电力电子变流技术 全本书课后答案

第一章电力半导体器件

习题与思考题解

1-1.晶闸管导通得条件就是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？

解:晶闸管导通得条件就是:阳极承受正向电压,处于阻断状态得晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才能使其导通。门极所加正向触发脉冲得最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要得最小阳极电流,即擎住电流ＩＬ以上。导通后得晶闸管管压降很小。

使导通了得晶闸管关断得条件就是:使流过晶闸管得电流减小至某个小得数值－维持电流ＩＨ以下。其方法有二:

１）减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压;

２）增加负载回路中得电阻。

1-2.型号为KP100-3得晶闸管,维持电流I H=4mA,使用在题1-2图中得电路中就是否合理？为什么(不考虑电压、电流裕量)？

解:根据机械工业部标准JB1144-75规定,ＫＰ型为普通闸管,KP100-3得晶闸管,其中100就是指允许流过晶闸管得额定通态平均电流为100A,3表示额定电压为300V。

对于图(a),假若晶闸管V被触发开通,由于电源为直流电源,则晶闸管流过得最大电流为

因为I V< I H,而I H < I L,I L为擎住电流,通常I L=(2~4) I H。可见,晶闸管流过得最大电流远小于擎住电流,所以,图(a)不合理。

对于图(b),电源为交流220V,当α=0°时,最大输出平均电压

(Ｖ)

平均电流(A)

波形系数

所以, ＩＶ＝K f。ＩＶＡＲ＝1、57×9、9＝15、5(A)

而KP100-3允许流过得电流有效值为I VE＝1、57×100＝157(A),I L< I V

但电路中晶闸管Ｖ可能承受得最大正反向峰值电压为

(V)>300(V)

所以,图(b)不满足电压指标,不合理。

对于图(c),电源为直流电源,Ｖ触发导通后,流过Ｖ得最大电流为I V＝150／1＝150(A),即为平均值,亦就是有效值。而I VE＝150A,I V＝150(A)<157(A),即I L< I V

1-3.在题图1-3电路中,E=50V,R=0、5Ω,L=0、5H,晶闸管擎住电流为15mA。要使晶闸管导通,门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？

解:晶闸管导通后,主回路电压方程为

主电路电流按下式由零上升

晶闸管要维持导通,i d必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将I d=15mA代入,得

取,

t≥150μs。

所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。

1-4.单相正弦交流电源,交流电源电压有效值为220V。晶闸管与负载电阻串联连接。试计算晶闸管实际承受得最大正反向电压。若考虑晶闸管得安全裕量,其额定电压应如何选取？

解:该电路运行可能出现施加于晶闸管上最大正反向峰值电压为

(V)

若考虑晶闸管得安全裕量,通常选择额定电压为正常工作峰值电压得2－3倍。２×310＝620(V),

3×310＝930(V),则选择额定电压为700V～1000V得晶闸管。

1-5.若题1-4中晶闸管得通态平均电流为100A,考虑晶闸管得安全裕量,试分别计算导电角为180°与90°时,电路允许得峰值电流各就是多少？

解: 在不考虑安全裕量时,选择晶闸管得原则就是:使实际运行管子电流得有效值I V1等于定义管子额定通态平均电流时得电流有效值I VE,即两种情况下,管芯得结温相同并小于或等于额定结温。

当导通角θ＝180°时,

则有I m/2＝1、57I VEAR

所以,晶闸管允许得峰值电流为

Ｉm=2×1、57×100＝314(Ａ)

当导通角θ＝90°时,

则有

所以,晶闸管允许得峰值电流为

(A)

考虑取安全裕量数为2时,则当导通角θ＝180°时,电路允许得峰值电流为

I m1=314／2＝157Ａ,

当导通角θ＝90°时,电路允许得峰值电流为

Ｉm2＝444／2＝222(A)、

1-6、题1-6图中阴影部分表示晶闸管导电区间。各波形得电流最大值均为I m,试计算各波形电流平均值I d1、I d2、I d3、I d4、I d5,电流有效值I1、I2、I3、I4、I5与它们得波形系数K f1、K f2、K f3、K f4、K f5、

解:

1-7.题1-6中如果不考虑安全裕量,问100A晶闸管能送出得电流平均值I d1、I d2、I d3、I d4、I d5各就是多少？这时相应得电流最大值I m1、I m2、I m3、I m4、I m5又就是多少？

解:额定通态平均电流I VEAR为100A得晶闸管允许通过电流得有效值为

利用上题结果,图(a)

则I m1=314(A)

图(b)

则I m２=341(A)

图(c)

则I m３=241(A)

图(d)

则I m４=314(A)

图(e)

则I m5=444(A)

1-8.晶闸管得额定电流就是怎样定义得？有效值与平均值之间有何关系？

解:晶闸管得额定电流即指其额定通态平均电流ＩVEAR、它就是在规定得条件下,晶闸管允

许连续通过工频正弦半波电流得最大平均值。如教材图1-8所示。

这些条件就是:环境温度+４０℃,冷却条件按规定,单相半波整流电路为电阻负载,导通角不小于170℃,晶闸管结温不超过额定值。

额定通态平均电流ＩVEAR得电流等级如教材表１－２所示。通常50Ａ以下得管子分为1、5、10、20、30、50Ａ等级,100－1000Ａ得管子分为100、200、300、400、500、600、800、1000Ａ等级。

额定通态平均电流ＩVEAR与在同一定义条件下得有效值I VE具有如下关系: