电力电子技术 徐春燕 第1章答案

课外练习
1.晶闸管正常导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管的关断条件是什么？怎样才能使导通的晶闸管关断？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多大? 1解:晶闸管正常导通的条件是U AK >0（即阳极承受正压）时, 且门极有正向触发电流I g ；导通后流过晶闸管的电流由外电路决定；晶闸管的关断条件是使流过晶闸管阳极电流小于维持电流，可以通过去掉阳极所加的正向电压，或者给阳极施加反压，或者通过增大回路电阻使流过晶闸管的电流降低维持电流值以下来实现。

晶闸管导通时两端电压接近于零，阻断时其两端电压由外电路决定。

2.图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Im ，试计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 。

如果不考虑安全裕量,试求额定电流为100A 的晶闸管能送出的平均电流1d I 、2d I 、3d I 各为多少？这时，相应的电流最大值1m I 、2m I 、3m I 各为多少
?
图1 波形图
2解：（1）计算出各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I 为：
:a)
m 4
1m m I 1I I sin ()(1)0.272I 222
d t π
π
ωπ
π=
=+≈⎰
1m I 0.475I
=
=≈ b)
m 2
m m 4I 1
I I sin ()(1)0.544I 22d td wt π
πωπ
==+=⎰
m 2m I I 0.672I 2
=
=
≈
c)
23m m
11
I I ()I 24d d t πωπ
==⎰
3m 1
I I
2
=
=
（2）额定电流为100A 的晶闸管能送出的平均电流1d I 、2d I 、3d I 及相应的电流最大值1m I 、
2m I 、3m I 值为：
依据有效值相等原则有：
由于I frm =1.57I F(A V)=157A ，所以有
a ） 0.475Im =157A
m 1I =330.5A, I d1=89.8A b ) 0.672Im =157A
m 2I =233.6A, I d2=127.1A c) 0.5Im =157A m 3I =314A, I d3=78.5A
3.试比较IGBT 、GTR 、GTO 和电力MOSFET 几种常用的全控型器件的各自的优缺点。

4.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（基本原理）有哪些?
4解：主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在驱动电路与主电路连接处，或驱动电路与控制电路连接处，或主电路与检测电路的连接处，需要进行电气隔离，一般通过光耦合器或变压器来传递光、磁等信号，以实现电气隔离。

此外，还需附加一些保护电路，以保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行。

5.电力电子器件过电压和过电流产生的原因有哪些？对过电压和过电流的保护有哪些主
要方法？
5解：电力电子装置中可能产生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。

外因过电压主要来自雷击过电压和系统中分闸、合闸等开关操作引起的过电压（如电源变压器等储能元器件，会在开关操作瞬间产生很高的感应电压）。

内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括换相过电压、关断过电压等。

过电压保护所使用的元器件有阻容吸收电路、非线性电阻元件硒堆和压敏电阻等，其中阻容（RC）过电压抑制电路最为常见。

电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。

过电流分为过载和短路两种情况。

过流保护常采用快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器保护等措施。

6.为什么电力MOSFET和IGBT较容易并联？在并联使用时要注意哪些事项？
6解：电力MOSFET的导通电阻具有正的电阻温度系数，电流增大，发热增大，通态电阻也随之增大，从而使电流下降。

因此，电力MOSFET并联使用时具有一定的电流均衡能力，易于并联使用。

IGBT的通态压降一般在- 额定电流以下的区段具有负的温度系数，在- 额定电流以上的区段则具有正温度系数，因而IGBT在并联使用时也具有一定的电流自动均衡能力，与电力MOSFET类似，易于并联使用。

在实际并联使用MOSFET和IGBT时，在器件的参数特性选择、电路布线和散热条件方面尽量保持一致。