电力电子课后答案
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
精心整理电力电子技术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。
或：uAK>0I m，试I1=b)II2=c)II3=2-5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=314I d3=5.78413=m I2-6GTO 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。
121＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜αα+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：l)GTO 在设计时2α较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断；2)GTO 导时刻，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 ti L ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件：当?t ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t LU i ωω-= =LU ω22=22.51(A) u d 与i d 的波形如下图：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：考虑初始条件：当?t ＝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-=⎰=LU ω222=11.25(A) 此时u d 与i d 的波形如下图：3-2．图3-10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222U ；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。
电力电子技术答案第五版(全)
电子电力课后习题答案第一章电力电子器件1、1 使晶闸管导通得条件就是什么？答:使晶闸管导通得条件就是: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 维持晶闸管导通得条件就是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答:维持晶闸管导通得条件就是使晶闸管得电流大于能保持晶闸管导通得最小电流,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得电流波形,各波形得电流最大值均为Im ,试计算各波形得电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。
解:a) Id1=I1=b) Id2=I2=c) Id3=I3=1、4、上题中如果不考虑安全裕量,问100A得晶阐管能送出得平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应得电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?解:额定电流IT(AV)=100A得晶闸管,允许得电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) Im1A, Id10、2717Im189、48Ab) Im2 Id2c) Im3=2I=314 Id3=1、5、GTO与普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能?答:GTO与普通晶阐管同为PNPN结构,由P1N1P2与N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益与,由普通晶阐管得分析可得,就是器件临界导通得条件。
两个等效晶体管过饱与而导通;不能维持饱与导通而关断。
GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,就是因为GTO与普通晶闸管在设计与工艺方面有以下几点不同:l)GTO在设计时较大,这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断;2)GTO导通时得更接近于l,普通晶闸管,而GTO则为,GTO得饱与程度不深,接近于临界饱与,这样为门极控制关断提供了有利条件;3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小,门极与阴极间得距离大为缩短,使得P2极区所谓得横向电阻很小,从而使从门极抽出较大得电流成为可能。
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2-2. 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=mI3-3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud 、id 、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud 、电流Id ，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
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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=22.51(A)u d 与i d 的波形如下图：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：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。
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
电力电子技术答案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。
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 tππϖπI 2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) Id3=⎰=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、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) 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。
电力电子技术课后答案第2章[1]
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30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90。
Id＝44.15（A）
ΔUd＝13.25（V）
又∵ － ＝2XBId∕ U2
＝0.4485
γ＝63.35°－60°＝3.35°
ud、IVT1和IVT2的波形如下：
18．单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？
ΔUd＝6.7（V）
Id＝44.63（A）
又∵
－ ＝2 ∕ U2
即得出
=0.752
换流重叠角
＝41.28°30°=11.28°
ud、iVT1和iVT2的波形如下：
16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=0.3Ω，求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。
Ud＝0.9U2cosα－ΔUd
ΔUd＝2XBId∕π
Id＝（Ud－E）∕R
解方程组得：
Ud＝（πR0.9U2cosα＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝44.55（V）
ΔUd＝0.455（V）
Id＝4.55（A）
又∵
－ ＝ ∕U2
即得出
=0.4898
换流重叠角
＝60.67°60°=0.67°
最后，作出整流电压Ud的波形如下：
电力电子技术课后答案精简版
IDVT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）
IVT＝Id∕ ＝23.4∕ ＝13.51（A）
14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当=60时求Ud、Id与的数值，并画出整流电压ud的波形。
解：考虑LB时，有：
解：ud、id、iVT、iD的波形如下图：
负载电压的平均值为：
＝67.5（V）
负载电流的平均值为：
Id＝Ud∕R＝67.52∕2＝33.75（A）
流过晶闸管VT1、VT2的电流有效值为：
IVT＝ Id＝19.49（A）
流过二极管VD3、VD4的电流有效值为：
IVD＝ Id＝27.56（A）
11．三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当=60时，要求：
24．整流电路多重化的主要目的是什么？
答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
25．12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？
答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等即12k1、（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12k（k=1，2，3···）次谐波。
《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：uAK>0且uGK>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？
电力电子技术(第四版)课后答案
第5章逆变电路5.l.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同?答:两种电路的不同主要是:有源逆变电路的交流侧接电阿,即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
5.2.换流方式各有那儿种?各有什么特点?答:换流方式有4种:器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流:由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流:由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流。
强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现,也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
5.3.什么是电压型逆变电路?什么是电流型逆变电路?二者各有什么特点？答:按照逆变电路直流测电源性质分类,直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路,直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是:①直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是:①直流侧串联有大电感,相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流测电惑起缓冲无功能量的作用。
因为反馈无功能量时直流电流并不反向,因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
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：
电力电子技术第五版课后习题及答案
电力电子技术第五版课后习题及答案第二章电力电子器件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。
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Im π4π4π25π4a)b)c)图1-43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 =22m I π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41 I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m 2-5 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≈89.482 / 16 b) I m2≈6741.0I ≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.5 2-6 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a1和a2，由普通晶阐管的分析可得,a1+a2=1是器件临界导通的条件。
电力电子课后习题答案
2—１1试列举您所明白的电力电子器件,并从不同的角度对这些电力电子器件进行分类。
目前常用的控型电力电子器件有哪些？答:1、依照器件能够被控制的程度,分为以下三类:(1)半控型器件:晶闸管及其派生器件(２)全控型器件:IGBT,ＭＯSFEＴ,GＴＯ,ＧTR(3)不可控器件:电力二极管２。
依照驱动信号的波形(电力二极管除外)(1)脉冲触发型:晶闸管及其派生器件(2)电平控制型: (全控型器件)IGＢＴ,MOSFEＴ,GＴO,ＧTR3、依照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类:(1) 单极型器件:电力ＭOSＦEＴ,功率 SIT,肖特基二极管(2) 双极型器件:GTR,GＴO,晶闸管,电力二极管等(3) 复合型器件:IGBT,MCＴ,ＩGＣT 等4。
依照驱动电路信号的性质,分为两类:(1)电流驱动型:晶闸管,GTＯ,GTR 等(2)电压驱动型:电力 MOＳFET,IＧＢT 等常用的控型电力电子器件:门极可关断晶闸管, 电力晶闸管,电力场效应晶体管,绝缘栅双极晶体管。
2－１5 对晶闸管触发电路有哪些基本要求？晶闸管触发电路应满足下列要求:１）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通;２）触发脉冲应有足够的幅度,对户外寒冷场合,脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-５倍,脉冲前沿的陡度也需增加,一般需达到1－2A/UＳ。
３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额,且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。
４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
2—18 ＩGBＴ、GＴＲ、GＴO和电力ＭＯＳFＥT的驱动电路各有什么特点？IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,IGBT是电压驱动型器件,ＩGBＴ的驱动多采纳专用的混合集成驱动器。
GTＲ驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,如此可加速开通过程,减小开通损耗;关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。
(完整版)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≈89.48A b) 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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电力电子技术2-1 与信息电子电路中的二极管对比，电力二极管拥有如何的构造特色才使得其拥有耐受高压和大电流的能力？答： 1.电力二极管多数采纳垂直导电构造，使得硅片中经过电流的有效面积增大，明显提升了二极管的通流能力。
2.电力二极管在 P 区和 N 区之间多了一层低混杂 N 区，也称漂移区。
低混杂 N 区因为混杂 浓度低而靠近于无混杂的纯半导体资料即本征半导体，因为混杂浓度低，低混杂 N 区就能够承 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：晶闸管蒙受正朝阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲） 。
或： uAK>0 且 uGK>0。
2-3. 保持晶闸管导通的条件是什么？如何才能使晶闸管由导通变成关断？答：保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， 即保持电流。
要使晶闸由导通变成关断， 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靠近于零的某一数值以下，即降到保持电流以下，即可使导通的晶闸管关断。
2-4 图 2-27 中暗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均匀值 I d1、I d2、 I d3 与电流有效值 I 1、I 2、I 3。
1 4 Im sin ( t) Im ( 21) 0.2717 Im解： a)I d122 2=1(Im sin t )2 d (wt )Im 31I 1= 242 421 Im sin td (wt )Im ( 2 1) 0.5434 Im b)I d2=42 21 (Im sin t )2 d (wt)2 Im 31I 2=424 21 2Im d ( t )1Imc)I d3= 2412Im 2d ( t )1ImI 3= 2 022-5 上题中假如不考虑安全裕量 ,问 100A 的晶阐管能送出的均匀电流 I d1、I d2、I d3 各为多少 ?这时，相应的电流最大值 Im1 、 I、 Im3 各为多少 ?m2解：额定电流 I T(AV) =100A 的晶闸管，同意的电流有效值 I=157A,由上题计算结果知Ia) I m1 I d1 m1A,I232.90 A,0.5434 I m2 126.56 Ab) I m2 I d2c) I m3=2I=3141I m3 I d3= 42-6 GTO 和一般晶闸管同为PNPN 构造 ,为何 GTO 能够自关断 ,而一般晶闸管不可以 ?答： GTO 和一般晶阐管同为PNPN 构造，由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管 V1 、V2 ，分别拥有共基极电流增益 1 和2 ，由一般晶阐管的剖析可得， 1 2 1 是器件临界导通的条件。
(完整版)电力电子技术第二版张兴课后习题答案
、简答题2.1晶闸管串入如图所示的电路，试分析开关闭合和关断时电压表的读数。
R题2.1 图在晶闸管有触发脉冲的情况下，S开关闭合，电压表读数接近输入直流电压；当S 开关断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管有出发脉冲，但是流过晶闸管电流低于擎住电流，晶闸管关断，电压表读数近似为0（管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值）。
2.2试说明电力电子器件和信息系统中的电子器件相比，有何不同。
电力电子系统中的电子器件具有较大的耗散功率；通常工作在开关状态；需要专门的驱动电路来控制；需要缓冲和保护电路。
2.3试比较电流驱动型和电压驱动型器件实现器件通断的原理。
电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断；电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断。
2.4普通二极管从零偏置转为正向偏置时，会出现电压过冲，请解释原因。
导致电压过冲的原因有两个：阻性机制和感性机制。
阻性机制是指少数载流子注入的电导调制作用。
电导调制使得有效电阻随正向电流的上升而下降，管压降随之降低，因此正向电压在到达峰值电压U FP 后转为下降，最后稳定在U F。
感性机制是指电流随时间上升在器件内部电感上产生压降，di/dt 越大，峰值电压U FP 越高。
2.5试说明功率二极管为什么在正向电流较大时导通压降仍然很低，且在稳态导通时其管压降随电流的大小变化很小。
若流过PN 结的电流较小，二极管的电阻主要是低掺杂N-区的欧姆电阻，阻值较高且为常数，因而其管压降随正向电流的上升而增加；当流过PN 结的电流较大时，注入并积累在低掺杂N-区的少子空穴浓度将增大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，导致其电阻率明显下降，即电导率大大增加，该现象称为电导调制效应。
2.6比较肖特基二极管和普通二极管的反向恢复时间和通流能力。
从减小反向过冲电压的角度出发，应选择恢复特性软的二极管还是恢复特性硬的二极管？肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短，通流能力比普通二极管小。
电力电子课后习题答案-部分
2-11试列举你所知道的电力电子器件，并从不同的角度对这些电力电子器件进行分类。
目前常用的控型电力电子器件有哪些答：1. 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：（1）半控型器件：晶闸管及其派生器件（2）全控型器件：IGBT,MOSFET，GTO,GTR（3）不可控器件:电力二极管2. 按照驱动信号的波形（电力二极管除外）（1）脉冲触发型：晶闸管及其派生器件（2）电平控制型：（全控型器件）IGBT,MOSFET，GTO,GTR3. 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：（1）单极型器件：电力MOSFET，功率SIT,肖特基二极管（2）双极型器件：GTR,GTO,晶闸管，电力二极管等（3）复合型器件：IGBT,MCT,IGCT 等4.按照驱动电路信号的性质，分为两类：（1）电流驱动型：晶闸管，GTO，GTR 等（2）电压驱动型：电力MOSFET,IGBT 等常用的控型电力电子器件：门极可关断晶闸管, 电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。
2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求晶闸管触发电路应满足下列要求：１）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通；２）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。
３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。
４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
2-18 ＩＧＢＴ、ＧＴＲ、ＧＴＯ和电力ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路各有什么特点IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。
GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。
电力电子技术课后部分习题参考答案
电力电子技术课后部分习题参考答案1电力电子技术部分复习题参考答案一、略二、图1所示的单相桥式整流电路中，V U 2202=、触发角°=30a ，负载为阻感负载，电感L 的值极大，W =5R 。
1、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、变压器副边电流2i 的波形；2、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值3、计算晶闸管的电流有效值。
VT1VT2VT4VT3udi du RL1u 2i图1 答案：答案：1．波形绘制．波形绘制du2 2．电路参数计算）．电路参数计算）)(47.17130cos 2209.0cos 9.02V U U d =°´´=××=a)(29.34547171A RU I d d ===78.022047.171222===××=U U I U I U d d d l3 3．电路参数计算．电路参数计算 )(25.242A I I d T ==三、图2所示的三相半波可控电路中，相电压V U 2202=、触发角°=30a ，反电动势V E 30=，电感L 的值极大，W =15R 。
1 1、计算输出电压、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值、的平均值、a a 相的电流a i 的有效值；2 2、绘制输出电压、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、a 相的电流a i 的波形的波形b a cVT1VT2VT3di R LEai du T图2答案：答案： 1．电路参数计算)(91.22230cos 22017.1cos 17.12V U U d =°´´=××=a)(86.12153091.222A RE U I d d =-=-=)(43.7386.123A I I d a ===2．波形绘制四、三相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，已知：负载电阻W =1R ，电感=µd L ，相电压V U 2202=，mH L B 1=，当反电动势V E 400=，控制角α=120=120°或逆变角β°或逆变角β°或逆变角β=60=60=60°时，°时，请计算输出电压平均值d U 、输出电流平均值d I 和换相重叠角g 。
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I 1、I 2、I 3。
解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 214≈+=⎰πωπππtI 1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈+=⎰πϖπππwt d tb) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=⎰wt d t ππϖπI 2=Im6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈+=⎰πϖπππwt d tc) I d3=⎰=20Im 41)(Im 21πωπt dI 3=Im 21)(Im 21202=⎰t d ωππ2-5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≈89.48A b) 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。
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。
电力电子课后习题答案-部分..
解：（ 1）作图。
（ 2） U d 0.9U 2 cos
当 30 时，
U d 0.9U 2 cos 0.9 100 cos30 78V
Id
Ud
78 39 A
R2
I 2 I d 39 A
4. 在图 1 所示的降压斩波电路中， 已知 E 200V ，R 10 ，L 值极大，EM 30V 。 （ 1）分析斩波电路的工作原理； （ 2）采用脉宽调制控制方式，当 T 50 s ，
答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出， 可降低脉冲电压， 增大输出 的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰， 而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配， 达到同时触发多个晶闸 管的目地。 6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为 “最后一道保护”用？
（ 2）逆变器必需工作在 β <90o（α >90o）区域，使 Ud< 0, 才能把直流功率 逆变为交流功率返送电网。 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 答：（ 1）触发信号应有足够的功率。
（ 2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后， 阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
（3） 复合型器件： IGBT,MCT,IGCT 等
4. 按照驱动电路信号的性质，分为两类：
（1）电流驱动型：晶闸管， GTO， GTR等
（2）电压驱动型：电力 MOSFET,IGBT 等
常用的控型电力电子器件： 门极可关断晶闸管 , 电力晶闸管， 电力场效应晶体管， 绝缘栅双
极晶体管。
2-15 对晶闸管触发电路有哪些基本要求？ 晶闸管触发电路应满足下列要求：
2 倍， I T =1.66）。 Id
电力电子课后答案(1)
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.15 什么叫GTR的一次击穿?什么叫GTR的二次击穿?答：处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压U CE渐增大电压定额BU CEO时，集电极电流I C急剧增大（雪崩击穿），但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。
发生一次击穿时，如果继续增大U CE，又不限制I C，I C上升到临界值时，U CE突然下降，而I C继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。
2.16怎样确定GTR的安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上GTR能够安全运行的电流、电压的极限范围。
按基极偏量分类可分为：正偏安全工作区FBSOA和反偏安全工作区RBSOA。
正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由GTR的最大允许集电极功耗P CM以及二次击穿功率P SB，I CM，BU CEO四条限制线所围成的区域。
反偏安全工作区又称为GTR的关断安全工作区，它表示在反向偏置状态下GTR关断过程中电压U CE，电流I C限制界线所围成的区域。
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第二章 电力电子器件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能使它具有耐受高电压和大电流的能力？解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流能力 2.电力二极管在P 区和N 区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿；3.具有电导调制效应。
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 >02.3 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。
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Im , 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) Id1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏⎰∏∏t ω I1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏⎰∏∏wt d t ϖ b) Id2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=∏⎰∏∏wt d t ϖI2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏+=∏⎰∏∏wt d t ϖ c) Id3=⎰∏=∏20Im 41)(Im 21t d ωI3=Im 21)(Im 21202=∏⎰∏t d ω2.5.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) Im135.3294767.0≈≈IA, Id1≈0.2717Im1≈89.48Ab) Im2,90.2326741.0A I≈≈ Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈c) Im3=2I=314 Id3=5.783Im 41=2.6.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 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：l)GTO 在设计时2α较大,这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO 关断;2)GTO 导通时21αα+的更接近于l,普通晶闸管5.121≥+αα,而GTO 则为05.121≈+αα，GTO 的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件;3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小, 门极和阴极间的距离大为缩短,使得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。
2.11 .试列举你所知道的电力电子器件，并从不同的角度对这些电力电子器件进行分类。
目前常用的控型电力电子器件有哪些?解：1. 按照器件能够被控制的程度，分为以下三类： （1）半控型器件：晶闸管及其派生器件（2）全控型器件：IGBT,MOSFET ，GTO,GTR （3）不可控器件:电力二极管2. 按照驱动信号的波形（电力二极管除外） （1）脉冲触发型：晶闸管及其派生器件 （2）电平控制型：（全控型器件）IGBT,MOSFET ，GTO,GTR3. 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类： （1） 单极型器件：电力MOSFET ，功率SIT,肖特基二极管 （2） 双极型器件：GTR,GTO,晶闸管，电力二极管等 （3） 复合型器件：IGBT,MCT,IGCT 等4.按照驱动电路信号的性质，分为两类： （1）电流驱动型：晶闸管，GTO ，GTR 等 （2）电压驱动型：电力MOSFET,IGBT 等第3章 整流电路3..1.单相半波可控整流电路对电感负载供电,Z =20mH,U 2=100V ,求当︒=0α时和︒60时的负载电流Id,并画出Ud 与Id 波形。
解:︒=0α时,在电源电压U2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U2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U2的一个周期里,以下方程均成立:t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当0=t ω时id=0可解方程：）－（＝t cos 1LU22Id ωω ⎰∏∏=20)(d t cos 1L U2221Id t ωωω）－（)(51.22U22A L==ω Ud 与Id 的波形如下图：当a=︒60时,在U2的正半周期︒60~︒180期间, 晶闸管导通使电惑L 储能,电感L 储藏的能量在U2负半周期︒180~︒300期间释放,因此在U2的一个周期中︒60~︒300期间，以下微分方程成立：t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当︒=60t ω时id=0可解方程得：id=)cos 2122t dt U ω－（ 其平均值为Id=⎰∏∏=-∏35322)25.11L2U 2)()cos 21(221A t d t L U （＝ωωωω 此时Ud 与id 的波形如下图：3.3.单相桥式全控整流电路,U2=100V ,负载中R=2Ω,L 值极大当α=︒30时,要求:①作出Ud 、Id 、和I2的波形;②求整流输出平均电压Ud 、电流Id,变压器二次电流有效值I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解:①Ud 、Id 、和I2的波形;如下图:②输出平均电压Ud 、电流Id,变压器二次电流有效值I2分别为 Ud=0.9U2cos α=0.9×100×cos ︒30＝77.97（V ） Id ＝Ud/R=77.97/2=38.99(A) I 2=Id=38.99(A)③晶闸管承受的最大反向电压为:2U2=1002=141.4(V) - 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为:U N=(2~3)×141.4=283~424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为:I VT=Id/2=27.57(A)晶闸管的额定电流为:I N=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A)‘具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3.4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
解:注意到二极管的特点:承受电压为正即导通。
因此,二极管承受的电压不会出现正的部分。
在电路中器件均不导通的阶段,交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下:3.5.单相桥式全控整流电路,U2 =200V,负载R=2 ,L值极大,反电势E=100V,当时α=45°,要求:①作出Ud、Id和I2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解:①Ud、Id和I2的波形如下图:②整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次测电流有效值I分别为:45=127.26(V)Ud=0.9U2cosα=0.9×200×cos︒Id=(Ud一E)/R=(127.26-100)/2=13.63(A)I2=Id=13.63(A)③晶闸管承受的最大反向电压为:2U2=2002=282.8(V)流过每个晶闸管的电流的有效值为:I VT=Id/2=9.6(A)故晶闸管的额定电压为:U N=(2~3)×282.8=565~848(V)晶闸管的额定电流为:I N=(1.5~2)×13.63/1.57=13~17.(A)晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取。
3.6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管),电路如图2-11所示,U2=100V电阻60时求流过器件电流的有效值,并作出Ud、Id、I VT,I D的电感负载, R=20,L值很大,当α=︒波形。
解:Ud、Id、I VT,I D的波形如下图:负载电压的平均值为:Ud=)(59.672)3cos(129.0)(sin 2213V U t td U =∏+=∏⎰∏∏ωω 负载电流的平均值为:Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A) 流过晶闸管VTl 、VT2的电流有效值为: I VT ==Id 3119.49(A) 流过二极管VD3、VD4的电流有效值为: I VD =Id 32=27.56(A) 3.7.在三相半波整流电路中,如果a 相的触发脉冲消失,试绘出在电阻性负载和电感性 负载下整流电压Ud 的波形。
解:假设α=︒0,当负载为电阻时,Ud 的波形如下:当负载为电感时，Ud 的波形如下：3.9.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b两相的自然换相点是同一点吗?如果不是,它们在相位上差多少度?答:三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b两相之间换相的的自然换相点不是同180一点。
它们在相位上相差︒60时,要求:3.ll.三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当α＝︒①画出Ud, Id和I VT1的波形;②计算U d、I d、I dT和I VT解: ①Ud, Id和I VT1的波形如下图:②U d、I d、I dT和I VT分别如下60=58.5(V)Ud=1.17U2cosα=1.17×100×cos︒Id＝Ud/R=58.5/5=11.7(A)Idv T=Id/3=11.7/3=3.9(A)I VT=Id/3=6.755(A)3.12.在三相桥式全控整流电路中,电阻负载,如果有一个晶闸管不能导通,此时的整流电压Ud 波形如何?如果有一个晶闸管被击穿而短路,其他晶闸管受什么影响?答:假设VTl不能导通,整流电压波形如下:假设VT1被击穿而短路,则当晶闸管VT3或VT5导通时,将发生电源相间短路,使得VT3、VT5也可能分别被击穿。
60时, 3.13.三相桥式全控整流电路,U2 =100V,带电阻电感负载R=50Ω,L值极大, 当α=︒要求:①画出Ud, Id和I VT1的波形②计算Ud、Id、IdT和I VT解:①Ud, Id和I VT1的波形如下:②Ud、Id、IdT和I VT分别如下60=117(V)Ud=2.34U2cosα=2.34×100×cos︒Id=Ud/R=117/5=23.4(A)I DVT =Id/3=23.4/3=7.8(A)I VT =Id/3=23.4/3=13.51(A)3.23. 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同? 答:带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点: ①三相桥式电路是两组三相半波电路串联,而双反星形电路是两组三相半波电路并联,且后者需要用平衡电抗器;②当变压器二次电压有效值U 2相等时,双反星形电路的整流电压平均值Ud 是三相桥式电路的1/2而整流电流平均值Id 是三相桥式电路的2倍。