电力电子期末复习材料.docx

根据通态平均电流/F （“）的定义，当电流的峰值为人时

有效值与平均值的比值称为波形系数Kf K 厂宀諾“・57

^F （AV ） 2

例如，对于一只额定电流/F （AV ）二100A 的电力二极

管, 允许通过的电流有效值为157A

例：通过电力二极管的实际波形如右

图，求此波形的电流平均值Id,电流 有

效值la,波形系数Kf 。当不考虑安 全裕

量时，求选择二极管的定额电流

；Ip sin cotd(ol)-

2兀 2.22 _ 4 _ 2^- A/ 如果选用电流定额为100A 的电力二极管

■ 么实际允许的平均电流是多少？

hfAV)= 7

V

根据电流有效值相等的原则计算规

定波形下通过的平均电流

(厶『sin

dX )2rf(dr)=

F (仍一 K f 1.57 3.58

已知：图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电 流波形，波形的电流最大值为/加试计算该波形的 电流平均值4和电流有效值"以及其波形系数。

5

I m

sin a )td (6)t) = 0.24/w 2兀

电流有效值:

波形系数:

(/ zw sin d@t) - 0.46? 0A6I m

0・2% = 1.92

上题中，若取安全裕量为2,问额定电流为100A 的晶闸

管,其允许通过的电流平均值是多少？这时,相应的电流最

大值是多少?

解:100 A 的晶闸管允许通过的电流平均值为:

1.57x100 2x1.92

=41(A) 解:电流平均值为:

Id\= 1 1 =

电流最大值为:

0.24

41

024

=171(A)

把-个晶闸管与灯泡串联,加上交流电氐如图

1・37所示

问:

(1)开关S 闭合前疝泡亮不亮？不亮

(3)开关S 闭合-段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么?

•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

点才使得它具有耐高电压和大电流的能力。

答：

•电力二极管的垂直导电结构使得硅片中通过电流的有 效面积增大，可以显著提高二极管的通流能力。

•电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也 称为漂移区。因此，电力二极管的结构也称为P 亠N 结 构。由于掺杂浓底低，低掺杂浓度就可以承受很高的 电压而不致被击穿，因此低掺杂N 区越厚，电方二极 管能够承受的反向电压就越高。 •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，(2)开关S 闭合后疝泡亮不

亮？亮 不亮

并在门极施加触发电流(脉冲)。或：".▲/。且”GK>° °

=邑(1—) coL

•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。

•单相半波可控整流电路对电感负载供电，L = 20mH, t/2=100V,求当a=Q°和60。时的负载 电流厶，并画出心与心波形。

•解：a=Q°时，在电源电压“2的正半周期晶闸 管导通时，负载电感工储能，在晶闸管开始导 通时刻，负载电流为零。在电源电压“2的负半 周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继鎂导通。 因此，在电源电压“2的一个周期里，以下方程 均成立：

L —- = sin cot

dt 「

•考虑到初始条件：当曲=0时可解方程得:

•当a =60。时，在"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 U2负半周期480。~300。期间释放，因此在U2— 个周期中60。~300。期间以下微分方程成立：

L =迈sin cot

dt 亠

•考虑初始条件：当wt=GQ°时dd=O 可解方程得:

• 亦/1 八

Zd =— (--cos^O (1 一 cos cot)d(cot)

4iu 2 coL

=22.51(A) "d 与心的波形如下图:

CDL 2

•其平均值为

* - cos 曲）d （曲）

= =11.25（A ）

IcoL

•此时％与id 的波形如下图:

•单相桥式全控整流电路，E = 100V,负载忙 =2H,

厶值人= •②求整流输出平均电压$、电流厶，变压器二次电 流有效值爲；

•③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电

d

R

极大，当a = 30。时，要求：详•①画出4、i&、和2：的波形；

流。

•解：①4、石、和£的波形如下图:

②输出平均电压4、电流厶，变压器二次电流有效I值爲分别为

4=0.9 % cosa=0. 9xl00xcos30° = 77. 97 (V)

I d=l/d /R=71. 97/2=38. 99 (A)

I2=I d =38.99 (A)

③晶闸管承受的最大反向电压为:

仏=100 = 141. 4 (V)

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：

%= (2~3) x 141.4=283^424 (V)

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。