电力电子习题答案五版第六章P161复习过程
电力电子课后部分答案文档
电力电子课后部分答案文档一、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。
9.试列举典型的宽禁带半导体材料.基于这些宽禁带半导体材料的电力电子器件在哪些方面性能优于硅器件？答：典型的是碳化硅、氮化镓、金刚石等材料。
具有比硅宽得多的禁带宽度，宽禁带半导体材料一般都具有比硅高的多的临界雪崩击穿电场强度和载流子饱和飘逸速度的，较高的热导率和相差不大的载流子迁移率，且具有比硅器件高的多的耐受高温电压的能力，低得多的通感电阻，更好的导热性能和热稳定性以及更浅的耐受高温的和射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级的提高。
三、2. 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L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U tiL ωsin 2d d 2d =考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-=-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t LU I=LU ω22=2u d 与i d 的波形如下图：0π2πωtu 20π2πωtu d 0π2πωti d当α＝60°时，在u 2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：t U tiL ωsin 2d d 2d =考虑初始条件：当ωt ＝60?时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-==L U ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图：ωtu di d++ωtωtu 20α++3．单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R ＝2Ω，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。
模拟电路第五版 习题解答 第6章
第六章6.1图P6-1所示，RC 桥式振荡电路中，已知频率为500Hz ，C=0.047μF ，R F 为负温度系数、20k Ω的热敏电阻，试求R 和R1的大小。
解：由于工作频率为500Hz ，所以可选用集成运放LM741。
因提供的热敏电阻为负温度系数，故该电阻应接于R F 的位置。
为了保证起振，要求Ω=<k R R F1021，现取Ω=k .R 861。
根据已知f o 及C ，可求得Ω=⨯⨯⨯π=π=-677610047050021216.C f R o 可取Ω=k .R 86金属膜电阻。
6.2已知RC 振荡电路如图P6.2所示，试求：（1）振荡频率f o =?（2）热敏电阻R t 的冷态阻值，R t 应具有怎样的温度特性？（3）若Rt 分别采用10K Ω和1K Ω固定电阻，试说明输出电压波形的变化。
解：（1）Hz Hz RC f o 9711002.0102.822163=⨯⨯⨯⨯==-ππ（2）R t 应具有正温度系数，R t 冷态电阻Ω=<k R F 521（3）输出波形变化＜3210101110=+=+Ω=Rt R K Rt F 停振 u o=0＞311110111=+=+Ω=Rt R K Rt F u o 为方波6.3 分析图P6.3所示电路，标明二次线圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。
解：(a)同名端标于二次侧线圈的下端MHz Hz Hz LCf o 877.010877.0103301010021216126=⨯=⨯⨯⨯==--ππ(b)同名端标于二次侧线圈的下端MHz Hz Hz f o 52.11052.11010036010036010140216126=⨯=⨯+⨯⨯⨯=--π(c)同名端标于二次侧线圈的下端MHz Hz Hz f o 476.010476.01020010560216126=⨯=⨯⨯⨯=--π6.4 根据自激振荡的相位条件，判断图P6.4所示电路能否产生振荡，在能振荡的电路中求出振荡频率的大小。
电力电子技术王兆安第五版课后习题答案
小
GTR
耐压高，电流大，开关特性好，通流 能力强，饱和压降低
开关速度低，为电流驱动，所需 驱动功率大，驱动电路复杂，存 在二次击穿问题
GTO
电压、电流容量大，适用于大功率场 合，具有电导调制效应，其通流能力 很强
电流关断增益很小，关断时门极 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
2U 2 sin ωt
考虑初始条件：当ωt＝60°时 id＝0 可解方程得：
id =
2U2 ( 1 pdfFactory Pro trial version
其平均值为
∫ Id
=
1 2π
5π 3 π 3
别具有共基极电流增益α1 和α 2 ，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 +α 2 ＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；α1 +α 2 ＜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：
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。
6. 如何防止电力 MOSFET 因静电感应应起的损坏？ 答：电力 MOSFET 的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。MOSFET 的输入电容是低
泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过 ± 20 的击穿电压，所以为防止
MOSFET 因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点： ① 一般在不用时将其三个电极短接； ② 装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地； ③ 电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高 ④ 漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。
《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第6章习题答案
第6章 思考题与习题6.1逆变电路中开关管的工作频率高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器和变压器的体积和质量？答：在逆变电路中提高开关管的开关频率，可以减小滤波器的电感和电容的参数，减小滤波器的体积和质量；在逆变电路中当变压器输入正弦波时fNBS U 44.4 ，显然，频率升高时，可以减小N 和S 的参数，从而减小变压器各绕组的匝数和铁心的尺寸，使变压器的体积减小，重量减轻，。
6.2怎么是软开关和硬开关？怎样才能实现完全无损耗的软件关过程？答：如果开关器件在其端电压不为零时开通则称为硬件通，在其电流不为零时关断则称为硬关断。
硬开通、硬关断统称为硬开关。
在硬开关过程中，开关器件在较高电压下承载有较大电流，故产生很大的开关损耗。
如果在电力电子变换电路中采取一些措施，如改变电路结构和控制策略，使开关器件被施加驱动信号而开通过程中其端电压为零，这种开通称为零电压开通；若使开关器件撤除其驱动信号后的关断过程中其承载的电流为零，这种关断称为零电流关断。
零电压开通和零电流关断是最理想的软开关，其开关过程中无开关损耗。
如果开关器件在开通过程中端电压很小，在关断过程中其电流也很小，这种开关过程的功率损耗不大，称之为软开关。
6.3零开关（即零电压开通和零电流关断）的含义是什么？答：使开关开通前的两端电压为零，则开关导通过程中就不会产生损耗和噪声，这种开通方式为零电压开通；而使开关关断时其电流为零，也不会产生损耗和噪声，称为零电流关断。
6.4软开关电路可以分为哪几类？其典型拓扑分别是什么样的？各有什么特点？ 答：准谐振变换电路、零开关PWM 变换电路和零转换PWM 变换电路。
见教材6.5准谐振型变换器为什么只适宜于变频方式下工作而不宜在恒频PWM 方式下工作？与恒频PWM 变换器相比较，在变频下工作的变换器有哪些缺点？答：对于零电压开通准谐振变换器ZVS QRC ，在一个开关周期s T 中，仅在42~t t 期间电源不输出能量，而这段时间段的长短与 r C 、r L 的谐振周期有关。
电力电子技术 第五版(王兆安刘进军)课后详细答案
《电力电子技术》第五版 机械工业出版社课后习题答案第二章 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。
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I 1、I 2、I 3。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图1-43 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 =2mI π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c)I d3=π21⎰2)(πωt d I m =41I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21I 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≈89.48b)I m2≈6741.0I ≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41 I m3=78.55. 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P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
电力电子技术(王兆安第五版)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，显着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=⎰tdωππ2-5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 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=mI2-6 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。
电力电子学习题及解答
第1章复习题及思考题解答1.电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容是发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，其研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收等问题。
其研究对象是载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器、电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象是半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成的信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
2. 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，则有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国至少可以节省几千万吨的煤，或者可以少兴建千万千瓦以上的发电站。
若采用高频电力变换器对荧光灯供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3～5倍、节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。
电力电子应用技术 第5版答案 第6章 思考题和习题
1.试说明PWM控制的基本原理。
答：脉宽调制（PWM）。
控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。
冲量既指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同。
是指该环节的输出响应波形基本相同。
如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。
根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于π／n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。
可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。
根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。
对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
2.单极性和双极性PWM调制有什么区别？答：单极性调制时，调制波为正弦波电压，载波在正半周时为正向三角波，负半周时为负向三角波。
主电路输出电压正半周为正向SPWM波形，负半周为负向SPWM波形，其瞬时有三种+U d、0V、-U d。
双极性调制时，调制波为正弦波电压，载波为正负三角波。
主电路输出电压正负SPWM波形，其瞬时有+U d、-U d两种。
3.什么是异步调制？什么是同步调制？二者各有何特点？分段同步调制有什么优点?答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
电力电子习题答案五版第六章P161复习过程
第六章P1611. 调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。
解:α=O 时的输出电压最大,为U 0max =101)sin 2(1U t U =⎰∏ωπ此时负载电流最大,为 I 0max =RU R U 1max 0=因此最大输出功率为P max =U omax I omax =RU 21输出功率为最大输出功率的80%时,有:P= U o I o =RU 20=80%RU 21此时, U o =18.0U又由U o =U 1παππα-+22sin解得︒=54.60α同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: U o =U 15.0又由U o = U 1παππα-+22sin︒=90α2. 一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。
试求①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当α=π/2时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数。
解: ① ωL=2π×50×2×10-3=0.628ΩR=0.5Ω,47.51ο==RLarctgωϕ开通角α的变化范围51.47°≤α≤180° ②负载电流的最大有效值发生在ϕα=时, 负载电流是正弦波()A L RU I 06.274220628.05.0222210=+=+=ω③ P max = I o 2R=37.55KW 62.0cos 01max====ϕλI U P S P ④ 已知︒=90α，47.51ο=ϕ，根据图4-4得I VTNI VT =I VTNZU 12， I 0= 2I VT已知︒=90α，47.51ο=ϕ，根据图4-3得θP= I o 2R ， S= U 1 I o ，SP=λ=0.39593. 交流调压电路和交流调功电路有什么区别?二者各运用于什么样的负载?为什么? 答:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同,二者的区别在于控制方式不同。
《电路原理》第五版习题解答_邱关源_罗先觉(第六章)
应用KVL和电感的VCR得：
( t >0 ) R + us（t）
i
Ri uL uS (t )
di uL L dt
uL
–
L
d压为变量：
du S (t ) R du L uL L dt dt
R u L dt u L u S (t ) L
duC RC uC 0 dt ( t 0)
这是一个常系数线性一阶齐次微分方程。 其通解为:
uC (t ) Ae
pt
由式:
duC RC uC 0 dt
得到特征方程 :
RCp 1 0
其解为:
1 p － RC
称为特征根(电路的固有频率)。
于是电容电压变为:
uC (t ) Ae
3
4
5
6
e
2
e
3
e
4
e
5
e
6
0.368U 0.135U 0.050U 0.018U 0.007U 0.002U
能量关系
+
电容不断释放能量被电阻吸 收,直到全部消耗完毕.
uC －
C R
设uC(0+)=U0
电容放出能量：
电阻吸收（消耗）能量：
1 2 CU 0 2
t
WR i 2 Rdt
得到以下一阶线性齐次微分方程
L diL iL 0 R dt
这个微分方程其通解为
R t Ke L
iL ( t )
(t 0)
代入初始条件iL(0+)=I0求得
K I 0 i L (0 )
令
L ，则电感电流和电感电压的表达式为 R
(完整版)电力电子技术第6章习题答案
第6章交流—交流变换电路课后复习题及答案第1部分：填空题1.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。
2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为0~180O，随 α 的增大，U o 减小，功率因数λ减小。
3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜ϕ(ϕ=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间越来越短 ,VT2的导通时间越来越长。
4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于支路控制三角形联结方式，TCR的控制角 α 的移相范围为90°~ 180°，线电流中所含谐波的次数为k。
6=±k,2,1,15.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等。
第2部分：简答题1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。
以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。
改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。
2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。
答：交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开，但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的，其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。
而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率，通常也没有明确的控制周期，而只是根据需要控制电路的开通和断开。
电力电子技术课后答案与复习资料
电力电子技术复习资料1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
1.2 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。
若采用高频电力变换器对荧光灯供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3～5倍、可节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案解析
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=⎰tdωππ2-5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 m135.3294767.0≈≈IA, I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I≈≈I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I2-6 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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80%时,有:P= U
Io =
U20=80%RU21
此时, U
=18.0U
又由U
=U1
2sin
解得54.60
同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: U
=U
5.0
又由U
= U1
2sin 90 2. 一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。试求①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当α=π/2时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数。 解: ① ωL=2π×50×2×10-3=0.628Ω R=0.5Ω, 47.51RLarctg 开通角α的变化范围51.47°≤α≤180° ②负载电流的最大有效值发生在时, 负载电流是正弦波 ALRUI06.274220628.05.0222210 ③ Pmax= Io2R=37.55KW 62.0cos01maxIUPSP ④ 已知90，47.51，根据图4-4得IVTN IVT=IVTNZU12， I0= 2IVT 已知90，47.51，根据图4-3得θ P= I
交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软
,也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外,
,也常采用交流调压电路调节变压器一次电
,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同
,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压
2R， S= U1 Io，
P=0.3959
交流调压电路和交流调功电路有什么区别?二者各运用于什么样的负载?为什么?
:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同,二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电
,再断开几个周波,通过改变接通周波数与断开周波
从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。 TSC
TCR只能提供感性的无功功率，但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往
FC），就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。 TSC提
符合大多数无功功率补偿的需要。其提供的无功功率不能连续调节，
单向交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？
,其电压电流值都不太大也不太小,在变压器二次侧只要用二极
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时
,没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
什么是TCR，TSC？它们的基本原理？各有特点？
TCR是晶闸管控制电抗器，TSC是晶闸管投切电容器。
TCR是利用电抗器吸收电网中的无功功率，通过对晶闸管开通角的控制，
P161
调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在=O时输出
功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角。
解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ =O时的输出电压最大,为U
=1
1)sin2(1UtU
此时负载电流最大,为 I
=
URU1max0
因此最大输出功率为P
=Uomax Iomax=
的，均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不同。 单向交交变频电路是将交流电变成不同功率的交流电，通常用于交流电动机传动，两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出交流电。 而直流电动机传动用的是反并联可控整流电路是教交流电变成直流电，两组可控整流电路中哪一组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系，而是由电动机工作状态的需要决定。 6.交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？ 答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出功率就越高。当交交变频电路中采用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2.当电网频率为50HZ时，交交变频电路输出的上限频率为20HZ左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。 7.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：特点：只用一次变流，效率较高，可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。 不足：接线复杂，受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因素较低，输出电流谐波含量大，频率复杂。 用途：500~1000KW的大功率、低转速的交流调速电路，如鼓风机、球磨机等场合。 8三相交交变频电路有哪两种接线方式？有何区别？ 答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种。 区别：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。 而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点不和变频器中性点接在一起，电动机只引三根线即可，但是因其三组单向交交变频器的输出连在一起，其电源线必须隔离，因为三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。 9.在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么