电力电子期末试题及答案.doc

1、11晶闸管导通的条件是什么？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？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？解：晶闸管导通的条件是：晶闸管阳极和阴极之间加正向阳极电压。门极和阴极之间加适当的正向阳极电压。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源电压和负载大小决定。晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持电流。关断晶闸管可以通过降低晶闸管阳极阴极间电压或增大主电路中的电阻。晶闸管导通时两端电压为通态平均电压（管压降） ，阻断时两端电压由主电路电源电压决定。2调试图所示晶闸管电路，在断开负载 Rd 测量输出电压 Ud 是否可调时，发现电压表读数不正常，接上 Rd 后一切正常，请分析

2、为什么？习题 2 图解：当 S 断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸管阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管无法导通，电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。在 S 合上以后，Rd 介入电路，晶闸管能正常导通，电压表的读数才能正确显示。3画出图 1-35 所示电路电阻 Rd 上的电压波形。图 1-35 习题 3 图解：24说明晶闸管型号 KP100-8E 代表的意义。解：KP100-8E 表示额定电流 100A、额定电压 8 级（800V、通态平均电压组别E（0.7 UT0.8 ）普通晶闸管。5晶闸管的额定电流和其他电气设备的额定电

3、流有什么不同？解：由于整流设备的输出端所接负载常用平均电流来衡量其性能，所以晶闸管额定电流的标定与其他电器设备不同，采用的是平均电流，而不是有效值，又称为通态平均电流。所谓通态平均电流是指在环境温度为 40和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170电阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。6型号为 KP1003、维持电流 IH3mA 的晶闸管，使用在习题图所示的三个电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？习题 6 图解：（a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。本题给定晶闸管的维持电流 IH3mA，那么擎住电流

4、必然是十几毫安，而图中数据表明，晶闸管即使被触发导通，阳极电流为 100V/50K3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能导通，故不合理。（b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。本图所给的晶闸管额定电压为 300A、额定电流 100A。图中数据表明，晶闸管可能承受的最大电压为 311V，大于管子的额定电压，故不合理。（c）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。晶闸管可能通过的最大电流有效值为 150A，小于晶闸管的额定电流有效值1.57100157A，晶闸管可能承受的最大电压 150V，小于晶闸管的额定电压 300V，在不3考虑电压、电流裕量的前提下，

5、可以正常工作，故合理。7某晶闸管元件测得 UDRM840V ，U RRM=980V，试确定此晶闸管的额定电压是多少？解：根据将 UDRM 和 URRM 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较小的 840V 按教材表 12 取整得 800V，该晶闸管的额定电压为 8 级（800V） 。8有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？解：晶闸管的阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。此后阳极电流逐渐上升到擎住电流后，去掉触发脉冲，则管子继续导通，知道电流升到负载电流后，进入正常工作状态。如果阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲，则晶闸管就不能继续导通

6、而关断。9双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为100A 的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？解：双向晶闸管的额定电流用有效值表示，而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。额定电流 100A 的普通晶闸管，其通过电流的峰值为 100A=314A ，则双向晶闸管的额定电流为 314/ =222A。210双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？解：双向晶闸管的触发方式有：I+ 触发： T1 接正电压， T2 接负；门极 G 接正，T2 接负。I- 触发： T1 接正，T2 接负；门极 G 为负，T2 接正。+ 触发 T1 接负，T2 接正

7、，门极 G 接正，T2 接负。- 触发 T1 接负， T2 接正；门极 G 接负，T2 接正。一般选用 I+和-。11说明图所示的电路，指出双向晶闸管的触发方式。习题 11 图解：S 置于位置 1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压4S 置于位置 2：正半周，双向晶闸管+ 触发方式导通。负半周，由于二极管 VD 反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。S 置于位置 3：正半周，双向晶闸管+ 触发方式导通。负半周，双向晶闸管-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。12可关断晶闸管 GTO 有哪些主要参数？其中哪些参数与普通晶闸管相同？哪些不同？解：可关

8、断晶闸管 GTO 的主要参数有：断态重复峰值电压、断态不娼妇峰值电压、反向重复峰值电压和反向不重复峰值电压、开通时间、关断时间等，这些参数定义与普通晶闸管相同。与普通晶闸管不同的是：（1）最大可关断阳极电流 IATO。也是标称 GTO 额定电流的参数。与普通晶闸管的额定电流不同。（2）电流关断增益 。定义为ofGMATOofI（3）维持电流与擎住电流。GTO 的维持电流和擎住电流的含义和普通晶闸管的含义基本相同。但是，由于 GTO 的多元集成结构，使得每个 GTO 远的维持电流和擎住电流不可能完全相同。因此把阳极电流减小到开始出现某些 GTO 元不能再维持导通时的值称为整个 GTO 的维持电流

9、；而规定所有 GTO 元都达到其擎住电流的阳极电流为 GTO 的擎住电流。13名词解释控制角（移相角） 导通角 移相 移相范围控制角 ：控制角 也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。导通角 ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。移相：是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角 的大小。5移相范围：是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。14有一单相半波可控整流电路，带电阻性负载 Rd=10，交流电源直接从 220V 电网获得，试求：（1）输出电压平均值 Ud 的调节范围；（2）计算晶闸管电压与电流并选择晶闸管。解：（1）输出电压的

10、调节范围：099V（2）KP20-715单相半波整流电路，如门极不加触发脉冲；晶闸管内部短路；晶闸管内部断开，试分析上述 3 种情况下晶闸管两端电压和负载两端电压波形。解：（1）晶闸管门极不加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可视作开路，所以输出电压和晶闸管两端电压波形如习题图 15（a）所示。（2）晶闸管内部短路，显然晶闸管两端电压为零，此时输出电压和晶闸管两端电压波形如习题 15 图 b）所示。（3）晶闸管内部开路，输出电压和晶闸管两端电压波形如习题 15（c）所示。习题 15 图16画出单相半波可控整流电路，当 =60时，以下三种情况的 、 及 的波形。duTi1） 电阻性负载。2） 大电感

11、负载不接续流二极管。3） 大电感负载接续流二极管。解：（1）波形如图6（a ）电阻性负载波形图（b）电感性负载不接续流二极管（c）电感性负载接续流二极管17中小型发电机采用的单相半波晶闸管自激励磁电路如图，L 为励磁电感，发电机满载时相电压为 220V，要求励磁电压为 40V，励磁绕组内阻为 2，电感为 0.1H，试求满足励磁要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。习题 17 图解：1）先求控制角 72cos145.0dU9.0.cos得 101则 T180101 79D180+101 281由于 L d=2fL d=23.14500.1=31.4，所以为大电感负载

12、，各电量分别计算如下 ARUId204IdT 4.361836018AIId.9IddD 6.1520361836018IId.72) VUTM312D3）选择晶闸管和续流二极管得型号 VUTM936231)2()32(Tn AII 157.4.57.1.(AV) 取 700V， 10A；选择晶闸管型号为 KP107。TnT() VU936231)2(32DMDn AII 8.57.57.1).(AV) 取 700V， 20A；选择晶闸管型号为 ZP207。DnUD()84）是续流二极管开路造成的。因为发电机励磁线圈为大电感负载，所以输出电压 Ud始终为零或电压很低。18某电阻性负载要求 02

13、4V 直流电压，最大负载电流 Id30A，如用 220V 交流直接供电与用变压器降压到 60V 供电，都采用单相半波整流电路，是否都能满足要求？试比较两种供电方案所选晶闸管的导通角、额定电压、额定电流值以及电源和变压器二次侧的功率因数和对电源的容量的要求有何不同、两种方案哪种更合理（考虑 2 倍裕量）？解：（1） 采用 220V 电源直接供电，当 =0时Ud00.45U 2=99V采用整流变压器降至 60V 供电，当 =0时Ud00.45U 2=27V所以只要适当调节 角，上述两种方案均满足输出 024V 直流电压的要求。（2）采用 220V 电源直流供电，因为 ，其中在输出最大时，2cos1

14、45.dU2220V，U d24V，则计算得 121， T18012159晶闸管承受的最大电压为 UTM U2311V考虑 2 倍裕量，晶闸管额定电压 UTn=2UTM=622V流过晶闸管的电流有效值是 IT ，其中， 121，4sin2dR8.0324dIUR则 IT84A考虑 2 倍裕量，则晶闸管额定电流应为 AITTAV1075.2847.1)( 因此，所选晶闸管的额定电压要大于 622V，额定电流要大于 107A。电源提供的有功功率9WRIPd8.564.0822电源的视在功率: .12IUS电源侧功率因数: 305.cosP（3）采用整流变压器降至 60V 供电，U 260V，U d

15、24V，由计算得 39， T180391412cs145.0dU晶闸管承受的最大电压为 UTM U284.9V考虑 2 倍裕量，晶闸管额定电压 UTn=2UTM=169.8V流过晶闸管的电流有效值是 IT AR4.51sin2d考虑 2 倍裕量，则晶闸管额定电流应为 ITAVT .67.2.)( 因此，所选晶闸管的额定电压要大于 169.8V ，额定电流要大于 65.5A。电源提供的有功功率: WRIPd6.2138.045122电源的视在功率: .62IUS电源侧功率因数: 85.0cosP通过以上计算可以看出，增加了变压器后，使整流电路的控制角减小，所选晶闸管的额定电压、额定电流都减小，而

16、且对电源容量的要求减小，功率因数提高。所以，采用整流变压器降压的方案更合理。33单相交流调压电路如图，U 2220V ，L=5.516mH，R1，试求：1） 控制角 的移相范围。2） 负载电流最大有效值。3） 最大输出功率和功率因数。10习题 34 图解：1）单相交流调压电感性负载时，控制角 的移相范围是 6015.2arctnarctRL所以控制角 的移相范围是 60。2）因 = 时，电流为连续状态，此时负载电流最大。 AVZUI10)732.12（3）最大功率 kW1.2)60cos0(coscs22 IIP5.1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管 G

17、TO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT 是 MOSFET 和 GTR 的复合管。2、晶闸管对触发脉冲的要求是 要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿要陡幅值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3、多个晶闸管相并联时必须考虑 均流 的问题，解决的方法是 串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 ，输出电流波形为 方波 。5、型号为 KS100-8 的元件表示 双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V伏、额定有效电流为 100A 。6、180导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而 120 导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 不同桥臂上的元件之间进行的。7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加 、正反向漏电流会 下降 ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会 下降 、正反向漏电流会 增加 。