比较大。
2-8三相半波整流电路中，如果U 相电压消失，试画出在电阻性负载与电感性负载下的整流电压波形解 假设α=0，当负载为电阻时，d U 的波形如下：当负载为电感时，d U 的波形如下：2-9三相半波可控整流电路，电阻性负载。
已知Ω==20,2202L R V U ，当α=90°时，试计算d d I U ,并画出d d T u i u ,,1波形。
解：由输出电压平均值的关系式可求得：()[]()[]V U U d 25.7426cos 1220675.06cos 1675.02=++⨯⨯=++=ππαπ 输出电流平均值为：A R U I L d d 7125.32025.74=== 2-10 三相半波整流电路，已知Ω==5.0,1102L R V U ，大电感负载，当α=45°时，试计算d d I U ,并画出d d T u i u ,,1波形。
如果在负载端并接续流二极管，试计算流过晶闸管的电流平均值dT I 、有效值T I 和续流二极管的电流平均值dDR I 、有效值DR I 。
解：由输出电压平均值的关系式可求得：V U U d 9145cos 11017.1cos 17.12=⨯⨯== α输出电流平均值为：A R U I L d d 1825.091=== 并接续流二极管时，输出电压平均值为:V U U d 47.93)]6cos(1[675.02=++=πα输出电流平均值为：A R U I L d d 94.1865.047.93=== 晶闸管的电流平均值为：A I I d dT 5.5421232=⨯-=πππ 有效值为：A I I d T 96.10021232=⨯-=πππ 续流二极管的电流平均值为：A I I d dDR 37.233212=⨯=ππ续流二极管电流有效值为：A I I d DR 1.663212=⨯=ππ2.11 三相半波整流电路，电感性负载，,,2∞=Ω=L R 调节α达到维持d I 为恒值250A ，已知,08.0Ω=B X 供电电压经常在1~1.152U 范围内变化，求：α和2U 的变化范围;解：由题可知：三相半波整流电路，250223cos 1.172d ⨯=⨯=-=R I I X U U d d B πα U 2cos α=435.5为定值，cos α∈（0，1）所以α=0°时，2U 值为435.5，取2U 为440V ，则2U 的变化范围为440~506V ,2U =440V 时，得到α=8.2°当电压波动到1.152U =506V 时，得到α=30.6°2.12 三相半波整流电路，反电势电感性负载，V U 1002=，Ω=1R ，∞=L ，，︒=30αV E 50=,求： （1）输出电压d U 和输出电流d I ，晶闸管的额定电压和额定电流，并画出11,T T d i u u 和的波形；（2）当mH L B 1=时，输出电压和输出电流，并画出u T d i i u 和1,的波形。
解： （1）221.17cos 1.17cos30101.34d U U U α==︒=V51.32d d U E I A R-== 晶闸管的额定电压：V U U N )735~490(6)3~2(2== 晶闸管的电流有效值：A I I dT 63.293==晶闸管的额定电流： A I I T AV T 75.37~39.28)2~5.1(57.1)(=⨯=（2）考虑B L 时，有：21.17cos 32d dB dd dM d U U U X I U U E I R απ=-∆∆=-=三式联立求解得到：294.6344.63cos cos()6d d B dU VI AU ααγ==-+=即得出：()cos 300.752γ︒+=换流重叠角11.28γ=︒2.13 三相半波共阴极接法与共阳极接法，u, v 两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，他们在相位上相差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，两相之间换相的自然换相点不在同一点上。