电力电子技术与期末考试复习

课程学习的基本要求及重点难点内容分析

第一章电力电子器件的原理与特性

1、本章学习要求

1.1 电力电子器件概述，要求达到“熟悉”层次。

1）电力电子器件的发展概况及其发展趋势。

2）电力电子器件的分类及其各自的特点。

1.2 功率二极管，要求达到“熟悉”层次。

1）功率二极管的工作原理、基本特性、主要参数和主要类型。

2）功率二极管额定电流的定义。

1.3 晶闸管，要求达到“掌握”层次。

1）晶闸管的结构、工作原理及伏安特性。

2）晶闸管主要参数的定义及其含义。

3）电流波形系数k f的定义及计算方法。

4）晶闸管导通和关断条件

5）能够根据要求选用晶闸管。

1.4 门极可关断晶闸管（GTO），要求达到“熟悉”层次。

1）GTO的工作原理、特点及主要参数。

1.5 功率场效应管，要求达到“熟悉”层次。

1）功率场效应管的特点，基本特性及安全工作区。

1.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT），要求达到“熟悉”层次。

1）IGBT的工作原理、特点、擎住效应及安全工作区。

1.7 新型电力电子器件简介，要求达到“熟悉”层次。

2、本章重点难点分析

有关晶闸管电流计算的问题：

晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件，在进行有关晶闸管的电流计算时，针对实际流过晶闸管的不同电流波形，应根据电流有效值相等的原则选择计算公式，即允许流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流I T对应的电流有效值。

利用公式I = k f×I d = 1.57I T进行晶闸管电流计算时，一般可解决两个方面的问题：一是已知晶闸管的实际工作条件（包括流过的电流波形、幅值等），确定所要选用的晶闸管额定

电流值；二是已知晶闸管的额定电流，根据实际工作情况，计算晶闸管的通流能力。前者属于选用晶闸管的问题，后者属于校核晶闸管的问题。

1）计算与选择晶闸管的额定电流

解决这类问题的方法是：首先从题目的已知条件中，找出实际通过晶闸管的电流波形或有关参数（如电流幅值、触发角等），据此算出通过晶闸管的实际电流有效值I，考虑（1.5~2）倍的安全裕量，算得额定电流为I T = (1.5~2) I /1.57，再根据I T值选择相近电流系列的晶闸管。

2）校核或确定晶闸管的通流能力

解决这类问题的方法是：由已知晶闸管的额定电流，计算出该管子允许通过的电流有效值。根据实际电流波形求出电流波形系数，算得晶闸管允许的实际电流平均值为I d = 1.57I T / k f（未考虑安全裕量时）。

3、本章典型例题分析

例1.1 晶闸管导通和关断的条件是什么？

解：晶闸管导通条件是：1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压；2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。

在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。

例1.2 单相正弦交流电源，其电压有效值为220V，晶闸管和电阻串联相接，试计算晶闸管实际承受的正、反向电压最大值是多少？考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压如何选取？

解：晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值：2202= 311V；考虑2倍安全裕量，则晶闸管额定电压不低于2×311=622V，可取为700V。

4、本章作业

1.1．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？

答：晶闸管导通情况下，随着主回路电源电压的降低，主回路电流降低到某一数值以下时晶闸管就关断了。

1.2．晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小取决于什么？晶闸管关断后，其承受的电压大小取决于什么？

答：晶闸管导通后，流过晶闸管的电流完全由主电路的电源电压和回路电阻所决定。晶闸管关断后，其承受的电压大小取决于电源电压。

1.3．什么信号可用做晶闸管的门极触发信号？

答：处于晶闸管可靠触发区内的触发电压和电流可可用做晶闸管的门极触发信号。

1.4．教材P43：1.3，1.4，1.5，1.6

1.3答：晶闸管导通条件是：1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压；2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。

1.4答：晶闸管导通情况下，只要仍有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管仍保持导通。在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。

1.5 答：m m d I t td I

I 27.0)(sin 2141⎰==ππωωπ m m I t d t I I 48.0)()sin (21421==⎰π

π

ωωπ

m m m d I t td I t td I I 38.0))(cos )(sin (21424

52⎰⎰=+=ππππωωωωπ m m m I t d t I t d t I I 61.0))()cos ()()sin ((21424

5222=+=⎰⎰ππππωωωωπ m m d I t d I I 25.0)(212

03⎰==πωπ m I t d I I m 5.0)(21

2

023==⎰πωπ

1.6 答：78.127.048.01==m m f I I k 61.138.061.02==m m f I I k 225.05.03==m

m f I I k 100A 的晶闸管能输出的平均电流

A I d 2.8878.110057.11=⨯= A I d 5.9761.110057.12=⨯= A I d 5.78210057.13=⨯= A I m 7.32627.02.881== A I m 6.25638.05.972== A I m 31425

.05.781== 第二章 相控整流电路

1、本章学习要求

2.1 整流电路的概念，要求达到“熟悉”层次。

2.1.1 整流电路的概念、电路组成、分类等知识。

2.2 单相可控整流电路，要求达到“掌握”层次。

2.2.1 单相半波可控整流电路，要求达到“掌握”层次。

1）单相半波可控整流电路的组成及工作原理。

2）计算带电阻性负载的单相半波可控整流电路的相关参数。