電力電子作業(yè)答案

1、第二章習題答案2. 使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正相陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；蛘遀AK >0且UGK>03. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。4. 圖2-27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 , 試計算各波形的電流平均值Id1,Id2,Id3與電流有效值I1，I2，I3解:a) Id1= I1= b) Id2=I2= c) Id3= I3=5. 上題中如果不考慮安全裕量,問100A的晶闡

2、管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少?這時,相應的電流最大值Im1,Im2,Im3各為多少? 解:額定電流IT(AV)=100A的晶閘管,允許的電流有效值I=157A,由上題計算結果知a) Im1A, Id10.2717Im189.48Ab) Im2 Id2 c) Im3=2I=314 Id3= 6. 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?答:GTO和普通晶闡管同為PNPN結構,由P1N1P2和N1P2N2構成兩個晶體管V1、V2，分別具有共基極電流增益和，由普通晶闡管的分析可得，是器件臨界導通 的條件。兩個等效晶體管過飽和而導通；不能維持飽

3、和導通而關斷。 GTO之所以能夠自行關斷,而普通晶閘管不能,是因為GTO與普通晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同： l)GTO在設計時較大,這樣晶體管V2控制靈敏,易于GTO關斷; 2)GTO導通時的更接近于l,普通晶閘管,而GTO則為，GTO的飽和程度不深,接近于臨界飽和,這樣為門極控制關斷提供了有利條件; 3)多元集成結構使每個GTO元陰極面積很小, 門極和陰極間的距離大為縮短,使得P2極區(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。11. 試列舉你所知道的電力電子器件，并從不同角度對這些電力電子器件進行分類，目前常用的全控型電力電子器件有哪些？答: 電力二極管及其派生器件

4、；晶閘管及其派生器件；GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等. 按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：不可控器件：電力二極管及其派生器件半控型器件：晶閘管及其派生器件全控型器件：GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等按照驅動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：電流驅動型: 晶閘管及其派生器件/GTO/GTR等電壓驅動型：電力MOSFET/IGBT等按照驅動信號的波形（電力二極管除外）脈沖觸發(fā)型：晶閘管及其派生器件電平控制型：GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類：單極型器件：電力MOSFET、肖特基勢壘二極管等雙極型器件：電力二極

5、管/GTO/GTR/等復合型器件：電力MOSFET/IGBT等目前小功率場合使用電力MOSFET，中等功率使用IGBT，大功率場合使用晶閘管或GTO第三章習題答案3.1 .單相半波可控整流電路對電感負載供電,Z =20mH,U2=100V,求當時和時的負載電流Id,并畫出Ud與Id波形。解: 時,在電源電壓U2的正半周期晶閘管導通時,負載電感L儲能,在晶閘管開始導通時刻,負載電流為零。在電源電壓U2的負半周期,負載電感L釋放能量,晶閘管繼續(xù)導通。因此,在電源電壓U2的一個周期里,以下方程均成立:考慮到初始條件：當時id=0可解方程：Ud與Id的波形如下圖： 當a=時,在U2的正半周期期間, 晶

6、閘管導通使電惑L儲能,電感L儲藏的能量在U2負半周期期間釋放,因此在U2的一個周期中期間，以下微分方程成立：考慮到初始條件：當時id=0可解方程得：id=其平均值為Id=此時Ud與id的波形如下圖：3.3 單相橋式全控整流電路,U2=100V,負載中R=2,L值極大當=時,要求:作出Ud、Id、和I2的波形; 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2; 考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解:Ud、Id、和I2的波形;如下圖:輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2分別為 Ud=0.9U2cos=0.9×100×cos77.97（V）

7、 IdUd/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A)晶閘管承受的最大反向電壓為: U2=100=141.4(V) - 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為: UN=(23)×141.4=283424(V) 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 流過晶閘管的電流有效值為: IVT=Id/=27.57(A) 晶閘管的額定電流為: IN=(1.52)×27.57/1.57=2635(A) 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3.5. 單相橋式全控整流電路,U2 =100V（200）負載R=2,L值極大,反電勢E=60V（100）當時,要求: 作出Ud、Id和

8、I2的波形; 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側電流有效值I2; 考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解:Ud、Id和I2的波形如下圖:整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次測電流有效值I分別為: Ud=0.9U2cos=O.9×100×cos=77.97(V) Id=(Ud一E)/R=(77.97一60)/2=9(A) I2=Id=9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為: U2=100=141.4(V) 流過每個晶閘管的電流的有效值為: IVT=Id/=6.36(A) 故晶閘管的額定電壓為: UN=(23)×141.4=283424(V)晶

9、閘管的額定電流為: IN=(1.52)×6.36/1.57=68(A)晶閘管額定電壓和電流的具體敢值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3.6.晶閘管串聯(lián)的單相半控橋(橋中VT1、VT2為晶閘管),電路如圖3-12所示,U2=100V電阻電感負載, R=20,L值很大,當=時求流過器件電流的有效值,并作出Ud、Id、IVT,ID的波形。解: Ud、Id、IVT,ID的波形如下圖:負載電壓的平均值為: Ud= 負載電流的平均值為: Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A) 流過晶閘管VTl、VT2的電流有效值為: IVT=19.49(A) 流過二極管VD3、VD4的電流有效值為: IV

10、D=27.56(A)3.ll.三相半波可控整流電路,U2=100V,帶電阻電感負載,R=5,L值極大,當時,要求: 畫出Ud, Id和IVT1的波形; 計算Ud、Id、IdT和IVT 解: Ud, Id和IVT1的波形如下圖:Ud、Id、IdT和IVT分別如下 Ud=1.17U2cos=1.17×100×cos=58.5(V) IdUd/R=58.5/5=11.7(A) IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/=6.755(A)3.13.三相橋式全控整流電路,U2 =100V,帶電阻電感負載R=5,L值極大, 當= 時,要求: 畫出Ud, Id和IVT1的波形 計算Ud、I