電力電子技術第2章-習題---答案

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按照驅動電路信號的性質，電力電子器件可分為以下分為兩類： 電流驅動型和電壓驅動型。7. 電力二極管的

2、工作特性可概括為 單向導電性 。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1KHz 以下的整流電路。其反向恢復時間較長，一般在 5ms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 5ms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 UDRM 和 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 IL 約為 IH 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

4、認為是一對反并聯(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 的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 ,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 IGM 之比稱為 電流關斷

5、增益 , 該值一般很小，只有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 基極施加驅動電流 。25. 在電力電子電路中 GTR 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，要經過放大區(qū)。26. 電力 MOSFET 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MOSFET 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 MOSFET 的通態(tài)電阻

6、具有 正 溫度系數(shù)。29.IGBT 是由 MOSFET 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 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 、

7、 成本低、 可靠性高 。35.功率集成電路將功率器件與 邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷 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 MO

8、SFET, IGBT ,屬于單極型電力電子器件的有 電力 MOSFET, 屬于雙極型器件的有 電力二極管, SCR ,GTO, GTR ,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,屬于電壓驅動的是 電力 MOSFET, IGBT,屬于電流驅動的是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GTOGTR電力場效應管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。它分

9、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。按驅動電路：電流驅動型，電壓驅動型。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？怎樣才能使晶閘管由

10、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 結構，為什么 GTO 能夠自關斷，而普通晶閘管不能？5.試說明 IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 各自的優(yōu)缺點。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 ´2 ´ 220 = 622V ,故選電壓定額為 700V。2.流經晶閘管的電流波形如題圖 1 所示,其電流最大值為 I 。試計算電流波形的平均值、有效m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？3.題圖