電力電子課l練習題答案

1、1.電力電子器件一般工作在開關狀態(tài).2_在通常情況下,電力電子器件功率損耗主要為通態(tài)損耗,而當器件開關頻率較高時,功率損耗主要為開關損耗.主電力電子器件組成白系統(tǒng),一般由限制電路、驅動電路、主電路三局部組成,由于電路中存在電壓和電流的過沖,往往需添加保護電路.4.按內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況,電力電子器件可分為單極型器件、_雙極型器件、復合型器件三類.5_電力二極管的工作特性可概括為承受正向電壓導通,承受反相電壓截止.6.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.二肖特基二極管的開關損耗小于快恢復二極管的開關損耗.8.晶閘管的根本工作特性可概括為正向電壓門極有觸

2、發(fā)那么導通、反向電壓那么截止.邑_對同一晶閘管,維持電流IH與擎住電流IL在數(shù)值大小上有IL大于IH.10 .晶閘管斷態(tài)不重復電壓UDSMf轉折電壓Ubo數(shù)值大小上應為,UDSt于Ubo.11 .逆導晶閘管是將二極管與晶閘管反并聯(lián)如何連接在同一管芯上的功率集成器件.12GTO0多元集成結構是為了便于實現(xiàn)門極限制關斷而設計的.13 .MOSFET勺漏極伏安特性中的三個區(qū)域與GT戲發(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)對應后者的飽和區(qū).14 .電力MOSFET勺通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù).15 .IGBT的開啟電壓U

3、GEth隨溫度升高而略有下降,開關速度小于電力MOSFET.16 .根據(jù)驅動電路加在電力電子器件限制端和公共端之間的性質,可將電力電子器件分為_電壓驅動型一和電流驅動型兩類.17 .IGBT的通態(tài)壓降在1/2或1/3額定電流以下區(qū)段具有負溫度系數(shù),在1/2或1/3額定電流以上區(qū)段具有正溫度系數(shù).18 .在如下器件：電力二極管PowerDiode、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晶閘管,屬于全控型器件的是_GTO、GTR、電力MOSFETIGBT;屬于單極型電力電子

4、器件的有電力MOSFET,屬于雙極型器件的有電力二極管、晶閘管、GTO、GTR,屬于復合型電力電子器件得有IGBT_;在可控的器件中,容量最大的是晶閘管一,工作頻率最高的是電力MOSFET屬于電壓驅動的是電力MOSFEKIGBT,屬于電流驅動的是晶閘管、GTO、GTR0試列舉你所知道的電力電子器件,并從不同的角度對這些電力電子器件進行分類.目前常用的控型電力電子器件有哪些答：1,根據(jù)器件能夠被限制的程度,分為以下三類：(1)半控型器件：晶閘管及其派生器件(2)全控型器件：IGBT,MOSFETGTO,GTR(3)不可控器件：電力二極管2 .根據(jù)驅動信號的波形(電力二極管除外)(1)脈沖觸發(fā)型：

5、晶閘管及其派生器件(2)電平限制型：(全控型器件)IGBT,MOSFETGTO,GTR3 .根據(jù)器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類：(1)單極型器件：電力MOSFET功率SIT,肖特基二極管(2)雙極型器件：GTR,GTO晶閘管,電力二極管等3 3)復合型器件：IGBT,MCT,IGCT等4 .根據(jù)驅動電路信號的性質,分為兩類：(1)電流驅動型：晶閘管,GTOGTR等(2)電壓驅動型：電力MOSFET,IGBT等常用的控型電力電子器件：門極可關斷晶閘管,電力晶閘管,電力場效應晶體管,絕緣柵雙極晶體管.2-15對晶閘管觸發(fā)電路有哪些根本要求晶閘管觸發(fā)電路應滿足以下要求：1)觸發(fā)脈

6、沖的寬度應保證晶閘管的可靠導通；2)觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度,對戶外嚴寒場合,脈沖電流的幅度應增大為器件最大觸發(fā)電流的3-5倍,脈沖前沿的陡度也需增加,一般需到達1-2A/US.3)所提供的觸發(fā)脈沖應不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額,且在門極伏安特性的可靠出發(fā)區(qū)域之內.4)應有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離.2-18IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點IGBT驅動電路的特點是：驅動電路具有較小的輸出電阻,IGBT是電壓驅動型器件,IGBT的驅動多采用專用的混合集成驅動器.GTR驅動電路的特點是：驅動電路提供的驅動電流有足夠陡的前沿,并有一定的過

7、沖,這樣可加速開通過程,減小開通損耗；關斷時,驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流,并加反偏截止電壓,以加速關斷速度.GTO驅動電路的特點是：GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度,且一般需要在整個導通期間施加正門極電流,關斷需施加負門極電流,幅值和陡度要求更高,其驅動電路通常包括開通驅動電路,關斷驅動電路和門極反偏電路三局部.電力MOSFET驅動電路的特點：要求驅動電路具有較小的輸入電阻,驅動功率小且電路簡單.2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅俏要高和觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步.1.晶閘管兩端弁聯(lián)R、C吸收回路的主要作用有哪些其

8、中電阻R的作用是什么答：R、C回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過電壓,限制電流上升率,動態(tài)均壓作用.R的作用為：使L、C形成阻尼振蕩,不會產(chǎn)生振蕩過電壓,減小品閘管的開通電流上升率,降低開通損耗.、8、指出以下圖中各保護元件及VD、Ld的名稱和作用90VT不nIr2口2口T答：星形接法的硒堆過電壓保護；三角形接法的阻容過電壓保護；橋臂上的快速熔斷器過電流保護；晶閘管的弁聯(lián)阻容過電壓保護；橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護；直流側的壓敏電阻過電壓保護；直流回路上過電流快速開關保護；VD是電感性負載的續(xù)流二極管；Ld是電動機回路的平波電抗器；9、為使晶閘管變流裝置正常工作,觸發(fā)電路必須滿足什么要求

9、答：A、觸發(fā)電路必須有足夠的輸出功率；B、觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步；C、觸發(fā)脈沖要有一定的寬度,且脈沖前沿要陡；D、觸發(fā)脈沖的移相范圍應能滿足主電路的要求；10、以下圖為一單相交流調壓電路,試分析當開關Q置于位置1、2、3時,電路的工作情況弁畫出開關置于不同位置時,負載上得到的電壓波形.答：Q置于位置1:雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號,不能導通,負載上無電壓.Q置于位置2:正半周,雙向品閘管I+觸發(fā)方式導通.負半周,由于二極管VD反偏,雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號,不能導通,負載上得到半波整流電壓.Q置于位置3:正半周,雙向晶閘管I+觸發(fā)方式導通.負半周,雙向晶閘管田-觸發(fā)方式導通,負載上得

10、到近似單相交流電壓.11、在下面兩圖中,一個工作在整流電動機狀態(tài),另一個工作在逆變發(fā)電機狀態(tài).(1)、標出U、Ed及id的方向.、說明E與Ud的大小關系.(3)、當a與B的最小值均為30度時,限制角民的移向范圍為多少整流電動機狀態(tài)：電流方向從上到下,電壓方向上正下負,反電勢E方向上正下負,Ud大于E,限制角的移相范圍0090逆變發(fā)電機狀態(tài)：電流方向從上到下,電壓Ud方向上負下正,發(fā)電機電勢E方向上負下正,Ud小于E,限制角的移相范圍90150.1、圖為采用雙向晶閘管的單相電源漏電檢測原理圖,試分析其工作原理.1CrR2R3插座JT,4VT答：三相插座漏電,雙向晶閘管以I+或III-的方式觸發(fā)導

11、通,繼電器線圈得電,J1,4常開觸頭閉合,常閉觸頭斷開,切斷插座電源；同時J1,2常開觸頭閉合,常閉觸頭斷開,晶閘管門極接通電源；雙向晶閘管導通使指示燈亮,提示插座漏電.UJT正常工作時,雙向晶閘管門極無觸發(fā)信號,不導通,繼電器線圈不得電,三相插座帶電,指示燈不亮,提示正常工作.3、由下面單結晶體管的觸發(fā)電路圖畫出各點波形單結晶體管觸發(fā)電路各點的電壓波形G9O口1、實現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個必不可少的條件答：1直流側必需外接與直流電流Id同方向的直流電源E,其數(shù)值要稍大于逆變器輸出平均電壓Ud,才能提供逆變能量.2逆變器必需工作在B90.區(qū)域,使Ud0,才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng).2

12、、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項根本要求答：1觸發(fā)信號應有足夠的功率.2觸發(fā)脈沖應有一定的寬度,脈沖前沿盡可能陡,使元件在觸發(fā)導通后,陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導通.(3)觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步,脈沖移相范圍必須滿足電路要求.2、PWM變電路的限制方法主要有哪幾種簡述異步調制與同步調制各有哪些優(yōu)點答：(1)PW應變電路的常用限制方法有兩種,一是計算法；二是調制法.其中調制法又可分為兩種,一是異步調制法；二是同步調制法.(2)通常異步調制法是保持載波頻率不變,信號頻率根據(jù)需要而改變時,載波比是變化的.優(yōu)點是：信號頻率較低時載波比擬大,一周期內脈沖數(shù)較多,輸出較接近正弦波.

13、(3)同步調制時,保持載波比為常數(shù),并在變頻時使載波和信號波保持同步變化.優(yōu)點是：信號波一周內輸出的脈沖數(shù)是固定的,脈沖相位也是固定的,對稱性好.3、什么是逆變失敗逆變失敗后有什么后果形成的原因是什么答：(1)逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗,該關斷的器件末關斷,該導通的器件末導通.從而使逆變橋進入整流狀態(tài),造成兩電源順向聯(lián)接,形成短路.(2)逆變失敗后果是嚴重的,會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(huán)流,損壞開關器件.(3)產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太??；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖喪失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等.2、根據(jù)對輸出電壓平均值進行限制的方法不同,直流斬波電路可有哪三

14、種限制方式并簡述其限制原理.答：(1)第一種調制方式為：保持開關周期不變,改變開關導通時間ton稱為脈寬調制.簡稱“PWM調制.(2)第二種調制方式為：保持開關導通時間ton不變,改變開關周期,稱為頻率調制.簡稱為“pfm調制.(3)第三種調制方式為：同時改變周期T與導通時間ton.使占空比改變,稱為混合調制.3、電壓型逆變電路中反應二極管的作用是什么?答：電壓型逆變器當交流側為阻感性負載時,需要向電源反應無功功率.直流側電容起緩沖無功能量的作用.為了給交流側向直流側反應的無功能量提供通道,逆變橋各臂開關器件都反并聯(lián)了反應二極管.1、對晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求答：為了讓品閘管變流器準確無誤地

15、工作要求觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號應有足夠大的電壓和功率；門極正向偏壓愈小愈好；觸發(fā)脈沖的前沿要陡、寬度應滿足要求；要能滿足主電路移相范圍的要求；觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步.2、正確使用品閘管應該注意哪些事項答：由于晶閘管的過電流、過電壓承受水平比一般電機電器產(chǎn)品要小的多,使用中除了要采取必要的過電流、過電壓等保護舉措外,在選擇品閘管額定電壓、電流時還應留有足夠的平安余量.另外,使用中的晶閘管時還應嚴格遵守規(guī)定要求.止匕外,還要定期對設備進行維護,如去除灰塵、擰緊接觸螺釘?shù)?嚴禁用兆歐表檢查品閘管的絕緣情況.3、品閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用答：在品閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器

16、輸出,可降低脈沖電壓,增大輸出的觸發(fā)電流,還可以使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離,既平安又可預防干擾,而且還可以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配,到達同時觸發(fā)多個晶閘管的目地.6、晶閘管的過電流保護常用哪幾種保護方式其中哪一種保護通常是用來作為“最后一道保護用答：晶閘管的過電流保護常用快速熔斷器保護；過電流繼電器保護；限流與脈沖移相保護和直流快速開關過電流保護等舉措進行.其中快速熔斷器過電流保護通常是用來作為“最后一道保護用的.3.單相橋式全控整流電路,U2=100V,負載中R=2C,L值極大,當u=30二時,要求：(1)作出Ud、id和i2的波形;(2)求整流輸出平均電壓Ud、平均電流I

17、d,變壓器二次電流有效值I2；解：(1)作圖北J一11IL防(2)Ud=0.9U2cos;當.=30時,Ud=0.9U2COS=0.9100cos30：78VIdUd78=二39A212ad=39A4.在圖1所示的降壓斬波電路中,E=200V,R=10G,L值極大,Em=30V(1)分析斬波電路的工作原理；(2)采用脈寬調制限制方式,當T=50Ns,ton=20%時,計算輸出電壓平均值U.、輸出電流平均值Uo解：1參考書上簡要說明.2根據(jù)公式得Uo=tonE=E2200-80VtontoffT503M=*=5AR10計算題每題10分,共計20分1、單相半波可控整流電路,電阻性負載.要求輸出的直

18、流平均電壓為5092V之間連續(xù)可調,最大輸出直流電流為30A,由交流220V供電,求品閘管限制角應有的調整范圍為多少選擇品閘管的型號規(guī)格平安余量取2倍,r=1.66.Id解：單向半波可控整流電路的Ul=0.45U21COS：2當Ul=50V時COSa=2Ul045U2250045220那么a=90當UL=92V時COSa=2Ul045U22920452201=0.87那么a=30限制角a的調整范圍應為090由上=1.66知IdI=1.66Id=1.66X30=50A為最大值一I50一1.571.57二Itav=2X=2X=64A取100A又Uyn=2UTM=2XJ2X220=624V取700V晶閘管的型號為：KP100-7.2、一臺由220V供電的自動恒溫功率為1kW的電爐,采用單相半控橋整流電路.通過計算選擇品閘管和續(xù)流二極管的型號.解：電爐電阻絲的電阻Rd=.2U2_220220Pd-1000=48Q當a=0.時晶閘管與整流管的電流有效值才最大為.U21.奠一.、2201費一0ITm=IDm=一SIn2-=.201=3.2A選擇品閘管和整流管的型號I32It(av)=(1.52)Tm=(1.52)=34A1.571.57取5A(電流系列值)