电力电子作业答案

第二章习题答案

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 A K >0且U G >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。

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 ,

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(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值l=157A,由上题计算结果知

解:a) Id 仁

4

Imsin( t)

Im ： 2

2 (

2

1) 0.2717Im b)

c)

I1 =

Id2=

Id3=

I3=

1 八.

2 4

(ImSin

2

t) d(wt)

Im 3 1

0.4767Im

Imsin td (wt)

呃(二 1)

2 2

0.54341m

叫丄严

n t)2d(Wt)

2Im 3 1 2 4 2

0.67411m

02

Imd( t)

Z Im

-21 0

2^( t)

1Im

试计算各波形的电流平均值

I d1,I d2,I d3与电流有效值丨1，丨2，丨

3

町 切

C)

断。

GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为

面有以下几点不同:

1) GTO 在设计时2较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；

2) GTO 导通时1 2的更接近于I,普通晶闸管1 2 1.5 ,而GTO则为

1 2 1.05 , 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GTC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。

11.试列举你所知道的电力电子器件，并从不同角度对这些电力电子器件进行分类，目前常用的全控型电力电子器件有哪些？

答：电力二极管及其派生器件；晶闸管及其派生器件；GTO/GTR电力MOSFET/IGBT等

① .按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：

不可控器件：电力二极管及其派生器件

半控型器件：晶闸管及其派生器件

全控型器件：GTO/GTR电力MOSFET/IGBT等

②按照驱动电路信号的性质，分为两类：

电流驱动型：晶闸管及其派生器件/GTO/GTR等

电压驱动型：电力MOSFET/IGBT^

③按照驱动信号的波形(电力二极管除外)

脉冲触发型：晶闸管及其派生器件

电平控制型：GTO/GTR电力MOSFET/IGBT等

④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:

单极型器件：电力MOSFE、T肖特基势垒二极管等

双极型器件：电力二极管/GTO/GTR/等

a) Im1

b) Im2 0.4767

I

329.35A, Id1 0.2717Im1 89.48A

c)

6.

232.90A, Id2

0.6741

0.54341m 2 126.56A

Im3=2I=314 Id3=h

m3 78.5

4

GTO和普通晶闸管同为PNPN吉构，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吉构,由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管VI、V2,分别具有共基极电流增益1和2，由普通晶阐管的分析可得, 1 2 1是器件临界导通的条件。1 2>1 两个等效晶体管过饱和而导通; 1 2v 1不能维持饱和导通而关

GTO与普通晶闸管在设计和工艺方

复合型器件：电力MOSFET/IGBT^

目前小功率场合使用电力MOSFET中等功率使用IGBT,大功率场合使用晶闸管或GTO

第三章习题答案

3.1 .单相半波可控整流电路对电感负载供电，Z =20mH,U2=100V,求当0时和60时的

负载电流Id,并画出Ud与Id波形。

解：0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：

L 型.2U2sin t

dt

考虑到初始条件：当t 0时id=0可解方程：

Id 丄2壬(1—cos t) d( t)

2 0 L

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：

di d

L 2U 2sin t

dt

考虑到初始条件：当t 60时id=0可解方程得：

Id =型(1—cos t)

L

22.51(A)

id=Q(丄—cos

dt 2

t)