晶闸管习题课
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。
电力电子技术第五版习题答案
电力电子技术第五版课后习题答案第二章 电力电子器件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。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图2-27 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 m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m5. 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=78.5第三章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，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。
晶闸管相关练习题
晶闸管相关练习题
晶闸管是一种常用的电子器件，广泛应用于电力电子控制领域。
为了帮助大家更好地掌握晶闸管的操作和特性，以下是一些晶闸管相关练习题，供大家练习和巩固知识。
题目一：晶闸管的基本特性
1. 什么是晶闸管？它的主要结构是什么？
2. 晶闸管的工作原理是什么？
3. 晶闸管的常见用途有哪些？
题目二：晶闸管的控制
1. 晶闸管的触发方式有哪些？请分别介绍。
2. 画出晶闸管的典型触发电路，并解释其工作原理。
3. 晶闸管的关断方式有哪些？请分别介绍。
题目三：晶闸管的保护和应用
1. 晶闸管的过电流保护方法有哪些？
2. 晶闸管的过压保护方法有哪些？
3. 晶闸管在电机控制中的应用有哪些？请举例说明。
题目四：晶闸管的特性参数
1. 什么是晶闸管的导通压降和关断压降？它们分别有什么特点？
2. 什么是晶闸管的阻断能力？
3. 什么是晶闸管的恢复时间和导通延迟时间？它们对晶闸管性能有何影响？
题目五：晶闸管的常见故障和排除方法
1. 晶闸管的常见故障有哪些？请分别介绍。
2. 当晶闸管出现故障时，我们应该如何判断和排除问题？
3. 晶闸管故障的预防措施有哪些？
题目六：晶闸管的逆变电路
1. 什么是逆变电路？它有什么常见的应用？
2. 画出晶闸管逆变电路的典型示意图，并解释其工作原理。
3. 晶闸管逆变电路的控制方法有哪些？
以上是一些晶闸管相关的练习题，希望能够帮助大家更好地理解和掌握晶闸管的知识。
通过不断练习和学习，我们可以在电力电子控制领域中更加熟练地应用晶闸管，为实际工程带来更多的便利与效益。
祝大家在晶闸管的学习中取得好成绩！。
电力电子技术及应用习题含答案
电力电子技术及应用习题含答案1、逆导晶闸管是将二极管与晶闸管( )在同一管芯上的功率集成器件。
A、串联B、并联C、不确定D、反并联答案：D2、带电感性负载的单相交流调压电路，当α=φ时，电流导通角θ=180°，正负半周电流处于（）状态。
A、临界连续B、断续C、关断D、连续答案：A3、以下哪项不是晶闸管的电压定额(____)。
A、断态重复峰值电压B、反向重复峰值电压C、通态平均电压D、门极触发电流答案：D4、电力场效应管（MOSFET）主要采用何种结构形式？(____)。
A、P沟道耗尽型B、P沟道增强型C、N沟道耗尽型D、N沟道增强型答案：D5、调光灯电路中，决定灯泡能否点亮的关键是(____)。
A、三极管B、晶闸管C、续流二极管D、单结晶体管答案：B6、若测得晶闸管的UDRM为835V,URRM为976V，则额定电压应定义为(____)。
A、750VB、800VC、680VD、875V答案：B7、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于（）负载。
A、电感性B、电阻性C、电容性D、反电动势答案：D8、双向晶闸管的结构有螺栓式和(____)。
A、绝缘式B、螺管式C、平板式D、方管式答案：C9、电阻性负载的特点是(____)。
A、电压允许突变，电流不允许突变B、电流允许突变，电压不允许突变C、电压和电流均允许突变D、电压和电流均不允许突变答案：C10、电力MOSFET的通态电阻具有（）温度系数。
A、正B、负C、零D、稳定答案：A11、将三相桥式全控整流电路中共阳极组的三只晶闸管换成三只二极管，就构成（）。
A、三相半波可控整流电路B、双反星形可控整流电路C、三相桥式半控整流电路D、十二脉波可控整流电路答案：C12、带电感性负载的单相交流调压电路，晶闸管的导通角θ不仅与控制角α有关，而且与(____)有关。
A、导通角θB、控制角αC、功率因数角φD、停止导电角δ答案：C13、型号为KS100-8的元件表示（）。
电力电子习题第1章
第一章 电力半导体器件习题与思考题解1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。
门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。
导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。
其方法有二：１）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。
1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。
对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为()mA IV2105001003=⨯=因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。
可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。
对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=⨯=≈U Ud（Ｖ）平均电流9.91099===R U d VAR I (A) 波形系数57.1≈=VARVfI I K所以， ＩＶ＝K f 。
ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V <I VE ，所以，电流指标合理。
但电路中晶闸管Ｖ可能承受的最大正反向峰值电压为31122022≈⨯===U U URm Fm(V)>300(V)所以，图(b)不满足电压指标，不合理。
机电传动控制课后习题答案
10.1晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流决定于什么？晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么？阻断后它所承受的电压决定于什么？晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。
（2）晶闸管的阳极和控制极通时加正相电压市晶闸管才能导通.导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定.晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态.阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.10.2晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？晶闸管不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的PN节上.整个晶闸管不会有放大作用.10.3试画出题10.3图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.4 如题4如题10.4图所示，试问：①在开关S闭合前灯泡亮不亮？为什么？②在开关S闭合后灯泡亮不亮？为什么？③再把开关S断开后灯泡亮不亮？为什么？①在开关S闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通.②在开关S闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通.③再把开关S断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了.10.5如题10.5图所示，若在t1时刻合上开关S，在t2时刻断开S，试画出负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.6晶闸管的主要参数有哪些？晶闸管的主要参数有①断态重复峰值电压U DRE:在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小100V.①反向重复峰值电压U RRM:在控制极断路时,可以重复加在晶闸官元件上的反向峰值电压.②额定通态平均电流(额定正向平均电流)I T.③维持电流I H:在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件导通的最小电流.10.7如何用万用表粗测晶闸管的好坏？良好的晶闸管,其阳极A与阴极K之间应为高阻态.所以,当万用表测试A-K间的电阻时,无论电表如何接都会为高阻态,而G-K间的逆向电阻比顺向电阻大.表明晶闸管性能良好. 10.8晶闸管的控制角和导通角是何含义？晶闸管的控制角是晶闸官元件承受正向电压起始到触发脉冲的作用点之间的点角度.导通角是晶闸管在一周期时间内导通得电角度.10.9有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压U2=220V ,负载电阻R L=10 Ω,试求输出电压平均值U d的调节范围,当α=π/3，输出电压平均值U d和电流平均值I d 为多少？并选晶闸管.U d=1/2π∫απ√2sinwtd(wt)=0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220(1+1)/2=99V输出电压平均值U d的调节范围0-99V当α=π/3时U d= 0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220*（1+0.866）/2=92.4V输出电压平均值U d=92.4V电流平均值I d= U d/R L=92.4/10=9.24A10.10续流二极管有何作用？为什么？若不注意把它的极性接反了会产生什么后果？续流二极管作用是提高电感负载时的单相半波电路整流输出的平均电压。
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：
电力电子技术_习题集(含答案)
《电力电子技术》课程习题集一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个2.电力二极管内部有（）个PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个3.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。
A、一个B、两个C、三个D、四个4.比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR5.下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、SR6.比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、IGBT7.下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR8.压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护10.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。
A、有效值B、最大值C、平均值D、最小值11.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。
A、愈大B、愈小C、不变D、为零12.快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护13.当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相( )。
A、串联B、并联C、串并联14.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( )。
A、导通状态B、关断状态C、饱和状态D、不定15.当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 ( )。
A、串联B、并联C、串并联16.晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（）负载。
A、电阻性B、电感性C、反电动势D、不定17.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。
A、不变B、增大C、减小D、不定18.三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（）。
(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。
(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。
电力电子技术_习题集(含答案)
《电力电子技术》课程习题集一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个2.电力二极管内部有（）个PN结。
A、一个B、二个C、三个D、四个3.双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。
A、一个B、两个C、三个D、四个4.比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR5.下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、SR6.比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、IGBT7.下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。
A、GTOB、GTRC、MOSFETD、SR8.压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护9.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护10.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。
A、有效值B、最大值C、平均值D、最小值11.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。
A、愈大B、愈小C、不变D、为零12.快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A、分流B、降压C、过电压保护D、过电流保护13.当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相( )。
A、串联B、并联C、串并联14.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( )。
A、导通状态B、关断状态C、饱和状态D、不定15.当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 ( )。
A、串联B、并联C、串并联16.晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（）负载。
A、电阻性B、电感性C、反电动势D、不定17.晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。
A、不变B、增大C、减小D、不定18.三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（）。
电力电子技术-晶体管电路习题课(课堂讲课)
优质教资
15
题二
• 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%， 输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频 率为150kHz，电感电流连续。 其他问题： 电感磁芯工作在什么状态？应选用何种材 料磁芯？ 功率管的关断缓冲电路？
优质教资
16
i1min
优质教资
L1
L
N12 N1 N2 2
i1max
i2max
i2min
18 t
i1
UiTON L1
i2
U0
Ui L
TOFF
i1max×N1=i2max×(N1+N2) i1min×N1=i2min×(N1+N2)
i1 N1 N 2
i 2
N1
L1
L
N12 N1 N2 2
iL
输出功率：24V*60A=1440W
平均输入功率：60V*26.28A=1576.8W
优质教资
30
题 9-7
推挽电路输出接桥式整流成为一个DC/DC变换器， 电源电压为60V，如要求输出为24V，负载电 阻为0.4欧，晶体管和二极管通态压降分别为 1.2V和1V，匝比n=N2/N1=0.5。忽略变压器损 耗和其他非理想因素
令磁复位时间为 TR，稳态时一个周期磁通复位，则：
ON
Ui
D T N1
OF
Ui TR N3
，则： TR
N3 N1
D T
，
又： TR (1 D)T 故： D N1 0.5
N1 N 3
+ D2 N3
Ui
优_质教资
N1 Q
D1 N2 D3
晶闸管习题课
其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是 大容量的快速器件。
SITH一般也是正常导通型，但也有正常关断型。此外， 电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。
2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT
IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor） ——GCT（Gate-Commutated Thyristor）
在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高 频感应加热等领域获得应用。
缺点：
栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通 型器件，使用不太方便。
通态电阻较大，通态损耗也大，因而还未在大多数电力 电子设备中得到广泛应用。
2.5.3 静电感应晶闸管SITH
SITH（Static Induction Thyristor）——场控 晶闸管（Field Controlled Thyristor—FCT）
2.5. 6 功率模块与功率集成电路
发展现状
功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之间的绝缘问 题以及温升和散热的处理。 以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合。 智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难点,最近几 年获得了迅速发展。 功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化 的理想接口。
20世纪90年代后期出现，结合了IGBT与GTO的优点， 容量与GTO相当，开关速度快10倍。
可省去GTO复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。
目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取 代GTO在大功率场合的位置。
2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
■硅的禁带宽度为1.12电子伏特（eV），而宽禁带半导体 材料是指禁带宽度在3.0电子伏特左右及以上的半导体材 料，典型的是碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石等 材料。
2.1.2晶闸管 教师习题20190306
教师习题20190306一、填空题1、晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（SCR），1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品，1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，晶闸管20世纪80年代以来，开始被性能更好的（全控型）全控型器件取代。
2、能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——（普通晶闸管），广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）3、晶闸管的结构外形有（螺栓型）和（平板型）两种封装，引出阳极A、阴极K 和门极（控制端）G三个联接端，对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便，平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
二、简答题1、为什么说SCR是一种电流控制型的电力电子器件：晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(U<0)，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；AK>0，承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通(即UAK >0才能开通)；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只IGK能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值(维持电流)以下。
从这个角度可以看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件三、名词解释：晶闸管开通过程1、延迟时间t：门极电流阶跃时刻开始到阳极电流上升到稳态值的10%的时间d2、上升时间t r ：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间3、开通时间t gt ：以上两者之和， t gt =t d + t r 普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5μs ，上升时间为0.5~3μs关断过程4、反向阻断恢复时间t rr ：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至近于零的时间5、正向阻断恢复时间t gr ：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时间在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作6、关断时间t q ：t rr 与t gr 之和，即 t q =t rr +t gr普通晶闸管的关断时间约几百微秒，这是设计反向电压设计时间的依据四、看图分析（一）、看教材图2--3分析1、当SCR 的阳极和阴极电压， 时，无论门极G 是否有电流， SCR 始终处于关断状态； 当 时，只要门极没有电流 ，SCR 仍然处于关断状态； 说明SCR 没有门极电流触发时，具有正向阻断能力；当满足，条件时可以导通。
电力电子第二章课后习题
第2章 电力电子器件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）。
或者U AK >0且U GK >03. 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，即I A ＞I H 。
关断条件：①去掉阳极所加的正向电压，或给阳极施加反向电压；②设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下，即I A ＜I H 。
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=Im 2717.0)122(2Im )()(sin Im 214≈+=⎰∏∏πωπt d t ω I 1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈+=⎰∏∏ππwt d t ω b) I d2=Im 5434.0)122(Im )(sin Im 14=+=⎰∏∏πωπwt d t I 2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈+=⎰∏∏ππwt d t ω c) I d3=⎰∏=20Im 41)(Im 21t d ωπ I 3=Im 21)(Im 21202=⎰∏t d ωπ5. 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≈≈I A, I d1≈0.2717Im1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I ≈≈I d2A 56.1262Im 5434.0≈≈ c) I m3=2I=314 I d3=5.783Im 41= 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，121=+αα是器件临界导通的条件。
《电力电子变流技术》课后习题及答案
《电力电子变流技术》课后习题及答案第一章 晶闸管1、使晶闸管导通的条件是什么？答：晶闸管承受正向阳极电压，且门极与阴极间也承受正向电压时才能正常导通。
2、单相正弦交流电源，电压有效值为220V ，晶闸管和负载电阻串联，试计算晶闸管实际承受的正反向电压最高是多少？考虑晶闸管的安全裕量，其额定电压应如何选择？ 答：晶闸管实际承受正向电压的最高值为：2×220=312V ，承受反向电压的最高值为： 2×220=312V 。
考虑晶闸管的安全裕量，其额定电压为：（2~3）2×220=624~936V第二章 单相可控整流电路 1、具有续流二极管的单相半波晶闸管整流电路，对发电机励磁组供电。
绕组的电阻为5Ω，电感为0.2H ，励磁直流平均电流为10A ，交流电源为220V ，计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压额定。
答：对于带续流二极管的单相半波电感性负载电路，输出电压平均值计算公式与电阻性负载一致。
已知励磁绕组直流平均电流d I =10A ，根据公式RU I d d =，可得： V U d 50= 再利用公式2cos 145.02a U U d +=，可得 00101.0991999910022045.022045.010045.045.02cos 22≈==-=⨯⨯-=-=U U U a d 求得：090≈a则：0009090180=-=-=απθT00027090180=+=+=απθD由于Ω=Ω⨯⨯⨯==8.622.05014.322d d fL L πω，所以为大电感负载，各电量分别计算如下：晶闸管的平均值电流：A A I I d dT 5.2103609018036018000000=⨯-=⨯-=α 晶闸管的有效值电流：A A I I d T 5102136018000=⨯=⨯-=α 续流二极管的平均值电流：A A I I d dD 5.7104336090180000=⨯=⨯+= 续流二极管的有效值电流：A A A I D 6.810231036090180000=⨯=⨯+= 晶闸管的额定电压为：V V U Tn 936~6242202)3~2(=⨯=2、上述电路中，当00=α和045=α时，试计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值。
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1）快速晶闸管（Fast Switching Thyristor—— FST)
有快速晶闸管和高频晶闸管。 开关时间以及du/dt和di/dt耐量都有明显改善。 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10s左右。 高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。 由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。
部分课后习题解答
解:c)
Id3
1 2
2 0
1 Im d (t ) Im 4
1 Im d (t ) Im 2
2
1 I3 2
2 0
部分课后习题解答
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IT=157A,由上题计算结果知
U
a)
b)
不用平均值而用有效值 来表示其额定电流值。
图2-10 双向晶闸管的电气 图形符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2.3.4 晶闸管的派生器件
3) 逆 导 晶 闸 管 （ Reverse Conducting Thyristor——RCT） I
将晶闸管反并联一 个二极管制作在同 一管芯上的功率集 成器件。 具有正向压降小、 关断时间短、高温 特性好、额定结温 高等优点。
高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。
一个MCT器件由数以万计的MCT元组成。 每个元的组成为：一个PNPN晶闸管，一个控制该晶闸 管 开 通 的 MOSFET ， 和 一 个 控 制 该 晶 闸 管 关 断 的 MOSFET。 其关键技术问题没有大的突破，电压和电流容量都远未 达到预期的数值，未能投入实际应用。
2.5.2 静电感应晶体管SIT
SIT（Static Induction Transistor）——结型场效 应晶体管
多子导电的器件，工作频率与电力MOSFET相当，甚 至更高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合。
在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高 频感应加热等领域获得应用。
缺点：
习题
d
部分课后习题解答
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。
部分课后习题解答
解:a)
1 I d1 2
Im 2 4 Imsin(t ) 2 ( 2 1) 0.2717Im
习题
习题
习题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题
• 2.11某晶闸管型号规格为KP200-8D，试 问型号规格代表什么意义? • 解：KP代表普通型晶闸管，200代表其 晶闸管的额定电流为200A，8代表晶闸管 的正反向峰值电压为800V，D代表通态 平均压降为 0.6V UT 0.7V 。
习题
• 2.12如图题2.12所示，试画出负载Rd上 的电压波形(不考虑管子的导通压降)。
习题
• 2.8型号为KP100-3，维持电流IH=4mA的晶闸 管，使用在图题2.8所示电路中是否合理，为什 么?(暂不考虑电压电流裕量)
•
•
图题2.8
习题
答：（a）因为 I A 所以不合理。 (b) 因为
100V 2mA I H 50 K
IA
200V 20 A 10
,
习题
• 2.6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。 • 2.7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。
2.3.4 晶闸管的派生器件
2）双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC 或Bidirectional triode thyristor）
可认为是一对反并联联 接的普通晶闸管的集成。 有两个主电极T1和T2， 一个门极G。 在第Ｉ和第III象限有对 称的伏安特性。
G I T1
IG = 0 O T2
2.5. 6 功率模块与功率集成电路
发展现状
功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之间的绝缘问
题以及温升和散热的处理。 以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合。 智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难点,最近几 年获得了迅速发展。
功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化
的理想接口。
本章小结
■电力电子器件的现状和发展趋势 ◆20世纪90年代中期以来，逐渐形成了小功率
（10kW以下）场合以电力MOSFET为主，中、大 功率场合以IGBT为主的压倒性局面，在10MVA以 上或者数千伏以上的应用场合，如果不需要自关 断能力，那么晶闸管仍然是目前的首选器件 。 ◆电力MOSFET和IGBT中的技术创新仍然在继 续，IGBT还在不断夺取传统上属于晶闸管的应用 领域 。 ◆宽禁带半导体材料由于其各方面性能都优于 硅材料，因而是很有前景的电力半导体材料 。
2.5.6 功率模块与功率集成电路
实际应用电路
高压集成电路（High Voltage IC——HVIC）一般指横 向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC）一般 指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 智能功率模块（Intelligent Power Module——IPM） 则专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片 集成，也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。
——GCT（Gate-Commutated Thyristor）
20世纪90年代后期出现，结合了IGBT与GTO的优点， 容量与GTO相当，开关速度快10倍。 可省去GTO复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。 目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取 代GTO在大功率场合的位置。
2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
2.5.6 功率模块与功率集成电路
基本概念
20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件 封装在一个模块中，称为功率模块。 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简 化对保护和缓冲电路的要求。 将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等 信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路 （Power Integrated Circuit——PIC）。
本章小结
主要内容
全面介绍各种主要电 力电子器件的基本结 构、工作原理、基本 特性和主要参数等。
电力电子器件类型归纳 单极型：电力MOSFET 和SIT 双极型：电力二极管、 晶闸管、GTO、GTR和 SITH
复合型：IGBT和MCT
图 电力电子器件分类“树”
本章小结
电压驱动型：单极型器件和复合型器件，双 极型器件中的SITH
A 强 G K O U AK 光强度 弱
a)
b)
图2-12 光控晶闸管的电气 图形符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT
MCT（MOS Controlled Thyristor）——MOSFET 与晶闸管的复合
MCT结合了二者的优点：
承受极高di/dt和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。
SITH是两种载流子导电的双极型器件，具有电导调制效 应，通态压降低、通流能力强。 其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是 大容量的快速器件。 SITH一般也是正常导通型，但也有正常关断型。此外， 电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。
2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT
IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor）
KP100的电流额定值为100Ａ，裕量达５倍，太大了。 （c）因为
150V IA 150 A 1
大于额定值，所以不合理。
习题
• 2.9 图题2.9中实线部分表示流过晶闸管的 电流波形，其最大值均为Im，试计算各 图的电流平均值．电流有效值和波形系 数。如不考虑安全裕量，问额定电流 100A的晶闸管允许流过的平均电流分别 是多少?
答：晶闸管的关断条件是：只需将流过晶闸管的电流减小到 其维持电流以下 阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗 其两端电压大小由电源电压UA决定。
习题
• 2.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？ ◆阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 ◆阳极电压上升率du/dt过高 ◆结温较高 • 2.5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t q t rr t gr。
■硅的禁带宽度为1.12电子伏特（eV），而宽禁带半导体 材料是指禁带宽度在3.0电子伏特左右及以上的半导体材 料，典型的是碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石等 材料。 ■基于宽禁带半导体材料（如碳化硅）的电力电子器件将 具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态 电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和 射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级的提高。 ■宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼和制造 以及随后的半导体制造工艺的困难。
G K O IG = 0 U
A
a)
b)
图2-11 逆导晶闸管的电气 图形符号和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2.3.4 晶闸管的派生器件