电力电子第二章第九章第十章课后习题答案
电力电子课后习题作业讲解(DOC)
第二章 电力电子器件4. 图1-1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1-1 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 =πmI (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 =21I m 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≈329.35A ，I d1≈0.2717 I m1≈89.48A b) I m2≈6741.0I≈232.90A,I d2≈0.5434 I m2≈126.56A c) I m3=2 I = 314A, I d3=41I m3=78.5A6. 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P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1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。
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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27晶闸管导电波形解：a)I d1=π21ππωω4)(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=ππωωπ42)()sin(21t d t I m=2m Iπ2143+≈0.4767I m b)I d2=π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=22m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=202)(21πωπt d I m=21I m2-5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≈0.2717I m1≈89.482/16b)I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314,I d3=41I m3=78.52-6GTO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。
电力电子技术知到章节答案智慧树2023年潍坊科技学院
电力电子技术知到章节测试答案智慧树2023年最新潍坊科技学院第一章测试1.电力变换通常可分为（）。
参考答案:交流变直流;直流变交流;直流变直流;交流变交流2.电力电子系统的组成（）。
参考答案:控制电路;主电路;驱动电路;检测电路3.电力电子技术的基础是（）。
参考答案:电力电子器件的制造技术4.电力电子技术所变换的电力，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦。
（）参考答案:对5.信息电子技术主要用于信息处理，电力电子技术则主要用于电力变换。
（）参考答案:对6.电子技术包括信息电子技术和电力电子技术。
（）参考答案:对7.电力电子学和电力学的主要关系是电力电子技术广泛应用于电气工程中。
（）参考答案:对8.电力电子装置被广泛应用于（）。
参考答案:静止无功补偿;电力机车牵引;交直流电力传动;高压直流输电9.电力电子技术是弱电控制强电的技术。
（）参考答案:对10.用于电力变换的电子技术在晶闸管出现以后才实现。
（）参考答案:错第二章测试1.晶闸管电流的波形系数定义为（）。
参考答案:2.晶闸管的伏安特性是指（）。
参考答案:阳极电压与阳极电流的关系3.为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）。
参考答案:抗饱和电路4.过快的晶闸管阳极du/dt会使误导通。
（）对5.选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以1.5-2。
（）参考答案:对6.取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的（）。
参考答案:额定电压7.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动型和电流驱动型两类。
（）参考答案:对8.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的封装结构有（）。
参考答案:平板形;螺栓形9.在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是阳极。
（）对10.晶闸管的断态不重复峰值电压UDSM与转折电压UBO在数值大小上应为UDSM大于UBO。
（）参考答案:错第三章测试1.单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（）。
《电力电子》课后习题答案
第 1 章 习题3. 把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图 1-37 所示图 1-37问：（1）开关 S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关 S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关 S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。
1） 开关 S 闭合前，灯泡不亮；因为晶闸管门极没有正向门极电压，故晶闸管不能导通。
2） 开关 S 闭合后灯泡亮；因为此时晶闸管门极加上了正向电压，而 U2 为交流电源，故只有当晶闸管阳极承受正向电压时，晶闸管才导通，当晶闸管阳极电压为负时，不导通；但在电源为工频交流的情况下， 灯泡表现为始终亮。
3） 开关 S 闭合一段时间后，再打开，灯泡不亮；因为当晶闸管阳极电压为负时，即使有正向的门极电压，也会使晶闸管很快关断（晶闸管关断时间只有约 40us ）；打开 S 后，即使晶闸管阳极承受正向电压，但因为门极没有正向电压，故晶闸管也不导通。
4. 在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数 I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。
夏天工作正常、冬天工作不正常的原因可能是电路提供的触发电流偏小，夏天勉强能触发，到冬天则就不能满足对触发电流的要求了。
冬天正常、夏天不正常的原因可能 是晶闸管的维持电流小，冬天勉强能关断，到夏天不容易关断；或者，因所选用的晶闸管电压 偏低，到夏天管子转折电压与击穿电压值下降， 而造成硬开通或击穿。
5. 型号为 KP100-3，维持电流 I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图 1-38 电路中是否合理 ？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）(a)(b)(c)图 1-38 习题 5 图答：（1）I d =10050 ⨯103= 0.002 A = 2mA < I H = 4mA故不能维持导通2 （2）I 2 =220= 15.56...I d = I 2 /1.57 = 9.9 A > I H 10 2而 U TM = 220 = 311V > U R故不能正常工作（3）I d =150/1=150A>I HI T =I d =150A<1.57×100=157A 故能正常工作16. 说明 GTO 的关断原理。
《电力电子技术(第2版)》 王立夫、金海明版 第二章 习题答案
4
sin
t)2 d(t)
Im 2
3 1 4 2
0.4767Im
Kf1
I1 Id1
0.4767Im 0.2717Im
1.7545
b)
Id 2
1
4
Im
sin
td (t )
Im
(
2 2
1)
0.5434 I m
I2
1
(Im
sin
t)2 d(t)
4
2Im 2
3 1 4 2
0.6741Im
解: 对ⅠGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 的优缺点的比较如下表：
器件
优点
缺点
IGBT
开关速度高,开关损耗小,具有 开关速度低于电力 MOSFET,
耐脉冲电流冲击的能力,通态 电压,电流容量不及 GTO
压降较低,输入阻抗高,为电压
驱动,驱动功率小
GTR
耐压高，电流大，开关特性好， 开关速度低,为电流驱动,所需
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1 和2 ，由普通晶闸管的 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 +2 ＜1，不能维持饱和导通而关断。
电力电子学课后答案第二章
电力电子学课后答案第二章2.1说明半导体PN结单向导电的基本原理和静态伏-安特性。
答案E 答：PN结一一半导体二极管在正向电压接法下（简称正偏），外加电压所产生的外电场与内电E E场.方向相反，因此PN结的内电场被削弱。
内电场 .所引起的多数载流子的漂移运动被削弱，多数载流子的扩散运动的阻力减小了，扩散运动超过了反方向的漂移运动。
大量的多数载流子能不断地扩散越过交界面，P区带正电的空穴向N区扩散，N区带负电的电子向P区扩散。
这些载流子在正向电压作用下形成二极管正向电流。
二极管导电时，其PN结等效正向电阻很小，管子两端正向电压降仅约1V左右（大电流硅半导体电力二极管超过IV，小电流硅二极管仅0.7V，锗二极管约0.3V）。
这时的二极管在电路中相当于一个处于导通状态（通态）的开关。
PN结一一半导体二极管E E在反向电压接法下（简称反偏）外加电压所产生的外电场‘-七与原内电场匚；方向相同。
因此外电场使原内电场更增强。
多数载流子（P区的空穴和N区的电子）的扩散运动更难于进行。
这时只有受光、热激发而产生的少数载流子（P区的少数载流子电子和N区的少数载流子空穴）在电场力的作用下产生漂移运动。
因此反偏时二极管电流极小。
在一定的温度下，二极管反向电流 '在一定的反向电压范围内不随反向电压的升高而增大，为反向饱和电流I。
因此半导体PN结呈现出单向导电性。
其静态伏一安特性曲线如左图曲线①所示。
但实际二极管静态伏一安特性为左图的曲线②。
二V极管正向导电时必须外加电压超过一定的门坎电压:;（又称死区电压），当外加电压小于死区电压时，外电场还不足以削弱PN结内电场，因此正向电流几乎为零。
硅二极管的门坎电压约为0.5V，V锗二极管约为0.2V，当外加电压大于P后内电场被大大削弱，电流才会迅速上升。
二极管外加反V V I 向电压时仅在当外加反向电压三不超过某一临界击穿电压值二一:时才会使反向电流一：保持为L L V ¥反向饱和电流。
电力电子技术课后答案
电力电子课后答案 第二章2.2 使晶闸管导通的条件是什么？坚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： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管承担正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或者U AK >0且U GK >0；坚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，即坚持电流。
2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试运算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。
题图2.1 晶闸管导电波形解： a) 1d I =412sin()(1)0.27222m m m I I t I ππωππ=+≈⎰ 1I 24131(sin )()0.482242m m m I I t d wt I ππϖππ=+≈⎰ 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I ===b) 2d I =412sin ()(1)0.5422m m m I I td wt I ππϖ=+=∏⎰2I 242131(sin )()0.67242mm m I I t d wt I ππϖππ=+≈⎰ 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I ===c) 3d I =2011()24m m I d t I πωπ=⎰3I 22011()22m m I d t I πωπ=⎰333/0.5/0.252f d m m K I I I I ===2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其答应通过的平均电流和应的电流最大值各为多少? 解：由上题运算结果知：（额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管，答应的电流有效值I=157A ） a)()111.57 1.57*10058.8()1.5 1.5*1.78T AV d f I I A K ===11/58.8/0.27217.78()m d f I I K A ===b)()221.57 1.57*10084.4()1.5 1.5*1.24T AV d f I I A K ===222/84.4/0.54156.30()m d f I I K A ===c)()331.57 1.57*10052.3()1.5 1.5*2T AV d f I I A K ===323/52.3/0.25209.2()m d f I I K A ===2.5.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。
电子电工技术 课后习题答案
1－11 电压表内阻∞，S断开时，电压表读数 12V；S闭合时，电压表读数11.8V，求US、R0。
US +
S断开时 S V
10Ω
US＝U开＝12V R S闭合时
R0
10 U US 11.8V R 0 10
R0＝0.169Ω
1－12 求S闭合和打开情况下的A点电位。
+24V
10kΩ S
10V － ＋
N1
－1.5A N2
依照参考方向
PN1＝U I＝10V×－2.5A
＝－25W 发出 PN1＝U I＝－60V×－1.5A
－60V －
＝90W 吸收
1－2 计算电流、电压。 － U+ 60＋u－20＝0 10Ω + 20V + 60V U＝－40V － － I I＝－40V/10Ω＝－4A
联解得 I1=2.5A，I2=0.5A I3=2A，I4=－1A
2－3 用叠加原理求图中电压U。
3kΩ 2kΩ +
+ +
12V－ －
6kΩ
4kΩ
－
U
3mA
解：
电压源单独作用时 电流源单独作用时 R0 ′= 3∥6+2 kΩ= 4kΩ3kΩ R = 6∥（4+2) kΩ = U″ = 12×(3／6) × (4 6V U′=3×(4／8) × 4V = ／6)V = 4V U = 6V+4V=10V
（c） 解：
+
3V－
u1=3V + 10Ω 1A IR=u / R=3 / 2=1.5A 2Ω u1 － u2=－1×10=－10V
PR1=1.5×3=4.5W PR2=(－1)×(－10)=10W
电力电子技术_王兆安_第五版习题答案
u2 O ud
t
O id O i2 O
Id
t
t
Id
t
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＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V） Id＝Ud/R＝77.97/2＝38.99（A） I2＝Id＝38.99（A） ③晶闸管承受的最大反向电压为： 2 U2＝100 2 ＝141.4（V） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN＝（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： IVT＝Id∕ 2 ＝27.57（A） 晶闸管的额定电流为： IN＝（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。 5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中 R=2Ω，L 值极大，反电势 E=60V， 当=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：
第四章逆变电路 1．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网，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。 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特点是： 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 流波形为矩形波，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， 直流侧电感起缓冲无功能量的 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。 5. 三相桥式电压型逆变电路，180°导电方式，Ud=100V。试求输出相电压的基 波幅值 UUN1m 和有效值 UUN1、输出线电压的基波幅值 UUV1m 和有效值 UUV1、输出 线电压中 5 次谐波的有效值 UUV5。 解：输出相电压的基波幅值为
电力电子第二章、第九章、第十章课后习题答案
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。
2-6 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，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。
α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 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α 2 较大,这样晶体管 T2 控制灵敏,易于 GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α 2 的更接近于 l,普通晶闸管α1 + α 2 ≥ 1.5 ,而 GTO 则为α1 + α 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 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。
2-7与信息电子电路中的MOSFET相比,电力MOSFET具有怎样的结构特点才具有耐受高电压和大电流的能力？1．垂直导电结构：发射极和集电极位于基区两侧，基区面积大，很薄，电流容量很大。
2．N-漂移区：集电区加入轻掺杂N-漂移区，提高耐压。
3．集电极安装于硅片底部，设计方便，封装密度高，耐压特性好。
电力电子技术王兆安第五版习题答案详解
电力电子技术真正的第五版课后习题答案第一章无.l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1、I 2、I 3。
2π2π2ππ4π4π25π4a)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 mI 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I mb) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I mI 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741Imc) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =41I mI 3 =⎰22)(21πωπt d I m =21I 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≈89.48 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。
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。
电力电子学课后答案第二章
2.1 说明半导体PN 结单向导电的基本原理和静态伏-安特性。
答案答：PN结——半导体二极管在正向电压接法下（简称正偏），外加电压所产生的外电场与电场方向相反，因此PN结的电场被削弱。
电场所引起的多数载流子的漂移运动被削弱，多数载流子的扩散运动的阻力减小了，扩散运动超过了反方向的漂移运动。
大量的多数载流子能不断地扩散越过交界面，P区带正电的空穴向N区扩散，N区带负电的电子向P区扩散。
这些载流子在正向电压作用下形成二极管正向电流。
二极管导电时，其PN结等效正向电阻很小，管子两端正向电压降仅约1V左右（大电流硅半导体电力二极管超过1V ，小电流硅二极管仅0.7V ，锗二极管约0.3V）。
这时的二极管在电路中相当于一个处于导通状态（通态）的开关。
PN 结——半导体二极管在反向电压接法下（简称反偏）外加电压所产生的外电场与原电场方向相同。
因此外电场使原电场更增强。
多数载流子（P区的空穴和N区的电子）的扩散运动更难于进行。
这时只有受光、热激发而产生的少数载流子（P区的少数载流子电子和N区的少数载流子空穴）在电场力的作用下产生漂移运动。
因此反偏时二极管电流极小。
在一定的温度下，二极管反向电流在一定的反向电压围不随反向电压的升高而增大，为反向饱和电流。
因此半导体PN结呈现出单向导电性。
其静态伏－安特性曲线如左图曲线①所示。
但实际二极管静态伏－安特性为左图的曲线②。
二极管正向导电时必须外加电压超过一定的门坎电压（又称死区电压），当外加电压小于死区电压时，外电场还不足以削弱PN结电场，因此正向电流几乎为零。
硅二极管的门坎电压约为0.5V，锗二极管约为0.2V ，当外加电压大于后电场被大大削弱，电流才会迅速上升。
二极管外加反向电压时仅在当外加反向电压不超过某一临界击穿电压值时才会使反向电流保持为反向饱和电流。
实际二极管的反向饱和电流是很小的。
但是当外加反向电压超过后二极管被电击穿，反向电流迅速增加。
2.2 说明二极管的反向恢复特性。
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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。
2-6 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，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。
α1 + α 2＞两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 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α 2 较大,这样晶体管 T2 控制灵敏,易于 GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α 2 的更接近于 l,普通晶闸管α1 + α 2 ≥ 1.5 ,而 GTO 则为α1 + α 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 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。
2-7与信息电子电路中的MOSFET相比,电力MOSFET具有怎样的结构特点才具有耐受高电压和大电流的能力？1．垂直导电结构：发射极和集电极位于基区两侧，基区面积大，很薄，电流容量很大。
2．N-漂移区：集电区加入轻掺杂N-漂移区，提高耐压。
3．集电极安装于硅片底部，设计方便，封装密度高，耐压特性好。
2-8试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似和不同之处答：IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。
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。
9-1电力电子器件的驱动电路对整个电力电子装置有哪些影响？电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。
采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态,可缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有着重要意义。
另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就将近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。
9-2为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离？其基本方法有哪些？各自的基本原理是什么？9-3对晶闸管触发电路有哪些基本要求？ＩＧＢＴ、ＧＴＲ、ＧＴＯ和电力ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路各有什么特点？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。
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。
GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。
9-6电力电子器件缓冲电路是怎样分类的？全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中元件的作用。
答:缓冲电路又称为吸收电路，可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。
关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路。
将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称为复合缓冲电路。
还可以分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源，则被称为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。
全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压,du/dt或过电流和di/dt, 减小器件的开关损耗。
RCD缓冲电路中,各元件的作用是: 开通时,Cs经Rs放电,Rs起到限制放电电流的作用;关断时,负载电流经VDs从Cs分流,使du/dt减小,抑制过电压。
10-3.试阐明图10-7交-直-交变频器电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。
图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，将导致电容电压升高，称为泵升电压。
由于该能量无法反馈回交流电流，则电容只能承担少量的反馈能量，否则汞升电压过高会危及整个电路的安全。
10-4.试分析图10-8交-直-交变频器电路的工作原理，并说明其局限性。
带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路它是在上图的基础上，在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。
当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上。
其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能利用。
10-5试说明图10-9交-直-交变频器电路是如何实现负载能量回馈的。
利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路它增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态。
当负载回馈能量时，中间直流电压上升，使不可控整流电路停止工作，可控变流器工作于有源逆变状态，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。
10-6何谓双PWM电路？其优点是什么？双PWM电路为整流电路和逆变电路都采用PWM控制的间接交流变流电路。
它可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。
当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行。
10-7什么是变频调速系统的恒压频比控制？变频调速系统的恒压频比控制是为了不使电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压的频率和比率进行控制，使该比率保持恒定，以维持气隙磁通为额定值。
10-8何谓UPS？试说明图10-16所示UPS系统的工作原理。
UPS 是指当交流输入电源发生异常或断电时,还能继续向负载供电,并能保证供电质量,使负载供电不受影响的装置,即不间断电源。
图 10-16 为用柴油发电机作为后备电源的 UPS,其工作原理为:一旦市电停电,则蓄电池投入工作,同时起动油机,由油机代替市电向整流器供电,整流后再通过逆变器逆变为 50Hz 恒频恒压的交流电向负载供电广市电恢复正常后, 再重新由市电供电。
因为蓄电池只作为市电与油机之间的过渡,柴油发电机作为后备电源,所以此系统可保证长时间不间断供电。
10-9试解释为什么开关电源的效率高于线性电源。
线性电源功率器件工作在线性状态,也就是说他一用起来功率器件就是一直在工作,所以也就导致他的工作效率低,一般在 50%~60%。
开关电源，他的功率器件工作在开关状态,(一开一关,一开一关,频率非常快, 一般的平板开关电源频率在 100~200KHz, 模块电源在300～500KHZ) 这样他的损耗就小,效率也就高。
10-13与高压交流输电相比，高压直流输电有哪些优势？高压直流输电的系统结构是怎样的？与高压交流输电相比，高压直流输电具有如下优势：1）更有利于进行远距离和大容量的电能传输或者海底或地下电缆传输；2）更有利于电网联络；3）更有利于系统控制。
高压直流输电采用十二脉波换流器的双极高压直流输电线路。
双极是指其输电线路两端的每端都由两个额定电压相等的换流器串联连接，具有两根传输导线，分别为正极和负极，每端两个换流器的串联连接点接地。
单级高压直流输电系统只用一根输电导线（一般为负极），以大地或海水作为回路。