電力電子技術第2章習題_答案解析

1、班級姓名學號第2/9章電力電子器件課后復習題第1部分：填空題1. 電力電子器件是直接用于主_電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。2. 主電路是在電氣設備或電力系統(tǒng)中，直接承擔 電能變換或控制任務_的電路。3. 電力電子器件一般工作在 開關_狀態(tài)。4. 電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由 控制電路_、驅(qū)動電路_、_主電路三部分組成， 由于電路中存在電壓和電流的過沖，往往需添加 _保護電路。5. 按照器件能夠被控制的程度，電力電子器件可分為以下三類：不可控器件_、半控型器件 和_全控型器件_。6按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，電力電子器件可分為以下分為兩類：電流驅(qū)動型和 電壓驅(qū)動型。7. 電力二極管的工作

2、特性可概括為 單向?qū)щ娦訽。8. 電力二極管的主要類型有普通二極管、快恢復二極管、肖特基二極管。9. 普通二極管又稱整流二極管多用于開關頻率不高 ，一般為_ 1K Hz以下的整流電路。其反向恢復時間較長，一般在 5 s以上。10. 快恢復二極管簡稱快速二極管，其反向恢復時間較短，一般在_5 s_以下。11. 肖特基二極管的反向恢復時間很短,其范圍一般在1040ns_之間。12. 晶閘管的基本工作特性可概括為：承受反向電壓時，不論 是否觸發(fā)，晶閘管都不會導 通；承受正向電壓時，僅在門極正確觸發(fā)情況下，晶閘管才能導通；晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流 降至維持

3、電流以下_。13. 通常取晶閘管的iDRMfn urrM中較小的標值作為該器件的額定電壓。選用時，一般取 為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓_23 倍。14. 使晶閘管維持導通所必需的最小電流稱為 維持電流_。晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后， 能維持導通所需的最小電流稱為 擎住電流。對同一晶閘管來說，通 常I l約為I H的稱為_24 _倍。15. 晶閘管的派生器件有：快速晶閘管_、_雙向晶閘管_、_逆導晶閘管_、_光控晶閘管_。16. 普通晶閘管關斷時間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管_ 10微秒左右。 高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額不易做高。17. .雙向晶閘管可認為是

4、一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。18. 逆導晶閘管是將_晶閘管_反并聯(lián)一個二極管_制作在同一管芯上的功率集成器件。19. 光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號_觸發(fā)導通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的 絕緣且可避免電磁干擾的影響。20. GTO的多元_結構是為了便于實現(xiàn)門極控制關斷而設計的。21. GTO勺開通控制方式與晶閘管相似，但是可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關斷。22. GTO導通過程與普通晶閘管一樣，只是導通時飽和程度 較淺二 導通時管壓降較高_。23. GTO最大可關斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值 I GM之比稱為電流關斷增益 該值 一般很小，只

5、有 _5 左右，這是GTO的一個主要缺點。24. GTR導通的條件是：集電結正向偏置且基極施加驅(qū)動電流_。25. 在電力電子電路中GTF工作在開關狀態(tài)，在開關過程中，在_飽和區(qū)和截止區(qū)之間 過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)。26. 電力MOSFE導通的條件是：漏源極間加正電_且_柵源極間加大于開啟電壓的正電壓 _。27. 電力MOSFE的漏極伏安特性中的三個區(qū)域與GTR共發(fā)射極接法時的輸出特性中的三個區(qū) 域有對應關系，其中前者的截止區(qū)對應后者的 截止區(qū)_、前者的飽和區(qū)對應后者的放 大區(qū)_、前者的非飽和區(qū)對應后者的_放大區(qū)_。28. 電力MOSFE的通態(tài)電阻具有正 _溫度系數(shù)。29.IGBT是由MOSFET

6、和GTR兩類器件取長補短結合而成的復合器件。30.IGBT導通的條件是：集、射極間加正電_且_柵、射極間加大于開啟電壓的正電壓 _。31. IGBT的輸出特性分為三個區(qū)域，分別是：_正向阻斷區(qū)，有源區(qū)和飽和區(qū)。IGBT的開關過程，是在 正向阻斷區(qū)和飽和 _區(qū)之間切換。32.IGCT由_ IGBT 一和GTO 兩類器件結合而成的復合器件，目前正在與IGBT等新型器件激烈競爭，試圖最終取代 _GTO在大功率場合的位置。33. 將多個電力電子器件封裝在一個模塊中，稱為 _功率模塊_。34. 與單管器件相比，功率模塊的優(yōu)點是：體積小_、_成本低、可靠性高一。35. 功率集成電路將功率器件與邏輯、控制、

7、保護、傳感、檢測、自診斷一等信息電子電路制作在同一芯片上。36. 功率集成電路實現(xiàn)了 _電能_和_信息_的集成，成為機電一體化的理想接口。37. 按照載流子參與導電的情況，可將電力電子器件分為：單極型、雙極型和_混合型（復合型）三類。38. 在如下器件：電力二極管（Power Diode）、晶閘管（SCR、門極可關斷晶閘管（GTO、 電力晶體管（GTR、電力場效應管（電力 MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）中，屬于不可控器件的是 電力二極管，屬于半控型器件的是 _SCR，屬于全控型器件的是_GTO, GTR,電力MOSFET, IGBT屬于單極型電力電子器件的有 電力MOSFET ,

8、屬于雙極型器件的有電力二極管,SCR ,GTO, GTR二 屬于復合型電力電子器件得有IGBT ,在可控的器件中，容量最大的是 _ IGBT,工作頻率最高的是 _電力MOSFET ,屬于電壓驅(qū)動的是電力MOSFET, IGBT , 屬于電流驅(qū)動的是二SCR, GTO, GTR 。39.畫出下面電力電子器件的電氣符號。電力二極管晶閘管 GTO GTR電力場效應管IGBTASCRBCNPN型 GTR E溝 1SMOSFET N-IGBT第2部分：簡答題1. 電力電子器件是如何定義和分類的？同處理信息的電子器件相比，它的特點是什么？答：電力電子器件是直接用于主電路中， 實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件

9、。 它分為電真 空器件和半導體器件（主要是硅半導體）。電力半導體器件按照控制程度可分為不控型器件， 半控型器件，全控型器件。按驅(qū)動電路：電流驅(qū)動型，電壓驅(qū)動型。電力電子器件同處理信息的電子器件相比，它的特點是：1）處理電功率的能力一般遠大于處理信息的電子器件。2）電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。3）電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。4）電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。2. 使晶閘管導通的條件是什么？答：晶閘管導通的條件有2個，缺一不可，即：1 ）陽極與陰極之間加上正向電壓；2 ）門極與陰極之間加上適當?shù)恼螂妷骸?. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣

10、才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：晶閘管導通的條件是陽極電流大于維持電流。使陽極電流小于維持電流才能使晶閘 管由導通變?yōu)殛P斷4. GTO和普通晶閘管同為PNPN吉構，為什么GTC能夠自關斷，而普通晶閘管不能？答,（JTO和普通品閘管同為PNPN鋁構，由PN區(qū)和NiPiNj構碰兩牛晶體管VH V：,分 別口冇共基極電流增簽隅和a.t 11?-逋品閘講的分析可得.a.+tr. l足需件臨界導通 的條件。說十兩個等&晶休行過飽和而導通；不能緋持飽和導通仙 關斷.GTOi所以能夠口存關斷*面艸通冊閘行不能.足因為GTO與杵適品阿tf在徴汁和 T藝方而冇以下兒點不同：1）GTO在設計時a：較大.這樣晶體管

11、也控制靈:乩 易于GTO芙斷；2）GTO導適時的Gt+u? i接近丁- X眸通晶閘管久 而GTO則為 % +冬瓷05GTO的迥利程度不弼*接近丁臨界飽利.這樣加門極控制關斷捉供右利 條件：3）荽元集成結構使療個GTO元阻極血枳很小門極訓陰極聞的距離大為縮矩，使得 卩2械區(qū)所謂的橫向電阻很小*從而使從門極抽出較大的電流成為可能5. 試說明IGBT、GTR GTC和電力MOSFE各自的優(yōu)缺點。解：IGBT, GTR, GTO和電）J MOSFET的優(yōu)缺點的比較如F圾；團件優(yōu)戌缺點1GBT開關速度高.開彌耗小*具育附脈 沖電溫沖擊的陡力，通態(tài)用降軟低. 輸入附抗臥為電汗駆亦驅(qū)動功率開并竝啦低P41力

12、胡ospe丁.電斥.（11謊容址平及GTQGTK刑壓髙.電流大+開關特性如通漩 能力強，飽科斥陽氐開關速也低.為牡盜里動，所爲 騾動功率大*騾動陀路口朵，存 在二次擊穿問題GTO電氐電流容量大.適用T大功率場 合.具有電導調(diào)制敦噸奠通流能力 很強電流關斷增盤很小.關斷時門槪 負脈沖電流大.幵關連度低，噩 動功事大.驅(qū)訥業(yè)捋塑琵開其 頻那低電力MOSFFT開天速度快，輸入陽抗高.熱穂崔性 好所需驅(qū)動功率小U犯動吐路閒 單.丁件頻隼商，平存在二次齊穿問電流容呈卜 耐壓低.一股只適 用于功率爪趙過）0kw的41力電 子裝亙第3部分：計算題1. 晶閘管在單相正弦有效值電壓220V時工作,若考慮晶閘管的

13、安全裕量，其電壓定額應選多 大？答：考慮2倍安全裕量，有Utm 2-2220622V,故選電壓定額為700V。2. 流經(jīng)晶閘管的電流波形如題圖1所示,其電流最大值為I m。試計算電流波形的平均值、有效 值。若取安全裕量為2,問額定電流為100A的晶閘管，其允許通過的電流平均值和最大值 為多少？01刼題圖1盍經(jīng)晶閘管的電盍波形2解，設電流換形最大值為1 *1TtT平均值為： = I Ht)dt = g心加召-=打=0.2-1 匚7 口J 療 0NJ flp有效值劃 4汀機7忌二人標予爲石 再吾厶4込 若安全裕量2貝IJ 2rMn =100/2= 50A.% =1.571 =L57x3O = 7S.5X允許誼過的電流最大值：4 = = 175|0J51允許通過的電悅平均疽：；0r5=42.3. 題圖2中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計算各圖波形的電流平均值I di、I d2、I d3與電流有效值I 3、I 3、I 3。如果不考慮安全裕量，問100A 的晶閘管能送出的最大平均電流Id1、I d2、I d3為多少？這時，相應的電流最大值I m、I m2、I m3