電力電子技術題解實例與習題復習資料

PAGE65第一章緒論1.1題解實例一、填空題：1、電力電子技術是一門交叉學科，其內容涉及、和三大學科。答：電氣工程、電子科學與技術、控制理論2、電力電子技術是依靠電力電子器件組成各種電力變換電路，實現(xiàn)電能的高效率轉換與控制的一門學科，它包括、和三個組成部分。答：電力電子器件、電力電子電路、控制技術3、電力電子電路的根本任務是實現(xiàn)電能變換和控制。電能變換的基本形式有：變換、變換、變換、變換四種。答：AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC4、硅晶閘管派生器件雙向晶閘管常用于交流和電路中。 答：調壓、調功5、光控晶閘管是通過光信號控制晶閘管導通的器件，它具有很強的、良好的和較高的瞬時承受能力，因而被應用于高壓直流輸電、靜止無功功率補償?shù)阮I域。答：光信號、抗干擾能力、高壓絕緣性能、過電壓6、第二代電力電子器件以具有自關斷能力的全控型器件、和為代表。答：GTR、MOSFET、IGBT7、IGBT器件是一種復合器件。它兼有和的開關速度快、安全工作區(qū)寬、驅動功率小、耐高壓、載流能力大等優(yōu)點。答：功率MOSFET、雙極型器件8、直流電動機變速傳動控制是利用或獲得可變的直流電源，對直流電動機電樞或勵磁繞組供電，實現(xiàn)直流電動機的變速傳動控制。答：整流器、斬波器9、交流電動機變速傳動控制則是利用或對交流電動機供電，通過改變的供電電源的頻率和電壓等來達到交流電動機的變速傳動。答：逆變器、交－交直接變頻器10、太陽能電池板獲得的原始直流電壓是與太陽光強度等因素有關的，它需要通過一個變換器來穩(wěn)定直流電壓，再通過變換器變?yōu)樗蟮慕涣麟姽┴撦d使用或將電能饋入市電。答：DC－DC、DC－AC二、問答題：1、什么是電力電子技術？它有幾個組成部分？答：電力電子技術是依靠電力電子器件組成各種電力變換電路，實現(xiàn)電能的高效率轉換與控制的一門學科，它包括電力電子器件、電力電子電路（變流電路）和控制技術三個組成部分。2、電能變換電路有哪幾種形式？各自的功能是什么？答：電能變換電路有四種形式：AC/DC變換電路、DC/AC變換電路、DC/DC變換電路、AC/AC變換電路。①AC/DC變換電路：將交流電能轉換為固定或可調的直流電能的電路。②DC/AC變換電路：將直流電能轉換為頻率固定或可調的交流電能的電路。③DC/DC變換電路：將一種直流電能轉換為另一固定或可調電壓的直流電能的電路。④AC/AC變換電路：將固定大小和頻率的交流電能轉換為大小和頻率均可調的交流電能的電路。3、簡述電力電子技術的主要應用領域。答：電力電子技術廣泛的應用于工業(yè)、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發(fā)電等領域。如：電源、電氣傳動與控制、電力系統(tǒng)、新能源開發(fā)等領域。第二章電力電子器件2.1題解實例一、填空題1、電力二極管在電力電子電路中可作為、、和保護等元件。答：整流、續(xù)流、隔離2、晶閘管外形有和兩種封裝，每個器件有、、和門極G三個電極。答：螺栓型、平板型、陽極A、陰極K3、晶閘管內部由半導體材料構成一個三端結構，共形成PN結,引出、和門極G三端。答：四層、三個、陽極A、陰極K4、晶閘管通過門極控制信號只能控制其，而不能控制其。要關斷只能使陽極電流小于電流。答：開通、關斷、維持5、某半導體器件的型號為KP50—7，其中KP表示該器件的名稱為，50表示，7表示。答：普通晶閘管、額定電流為50A、額定電壓為700V6、雙向晶閘管常應用于交流電路、交流電路和交—交電路中。答：開關、調壓、變頻7、光控晶閘管是通過控制晶閘管導通的器件，它具有很強的、良好的和較高的瞬時承受能力，因而被應用于高壓直流輸電、靜止無功功率補償?shù)阮I域。答：光信號、抗干擾能力、高壓絕緣性能、過電壓8、電流驅動型全控器件必須有足夠的驅動電流才能使器件導通，需要有較大的，這類器件有、等答：驅動功率、門極可關斷晶閘管、電力晶體管9、使MOSFET開通的驅動電壓一般為V，使IGBT開通的驅動電壓一般為V。關斷時施加一定幅值的負驅動電壓以利于減小和關斷損耗。答：10~15、15～20、關斷時間10、IGBT器件是一種和的復合體，它結合了二者的優(yōu)點。答：功率MOSFET、雙極型器件或GTR11、常用的全控型電力電子器件以、和為代表。答：GTR（電力晶體管）、MOSFET（功率場效應晶體管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）12、電力電子器件的損耗可分為:、、和控制極損耗。答：通態(tài)損耗、阻斷態(tài)損耗、開關損耗13、功率集成電路是將電力電子器件與邏輯、、、、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上。答：控制、保護、傳感、檢測二、判斷題1、（×）電力電子器件在使用中必須要加散熱器。2、（√）電力電子器件通常工作在開關狀態(tài)。3、（√）電力電子器件是一種能夠承受高電壓、允許通過大電流的半導體器。4、（×）電力電子器件是一種能夠同時承受高電壓和大電流的半導體器件。5、（×）電力電子器件在導通狀態(tài)時可以承受高電壓。6、（√）常用可控電力電子器件有3種電極。7、（×）晶閘管有三個電極分別稱為正極、負極和門級。8、（√）晶閘管由截止狀態(tài)進入到導通狀態(tài)必須同時具備兩個條件。9、（×）普通晶閘管、功率晶體管、功率場效應管、絕緣柵雙極型晶體管均屬于全控型電力電子器件。10、（×）普通晶閘管為全控型器件，可關斷晶閘管為半控型器件。11、(√)功率晶體管（GTR）有三個電極，分別是發(fā)射極、基極和集電極。12、（√）功率場效應管(MOSFET)有三個電極，分別是源極、柵極和漏極。13、（√）絕緣柵雙極型晶體管有三個電極，分別是發(fā)射極、柵極和集電極。14、（√）絕緣柵雙極型晶體管具有功率晶體管和功率場效應管的優(yōu)點，所以得到廣泛應用。15、（×）GTR是電壓驅動型自關斷器件。16、（×）MOSFET是電流驅動型自關斷器件。17、（×）IGBT是電壓、電流復合驅動型自關斷器件。三、選擇題1、晶閘管內部有（）PN結。A、一個B、二個C、三個D、四個：C2、晶閘管在電路中的門極正向偏壓（）愈好。A、愈大B、愈小C、不變D、愈穩(wěn)定答：

B3、普通晶閘管的通態(tài)電流（額定電流）是用電流的（）來表示的。A有效值B最大值C平均值D瞬時值答：C4、當晶閘管承受反向陽極電壓時，不論門極加何種極性觸發(fā)電壓，管子都將工作在(

)A、導通狀態(tài)

B、關斷狀態(tài)

C、飽和狀態(tài)

D、不定答：B5、如某晶閘管的正向阻斷重復峰值電壓為745V，反向重復峰值電壓為825V，則該晶閘管的額定電壓應為（）A、700VB、750VC、800VD、850V答：A6、雙向晶閘管是用于交流電路中的，其外部有（）電極。A、一個B、兩個C、三個D、四個答：C7、雙向晶閘管的四種觸發(fā)方式中，靈敏度最低的是（）。A、Ⅰ+B、Ⅰ-C、Ⅲ+D、Ⅲ-答：C8、雙向晶閘管的通態(tài)電流（額定電流）是用電流的（）來表示的。A、有效值B、最大值C、平均值D、瞬時值

答：A9、比較而言，下列半導體器件中開關速度最快的是（）A、IGBTB、MOSFETC、GTRD、GTO答：B10、比較而言，下列半導體器件中開關速度最慢的是（）。A、IGBTB、GTRC、MOSFETD、GTO答：D11、比較而言，下列半導體器件中性能最好的是（）。AGTRBMOSFETCIGBTDGTO答：C12、比較而言，下列半導體器件中輸入阻抗最大的是（）。A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、GTO答：B13、下列半導體器件中屬于電流型控制器件的是（）。A、PICB、MOSFETC、IGBTD、GTO答：D14、下列半導體器件中屬于混合型器件的是()。A、GTRB、MOSFETC、IGBTD、GTO答：C15、下列器件中屬于全控型電力電子器件的是（）。A、KP50-7B、3DD15CC、ZP100-10D、9013答：B15、下列電力半導體器件電路符號中表示IGBT器件的電路符號是(

)。ABCD答：C四、簡答題1、電力電子器件的特性表現(xiàn)在哪些方面？答：1）電力電子器件工作在開關狀態(tài)，為的是減小本身的損耗。2）電力電子器件因直接用在電力電路上，要承受高電壓大電流。3）電力電子器件需要弱電來控制，應有控制、驅動電路。4）因耗散功率大，需有必要的散熱措施。2、怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：在實際電路中是采用陽極電壓反向、減小陽極電壓、或增大回路阻抗等方式，使陽極電流小于維持電流，晶閘管即關斷。3、在晶閘管的門極通入幾十毫安的小電流可以控制陽極幾十、幾百安培的大流量的導通，它與晶體管用較小的基極電流控制較大的集電極電流有什么不同？晶閘管能不能像晶體管一樣構成放大器？答：晶體管在共發(fā)射極接法時，基極電流Ib可以控制較大的集電極電流Ic變化，起到了電流放大作用；而晶閘管在電路中只能由門極控制信號控制其通斷，在電路中只起到一個開關作用，要關斷還需要采取措施（如陽極加反向電壓）。因此，不能構成放大器。4、在夏天，工作正常的晶閘管裝置到冬天變得不可靠了，可能是什么原因？冬天工作正常，夏天工作不正常有可能是什么原因？答：夏天工作正常，冬天工作不正常的原因可能是電路提供的觸發(fā)電流Ig偏小，夏天勉強能觸發(fā)，而冬天則不能滿足對觸發(fā)電流的要求了。冬天正常，夏天不正常的原因可能是晶閘管的維持電流小，冬天勉強能關斷，到了夏天不容易關斷；或者是，選用的晶閘管電壓偏低，到了夏天，管子的轉折電壓與擊穿電壓值下降，造成“硬開通”或擊穿。5、圖2-1為調試晶閘管電路，在斷開Rd測量輸出電壓Ud是否正確可調時，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)不正確，接上Rd后一切正常，為什么？答：當Q未合上時，因電壓表內阻很大，即使晶閘管門極加觸發(fā)脈沖，此時流過晶閘管的陽極電流仍小于擎住電流，晶閘管沒有導通，電壓表上顯示的讀數(shù)只是管子電流形成的電阻與電壓表內阻的分壓值，所以這個讀數(shù)是不正確的。當Q合上后，Rd接入電路，晶閘管能正常導通，電壓表的讀數(shù)才能正確顯示。圖2-1例5圖6晶閘管的門極允許加多高電壓？通過多大電流？不同規(guī)格的晶閘管一樣嗎？答：按規(guī)定門極電壓、電流瞬時值不能超過10V、2A。在寬脈沖下，控制門極所加的平均功率，即電流電壓乘積再乘以脈沖寬度的百分數(shù)，不能超過500mW,但100A以上的器件門極的面積增大，能夠承受的外加控制信號的功率也可以增大，對100~200A的器件可以允許平均損耗為1W，對300~500A器件為2W。7、有些器件的門極只加2V就可使晶閘管觸發(fā)導通，是否對于觸發(fā)電路只輸出3V就夠了？答：按規(guī)定門極觸發(fā)電壓在3.5Ｖ(50A器件)或4V（100A以上器件）以下者均為合格產品。但希望觸發(fā)電壓仍能在5~6V以上，這是因為一方面希望觸發(fā)電路的通用性好些，另一方面，一般合格證上所給的數(shù)據(jù)是在室溫下測定的，在低溫下，要求觸發(fā)電壓、電流均顯著增大，例如在-25℃時觸發(fā)電壓、電流可能增大1倍左右。8、用萬用表測量晶閘管門極時，為什么正反向電阻不同？是否阻值愈小愈好？答：晶閘管的門極對陰極是一個P-N結，所以正反向電阻不同。但是同一型號的門極伏安特性相差很大，所以不能以門極電阻大小來確定特性好壞。當然，如果測得電阻值為零或無窮大，則表明門極與陰極已短路或開路，不能使用。9、晶閘管最大沖擊電流允許多大？超過了是否一定會壞？答：據(jù)對100A元件冷態(tài)進行沖擊試驗，通過正弦半波平均電流3000A達28次才損壞。但在熱態(tài)下(結溫100℃)耐受沖擊電流能力就要小得多。所以晶閘管在冷態(tài)下允許的沖擊電流比熱態(tài)時要大得多，參看表2-1.表2-1電流過載倍數(shù)10、螺栓式與平均式晶閘管你擰緊在散熱器上，是否擰緊得越緊越好？答：元件固定在散熱器上，擰得愈緊，散熱效果愈好。但是，螺栓式元件在螺栓的六角上加力旋緊時，座底與硅片之間將產生應力，扭力大時會引起硅片損壞，所以擰緊時不可加力太大。11、晶閘管在使用時突然損壞，有哪些可能的原因？答引起元件損壞的原因有很多，下面介紹一些常見的損壞元件的原因。①電流方面的原因輸出發(fā)生短路或過載，而過電流保護不完善，熔斷器規(guī)格不對?？焖傩阅懿缓弦?。輸出接電容濾波，觸發(fā)導通時，電流上升率太大造成損壞。②電壓方面的原因沒有適當?shù)倪^電壓保護，外界因開關操作、雷擊等有過電壓侵入或整流電路本身因換相造成換相過電壓，或是輸出回路突然斷開而造成過電壓均可損壞元件。元件特性不穩(wěn)定，正向電壓額定值下降，造成連續(xù)的正向轉折引起損壞，反向電壓額定值下降引起反向擊穿。③門極方面的原因門極所加最高電壓、電流或平均功率超過允許值；門極和陽極發(fā)生短路故障；觸發(fā)電路有故障，加在門極的電壓太高，門極所加反向電壓太大（超過允許值10V以上造成反向擊穿）。④散熱冷卻方面的原因散熱器沒擰緊，溫升超過允許值，或風機、水冷卻停轉，元件溫升超過允許值。12、可用什么樣的信號作為晶閘管的門極控制信號？答：可用尖脈沖、矩形脈沖、強觸發(fā)脈沖。多相可控整流時要求寬脈沖。為了減少門極控制回路的電源個數(shù)和各元件與陰極的絕緣，通常把寬脈沖變換為高頻脈沖列，經脈沖變壓器共給門極。此外，如果使用光耦器則無需變換為脈沖列，而且能保證絕緣強度高。對可關斷晶閘管(GTO)需要輸入連續(xù)的階躍脈沖信號，所以多采用光耦合器。13、晶閘管的額定電流IT(AV)、維持電流IH和擎住電流IL是如何定義的？答：1）額定電流：即通態(tài)平均電流，條件為環(huán)境溫度400C和規(guī)定的冷卻條件，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大的工頻正弦半波電流的平均值。2）維持電流：晶閘管維持導通狀態(tài)所必需的最小電流。3）擎住電流：晶閘管由斷態(tài)進入導通過程中，如果撤掉觸發(fā)脈沖，能繼續(xù)維持晶閘管導通的最小電流。14、簡述如何用萬用表鑒別晶閘管的好壞。答：1).萬用表置于R×10位置，測量晶閘管的門極-陰極之間的正反向電阻，阻值應為幾歐～幾十歐，其正向電阻應小于或接近于反向電阻。2).萬用表置于R×1K位置，測量晶閘管的陽極-陰極、陽極-門極之間的正反向電阻，正、反向電阻都很大，在幾百千歐以上或為無窮大，且正、反向電阻相差很小。3).如果陽極與陰極或陽極與控制極間有短路或斷路，說明晶閘管已經損壞。15、簡述晶閘管的靜態(tài)特性。答：1).承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通；2).承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通；16、什么是GTR的一次擊穿和二次擊穿？會有什么后果？答：1）當集電極電壓UCE增大到集射極間的擊穿電壓UCEO時，集電極電流iC將急劇增大，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，這是首次出現(xiàn)正常性質的雪崩現(xiàn)象，稱為一次擊穿，一般不會損壞GTR器件。2).一次擊穿后如繼續(xù)增大外加電壓UCE，電流iC將持續(xù)增長。二次擊穿在一次擊穿發(fā)生時Ic增大到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降，這種向低電壓大電流狀態(tài)的躍變稱為二次擊穿。3）常會導致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變。17、電流驅動型和電壓驅動型器件的驅動特點分別是什么？答：1）電流驅動型器件必須有足夠的驅動電流才能使器件導通，因而需要大的驅動功率。2）電壓驅動型器件的導通必須有足夠的驅動電壓因而只需要很小的驅動功率。第三章相控整流電路3.1題解實例一、填空題1、當增大晶閘管可控整流的控制角α，負載上得到的直流電壓平均值會。答：減小。2、按負載的性質不同，晶閘管可控整流電路的負載分為性負載，性負載和負載三大類。答：電阻、電感、反電動勢。3、電阻負載的特點是_，在單相半波可控整流電阻性負載電路中，晶閘管控制角α的最大移相范圍是_____。答：通過它的電流波形與其端電壓波形相似，且可以突變；0~180o4、阻感負載的特點是________，在單相半波可控整流帶阻感負載并聯(lián)續(xù)流二極管的電路中，晶閘管控制角α的最大移相范圍是________，其承受的最大正反向電壓均為________，續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為________（設U2為相電壓有效值）。答：通過它的電流波形與其端電壓波形不同，且不能突變；0~180o；5、當晶閘管可控整流的負載為大電感負載時，負載兩端的直流電壓平均值會，解決的辦法就是在負載的兩端接一個。答：減小、并接、續(xù)流二極管。6、工作于反電動勢負載的晶閘管在每一個周期中的導通角、電流波形不連續(xù)、呈狀、電流的平均值。要求管子的額定電流值要些。答：小、脈沖、小、大。7、單結晶體管在結構上只有PN結，三個電極分別是、和發(fā)射極。答：一個、第一基極B1、第二基極B2。8、當單結晶體管的發(fā)射極電壓高于電壓時就導通；低于電壓時就截止。答：峰點、谷點。9、單結晶體管的b2與b1間加正向電壓后，當e的電位達到b2與b1間電壓的某一比值時e與b1間的特性會由立刻變成。答：高阻、低阻10、觸發(fā)電路送出的觸發(fā)脈沖信號必須與晶閘管陽極電壓，保證在管子陽極電壓每個正半周內以相同的被觸發(fā)，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。答：同步、時刻。11、晶體管觸發(fā)電路的同步電壓一般有同步電壓和電壓。答：正弦波、鋸齒波。12、正弦波觸發(fā)電路的同步移相一般都是采用與一個或幾個的疊加，利用改變的大小，來實現(xiàn)移相控制。答：正弦波同步電壓、控制電壓、控制電壓。13、按整流電路的結構形式分有、和整流電路。答：半波、全波、橋式14、整流器功率因數(shù)是變壓器的與的比值。答：二次側、有功功率、視在功率15、帶反電勢負載的整流電路中，為了使晶閘管可靠，要求觸發(fā)脈沖有足夠的，保證當晶閘管開始承受時，觸發(fā)脈沖仍然存在。答：導通、寬度、正向電壓16、單相半控橋式整流電路在大電感負載時具有能力，當突然把觸發(fā)信號移相到控制角a為180o位置或突然切斷觸發(fā)信號時，會出現(xiàn)現(xiàn)象。實用中還是需要加接。答：續(xù)流；失控；續(xù)流二極管17、單相橋式全控整流電路中，帶純電阻負載時，α角移相范圍為________，單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為________和________；帶阻感負載時，α角移相范圍為________，單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為________和________；帶反電動勢負載時，欲使電阻上的電流不出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，可在主電路中直流輸出側串聯(lián)一個________。答：0~180o，+U2，

-U2

，0~90o，+U2，

-U2

，續(xù)流二極管18、從輸入輸出上看，單相橋式全控整流電路的波形與________的波形基本相同，只是后者適用于________輸出電壓的場合。答：單相全波，低19、三相半波相控電路和接法是三相整流電路的最基本形式，其它三相整流電路可看作是三相半波整流電路以或方式組合而成。答：共陰極、共陽極、串聯(lián)、并聯(lián)20、三相半波共陰極接法電路中三只晶閘管VT1、VT3和VT5各自自然換相點分別在U相電壓起點的、和處。答：30°、150°、270°21、三相半波共陽極接法電路中三只晶閘管VT2、VT4和VT6各自自然換相點分別在U相電壓起點的、和處。答：90°、210°、330°22、要使三相全控橋整流電路正常工作時，需保證對兩組中應同時導通的2個晶閘管均有觸發(fā)脈沖，常用的方法有：觸發(fā)和觸發(fā)兩種。答：單寬脈沖、雙窄脈沖23、電阻性負載三相半波可控整流電路中，晶閘管所承受的最大正向電壓Um等于________，晶閘管控制角α的最大移相范圍是________，使負載電流連續(xù)的條件為________(U2為相電壓有效值)。答：U2，0~150o，α≤30o24、三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差________，當它帶阻感負載時，的移相范圍為________。答：120o，0~90o25、三相橋式全控整流電路帶電阻負載工作中，共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的是________的相電壓，而共陽極組中處于導通的晶閘管對應的是________的相電壓；這種電路角的移相范圍是________，ud波形連續(xù)得條件是________。答：正半周，負半周，0~120o，α≤60o26、對于三相半波可控整流電路，換相重疊角的影響，將使用輸出電壓平均值________。答：減小27、當變流器運行于逆變狀態(tài)時，通常將α>90°時的控制角用β來表示，β稱為角；控制角α是以作為計量起始點，由此向右方計量，β是從的時刻位置為計量起點向左方來計量。答：逆變、自然換相點、α=π28、當變流器運行于逆變狀態(tài)時，通常將α>90°時的控制角用β來表示，β稱為角；控制角α是以作為計量起始點，由此向右方計量，β是從的時刻位置為計量起點向左方來計量。答：逆變、自然換相點、α=π29、、既可工作在狀態(tài)，又能工作在狀態(tài)的同一套晶閘管電路，常稱為變流器。答：整流、逆變30、電流從電源的正端流出，則該電源功率，電流從電源的正端流入，則該電源功率。答：輸出、吸收二、選擇題1.在晶閘管應用電路中，為了防止誤觸發(fā)應將幅值限制在不觸發(fā)區(qū)的信號是(

)A干擾信號

B觸發(fā)電壓信號C觸發(fā)電流信號

D干擾信號和觸發(fā)信號答 A2.單相半波可控整流電阻性負載電路中，控制角α的最大移相范圍是(

)A90°

B120°

C150°

D180°答D3.單相全控橋大電感負載電路中，晶閘管可能承受的最大正向電壓為(

)AU2

BU2

C2U2

DU2答B(yǎng)4.單相全控橋電阻性負載電路中，晶閘管可能承受的最大正向電壓為(

)AU2

B2U2

CU2

DU2答C5.單相全控橋式整流大電感負載電路中，控制角α的移相范圍是(

)A0°～90°

B0°～180°

C90°～180°

D180°～360°答A6對于三相半波可控整流電路，換相重疊角γ與哪幾個參數(shù)有關(

)Aα、負載電流Id以及變壓器漏抗XC

Bα以及負載電流IdCα和U2

Dα、U2以及變壓器漏抗XC答A7.三相半波可控整流電路的自然換相點是(

)A交流相電壓的過零點B本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點處C比三相不控整流電路的自然換相點超前30°D比三相不控整流電路的自然換相點滯后60°答B(yǎng)8.可在第一和第四象限工作的變流電路是(

)A三相半波可控變電流電路B單相半控橋C接有續(xù)流二極管的三相半控橋D接有續(xù)流二極管的單相半波可控變流電路 答A9.單結晶體管內部有(

)個PN結。A一個B二個C三個D四個答A10.晶閘管可控整流電路中的控制角α減小，則輸出的電壓平均值會(

)。A不變B增大C減小D不確定答B(yǎng)11.單相半波可控整流電路輸出直流電壓的平均值等于整流前交流電壓的(

)倍。A1B0.5C0.45D0.9答C12.單相橋式可控整流電路輸出直流電壓的平均值等于整流前交流電壓的(

)倍。A1B0.5C0.45D0.9答D13.為了讓晶閘管可控整流電感性負載電路正常工作，應在電路中接入(

)。A三極管B續(xù)流二極管C保險絲D壓敏電阻答B(yǎng)14.晶閘管可整流電路中直流端的蓄電池或直流電動機應該屬于(

)負載。A電阻性B電感性C反電動勢D電容性答C15.直流電動機由晶閘管供電與由直流發(fā)電機供電相比較，其機械特性(

)。A一樣B要硬一些C要軟一些D不一定答C16.晶閘管變流裝置的功率因數(shù)比較(

)。A高B低C好D具體情況而定答B(yǎng)17.晶閘管變流器接直流電動機的拖動系統(tǒng)中，當電動機在輕載狀況下，電樞電流較小時，變流器輸出電流是(

)的。A連續(xù)B斷續(xù)C增大D減小答B(yǎng)18.若可控整流電路的功率大于4kW，宜采用(

)整流電路。A單相半波可控B單相全波可控C三相可控D單相全控答C19.三相全控橋式整流電路帶大電感負載時，控制角α的有效移相范圍是(

)。A0°~90°

B30°~120°

C60°~150°D90°~150°答A20.下列不可以實現(xiàn)逆變的電路是(

)式晶閘管電路。A單相全波，B三相半波，C三相全控橋D單相半控橋答D21.變流器必須工作在α(

)區(qū)域，才能進行逆變。A＞90°，B＞0°，C＜90°，D＝0°。答A22.為了保證逆變能正常工作，變流器的逆變角不得小于(

)。A5°，B15°，C20°，D30°。答D23.三相半波可控整流電路的自然換相點是(

)A.交流相電壓的過零點B.比三相不控整流電路的自然換相點滯后60°C.比三相不控整流電路的自然換相點超前30°D.本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點處答D24.三相全控橋電阻性負載電路中，晶閘管可能承受的最大正向電壓為(

)A.

B.

C.

D.答D25.單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應相差(

)。A、180°B、60°

C360°

D、120°答A26.α為(

)時，三相半波可控整流電路，電阻性負載輸出的電壓波形，處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)。A0度

B60度

C30度

D120度答C27.可實現(xiàn)有源逆變的電路為(

)。

A、三相半波可控整流電路，

B、三相半控橋整流電路，C、單相全控橋接續(xù)流二極管電路，

D、單相半控橋整流電路。答A28.在一般可逆電路中，最小逆變角βmin選在下面那一種范圍合理(

)。

A、30o-35o，

B、10o-15o，

C、0o-10o，

D、0o。答A29.三相全控橋式整流電路帶電阻負載，當觸發(fā)角α=0o時，輸出的負載電壓平均值為

(

)。

A0.45U2

B0.9U2

C1.17U2；

D2.34U2答D30.晶閘管整流裝置在換相時刻（例如：從U相換到V相時）的輸出電壓等于(

)。

A、U相換相時刻電壓uU，

B、V相換相時刻電壓uV，

C、等于uU+uV的一半即：D、兩相電壓之和

答C三、判斷題1、（×）單相半波可控整流電路、電阻性負載時必須要加續(xù)流二極管。2、（√）整流器的功率因數(shù)是指變壓器二次側有功功率與視在功率的比值。3、（×）單相全控橋式整流電路大電感負載時，必須要接一個續(xù)流二極管。4、（×）單相全控橋式整流電路是由二個二極管和二個晶閘管組成。5、（×）單相半控橋式整流電路對觸發(fā)電路的要求比單相全控橋式整流電路對觸發(fā)電路的要求要復雜。6、（×）三相半波可控整流電路晶閘管承受的最高電壓是U2。7、（√）三相全控橋式整流電路晶閘管承受的最高電壓是U2。8、（×）三相半波可控整流電路，變壓器二次側繞組可以接成三角形，也可以接成星形。9、（×）三相全控橋式整流電路，變壓器二次側繞組必須接成星形。10、（×）三相全控橋式整流電路電阻性負載時其有效移相范圍為0~150°，而大電感負載時其有效移相范圍只有0~90°。11、（√）單相半波可控整流電路，大電感負載必須要加續(xù)流二極管。12、（√）單相全控橋式整流電路可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在有源逆變狀態(tài)，但單相半波橋式整流電路只能工作在整流狀態(tài)，不能工作在有源逆變狀態(tài)。13、（×）三相全控橋式整流電路可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在有源逆變狀態(tài)，但三相半波可控整流電路只能工作在整流狀態(tài)，不能工作在有源逆變狀態(tài)。14、（√）如果沒有最小逆變角的限制，電路將可能造成逆變失敗。15、（√）可控整流與有源逆變是晶閘管變流裝置的兩種工作狀態(tài)，在一定條件下可以相互轉化。四、簡答題1、什么叫移相？什么叫移相范圍？答：1)移相：改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變觸發(fā)脈沖α的大小，稱為移相。2)移相范圍：控制角α的變化范圍就是觸發(fā)脈沖Ug的移相范圍。它決定了輸出電壓的變化范圍。改變α角使輸出整流電壓平均值從最大值降到最小值。2、晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求？答：1)觸發(fā)信號常采用脈沖形式；2)觸發(fā)信號應有足夠的功率；3)觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡；4)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；5)觸發(fā)電路應具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強、溫度穩(wěn)定性好等性能。3、什么叫失控現(xiàn)象？如何避免？答：單相半控橋整流電路帶阻感性負載和三相橋式半控整流電路在工作過程中，如突然去掉觸發(fā)脈沖或將控制角從某一值突然增大到180°，會發(fā)生某個導通著的晶閘管不關斷，而共陽極二極管輪流導通的失控現(xiàn)象。為了避免這種現(xiàn)象，必須并接續(xù)流二極管。4、有源逆變的條件是什么？答：1)變壓器直流側有直流電動勢，其極性必須與晶閘管導通方向一致；2)變流器輸出的直流平均電壓Ud必須為負值，即晶閘管觸發(fā)角α>90°，且|Ud|<|E|。3)以上兩條件是實現(xiàn)有源逆變的必要條件，必須同時滿足變流器才能工作在逆變狀態(tài)。為了保證在逆變過程中電流連續(xù)，回路中要有足夠大的電感，這是保證有源逆變正常進行的充分條件5、什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充足的換向裕量角β等。6、單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~180，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~90。三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~120，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~90。7、什么叫同步？什么叫換相？答：同步：使觸發(fā)脈沖與可控整流電路的交流電源電壓之間保持頻率和相位的協(xié)調關系稱為同步。換相（換流）：在可控整流電路中，從一個晶閘管導通電流變換為另一個晶閘管導通電流的過程稱為換相，也稱換流。五、作圖計算題1、由下面單結晶體管的觸發(fā)電路圖畫出各點波形。答：下圖不對3、試畫出下面電路中ud的波形答：4、有一單相半波可控整流電路，負載電阻R為10Ω，接到如圖所示交流電源220V電壓上，要求控制角從180°到0°連續(xù)可調。求：1）控制角為60°時，負載的平均整流電壓Ud和負載電流Id2）電壓、電流考慮2倍安全裕量，選擇晶閘管元件型號。解：5、單相全控橋整流電路，大電感負載。已知：U＝220V；R＝4Ω。試求:當α＝60°時，分別計算負載兩端并接續(xù)流二極管前后的Ud、IdT、IdD及IT、ID值；選擇晶閘管的型號。解：1)不接續(xù)流二極管時，（取系列值20A）(取系列值4級)式中99應為220結果應為622~933V(取系列值7、8或9級)因此，可選晶閘管型號為KP20-8。2)接續(xù)流二極管時（取系列值30A）(取系列值8級)因此，可選晶閘管型號為KP30-8。6、晶閘管單相橋式半控整流電路，電阻負載，要求Id在0～25A之間變化，U1=220V。求：1）整流變壓器TR的變比。2）考慮2倍安全余量，選擇晶閘管型號規(guī)格。解：（1）,對應時，。所以變壓器變比（考慮到線路和變壓器電壓降等因素，實際變比應小于2）（2）晶閘管額定電流，取30A。，取400V。所以選擇30A、400V的晶閘管，型號規(guī)格為KP30-4。7、單相半波可控整流電路，如（1）晶閘管內部短路，（2）晶閘管內部斷路，在下面的坐標中畫出其直流輸出電壓Ud和晶閘管兩端電壓UT的波形。

答：下圖中內部短路的Ud錯了8、用陰影面積標出三相全控橋電路在α＝30°時，阻感性負載的直流輸出電壓的波形圖。答：題目圖和答案圖反了9、三相半波可控整流電路帶大電感負載，工作在，，變壓器二次相電壓=200V，求不接續(xù)流管與接續(xù)流管二種情況下的值。解：不接續(xù)流管時，因為是大電感負載，故有接電阻性負載的公式計算，有10、三相全控橋電路大電感負載，試畫出α=600時VT1斷路情況下時的波形。答：11、單相半波可控整流電路，電阻性負載。要求輸出的直流平均電壓為50～92V之間連續(xù)可調，最大輸出直流電流為30A，由交流220V供電，求晶閘管控制角應有的移相范圍為多少？解：①單相半波可控整流電路的Ud

當Ud=50V時COSα=2Ud/0.45U2—1≈0則α=90°當Ud=92V時COSα=2Ud/0.45U2—1=0.87則α=30°∴控制角α的調整范圍應為0～90°12、三相橋式全控整流電路接反電動勢阻感負載，E=200V、R=1Ω、ωL?R，若整流變壓器二次側繞組電壓U＝220V、控制角＝60。求：1）輸出整流電壓U與電流平均值I2）晶閘管電流平均值與有效值解：1）輸出整流電壓與電流的平均值為2)晶閘管電流平均值與有效值為13、單相橋式全控整流電路，電阻性負載。當控制角α=30o時，畫出：負載電壓ud、晶閘管VT1電壓uVT1，在一周期內的波形圖。

14、某感性負載采用帶續(xù)流二極管的單相半控橋整流電路，已知電感線圈的內電阻Rd=5Ω，輸入交流電壓U2=220V，控制角α=60°。試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。解：首先求整流使出電壓的平均值=149V再求負載電流Id=Ud/Rd=(149/5)≈30A晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為IdT=

1/3Id=10AIT=

1.732/3Id=17.3AIdD=

1/3Id=10AID=1.732/3Id=17.3A15、三相半波相控整流電路，大電感負載，＝60°，R=2Ω，整流變壓器二次側繞組電壓U2=220V，試確定不接續(xù)流二極管和接續(xù)流二極管兩種情況下得I值，并選擇晶閘管元件。解：1）不接續(xù)流二極管時U取50A取1200V選擇型號為KP50-12得晶閘管。2）接續(xù)流二極管時取50A取1200V選擇型號為KP50-12得晶閘管。16、圖為一單相橋式全控整流電路，阻感性負載，請繪制出負載電壓ud、晶閘管VT1電壓uVT1、在一周期內的波形圖。17、有一個三相全控橋整流電路。已知電感負載L=0.2H、α=60°、R=1Ω、變壓器二次相電壓U2=100V。試計算負載的平均整流電壓Ud和負載電流平均值Id，計算變壓器二次電流的有效值I2。解：ωL=2πfL=6.28×300×0.2=376.8Ω>>R,可視為大電感負載。

Ud=U2cosα≈2.34U2cosα

=2.34×100×cos75°=60.56V

Id===60.56A

變壓器二次電流的有效值I2

I2=Id≈0.816Id

=0.816×60.56=49.42A18、單相半波可控整流電路，電阻性負載。要求輸出的直流平均電壓為50～92V之間連續(xù)可調，最大輸出直流電流為30A，由交流220V供電，求①晶閘管控制角應有的調整范圍為多少？②選擇晶閘管的型號規(guī)格（安全余量取2倍，=1.66）。解：①單向半波可控整流電路的UL=0.45U2當UL=50V時COSα=—1=—1≈0則α=90°當UL=92V時COSα=—1=—1=0.87則α=30°∴控制角α的調整范圍應為0～90°②由=1.66知I=1.66Id=1.66×30=50A為最大值∴IT(AV)=2×=2×=64A取100A又Uyn=2UTM=2××220=624V取700V晶閘管的型號為：KP100-7。19、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。通過計算選擇晶閘管和續(xù)流二極管的型號。解：電爐電阻絲的電阻Rd==≈48Ω當α=0°時晶閘管與整流管的電流有效值才最大為ITm=IDm===3.2A選擇晶閘管和整流管的型號IT(AV)=(1.5～2)=(1.5～2)=34A取5A(電流系列值)UTn=(2～3)UTM=(2～3)×220=625～936V所以，晶閘管的型號為KP5-8同理，整流管的型號為ZP5-820、某感性負載采用帶續(xù)流二極管的單相半控橋整流電路，已知電感線圈的內電阻Rd=5Ω，輸入交流電壓U2=220V，控制角α=60°。試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。解：首先求整流使出電壓的平均值Ud=0.9=0.9×220×=149V再求負載電流Id=Ud/Rd=(149/5)≈30A晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為IdT=Id==10AIT=Id=×30=17.3AIdD=Id=×30=10AID=Id=×30=17.3A21、下圖為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，純電阻負載，當a＝30°時，試畫出其輸出電壓ud和一次電流i1的波形22、單相橋式全控整流電路，其中，U2=100V，大電感負載，當a＝30°時，試畫出ud、id和i2的波形。23、單相半控橋如圖所示，電阻電感負載，,L值極大，當a＝60°試畫出ud、id、iVT、iVD的波形。24、在三相半波整流電路中，如果U相的觸發(fā)脈沖消失，試繪出在電阻負載和阻感負載接續(xù)流二極管下整流電壓ud的波形。3.2思考題與習題已知三相半波可控整流電路大電感負載，電感內阻為2Ω，變壓器二次相電壓220V，試求當α=60°時，不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況時的負載兩端電壓平均值、流過每只晶閘管電流的有效值，并選擇晶閘管的型號（電流電壓安全余量為2）直流電動機由三相半波可控整流電路供電，整流變壓器二次相電壓為110V，每相繞組漏抗、繞組電阻折算到二次側分別為100μH與0.02Ω，直流側負載額定電流為15A。求換相壓降ΔUd、整流變壓器等效內阻Ri以及α=60°時的換相重疊角γ，并列出α=60°時的負載特性方程。單相全控橋式整流電路帶大電感負載時，若已知U2=220V。負載電阻Rd=10Ω，求α=60°時，電源供給的有功功率、視在功率以及功率因數(shù)為多少？單相半波可控整流電路中，已知變壓器次級U2=220V，晶閘管控制角α=45°，負載RL=10Ω。計算負載兩端的直流電壓平均值、負載中電流平均值和每只晶閘管流過的電流平均值。單相半控橋式整流電路對恒溫電爐供電，電爐電熱絲電阻為34Ω。直接由220V輸入，試選用晶閘管與計算電爐功率。單相全控橋式整流電路帶大電感負載時，若已知U2=220V。負載電阻Rd=10Ω，求α=60°時，電源供給的有功功率、視在功率以及功率因數(shù)為多少？7、三相半波可控整流電路，U2＝100V，帶電阻電感負載，R=5Ω,L值極大，當a＝60°時，要求：①畫出ud、id和iVT的波形；②計算Ud、Id、IdVT和IVT.8、如下圖所示為二相零式可控整流電路，直接由三相交流電源供電。①畫出晶閘管控制角α=30°時ud的波形；（畫出二個周期波形）②晶閘管的移相范圍；③導出Ud的計算公式。

第四章電力電子器件的驅動和保護4.1題解實例一、填空題1、單結晶體管在結構上只有PN結，三個電極分別是、和發(fā)射極。答：一個、第一基極、第二基極2、單結晶體管的b2與b1間加正向電壓后，當e的電位達到b2與b1間電壓的某一比值時e與b1間的特性會由立刻變成。答：高阻、低阻3、電力電子器件常用的冷卻方式有、、和蒸發(fā)冷卻式等。答：自冷式、風冷式、液體冷卻式4、電力電子裝置內因過電壓主要來自裝置內部器件在控制的開關過程中，由于電流發(fā)生由電路產生的過電壓。包括過電壓和關斷過電壓。答：換流、突變、電感、換相5、常用的電力電子裝置過電流保護措施有、和直流快速斷路器。答：快速熔斷器、過電流繼電器6、緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內因du/dt和di/dt，減小器件的。答：過電壓、過電流、開關損耗二、判斷題1、（√）電力電子器件驅動電路的作用是產生驅動信號、控制電力電子器件的導通和關斷。2、（√）電力電子器件驅動電路是電力電子主電路與控制電路的接口，它還起著主電路與控制電路的電氣隔離作用。3、（√）電力電子器件的驅動電路受控于控制電路輸出的控制信號。4、（×）晶體管觸發(fā)電路結構簡單，產生的觸發(fā)功率較小，一般用于觸發(fā)小容量的晶閘管。5、（×）單結晶體管觸發(fā)電路的觸發(fā)功率比較大，一般用于觸發(fā)器大容量的晶閘管。6、（√）晶閘管觸發(fā)電路產生的觸發(fā)脈沖相位必須與晶閘管主電路電源同步，否則電路將不能正常工作。7、（×）三相可控整流電路要求用雙窄脈沖或單寬脈沖觸發(fā)。8、（√）集成觸發(fā)電路具有體積小、溫漂小、性能穩(wěn)定、移相線性度好等優(yōu)點，應用越來越多。9、（√）電力電子器件的冷卻方式有自冷式、風冷式、油冷式、水冷式、蒸發(fā)冷卻式。10、（×）電力電子電路中過電壓保護電路是為了防止電網(wǎng)電壓的升高而設置的。11、（√）緩沖電路包括關斷緩沖電路和開通緩沖電路，關斷緩沖電路抑制，開通緩沖電路抑制。12、（√）電壓型驅動電路與電流型驅動電路相比較，具有簡單、可靠、驅動功率小的特點。三、選擇題1、在晶閘管應用電路中，為了防止誤觸發(fā)應將幅值限制在不觸發(fā)區(qū)的信號(

)A、干擾信號

B、觸發(fā)電壓信號C、觸發(fā)電流信號

D、干擾信號和觸發(fā)信號答：A2、單結晶體管內部有（）個PN結。A、一個B、二個C、三個D、四個答：A3、脈沖變壓器傳遞的是（）電壓。A、直流B、正弦波C、脈沖波D、交流答：C4、變壓器一次側接入壓敏電阻的目的是為了防止（）對晶閘管的損壞。A、關斷過電壓B、交流側操作過電壓C、交流側浪涌過電壓D、過電流答：C5、壓敏電阻在晶閘管整流電路中主要是用來（）。A、分流B、降壓C、過電壓保護D、過電流保護。答：C6、晶閘管兩端并聯(lián)一個RC電路的作用是（）。A、分流B、降壓C、過電壓保護D、過電流保護答：C7、能采用快速熔斷器作為過電流保護的半導體器件是（）。A、MOSFETB、GTRC、IGBTD、GTO答：D8、快速熔斷器可以用于過電流保護的電力電子器件是(

)A、功率晶體管

B、IGBT

C、功率MOSFET

D、晶閘管答：D四、簡答題1、晶閘管對觸發(fā)電路有哪些要求？答：①觸發(fā)信號常采用脈沖形式；②觸發(fā)信號應有足夠的功率；③觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡④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⑤觸發(fā)電路應具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強、溫度穩(wěn)定性好等性能2、如何根據(jù)單結晶體管的基本結構，利用一個萬用表的電阻檔來判斷一個三端半導體器件是單結晶體管而不是普通的晶體管？答：單結晶體管和普通的NPN型晶體管有相似之處，即單結晶體管的發(fā)射極e對兩個基極b1、b2均呈現(xiàn)PN結的正向特性，用萬用表的黑筆接e極，紅筆接b1、b2均呈小電阻，反過來電阻很大，這一點和NPN晶體管的特性是一樣的。但是單結晶體管的b1和b2之間沒有PN的特性，它僅僅是硅片固有電阻，阻值約3~10KΩ，用萬用表量正反向阻值都一樣。而NPN型晶體管的集電極到發(fā)射極之間是一個正向PN結和一個反向PN結的串聯(lián)，用萬用表量是阻值都很大，根據(jù)這一點就可以區(qū)別單結晶體管和普通晶體管?；蛘哒f，單結晶體管無放大作用，而晶體管有放大作用。3、用一個二極管和兩個相當?shù)碾娮杞M成如圖4-1a所示的電路，能否代替雙基極二極管，為什么？若做實驗，得到的Ie-Ue的特性曲線將是怎樣的？答：用一個二極管與兩個電阻不能代替單結晶體管。因為單結晶體管的rb1是可變的，正是由于這個原因，它的伏安特性有負阻區(qū)，而這個電路沒有負阻區(qū)，特性如圖4-8b所示。圖4-1例3圖4、晶閘管整流輸出波形，一個半波導通角大，一個半波導通角小是什么原因？答：一般是觸發(fā)回路有問題，也可能與電源電流波形有關。①交流輸入電壓正、負半周波形不對稱，造成同步電壓整流輸出的兩個半波不對稱。②觸發(fā)電路與其它交流電路發(fā)生了聯(lián)系。③晶閘管門極特性若不相同，而采取了阻容移相橋觸發(fā)電路，輸出控制電壓脈沖前沿不陡，造成晶閘管導電角不同。④控制電路的放大級慮波不好，有干擾信號串入。5、觸發(fā)電路受干擾是怎樣引起的？怎樣避免？答：如果接線正確，干擾信號可能從以下幾個方面串入：①電源安排不當,變壓器一、二次側或幾個二次線圈之間形成干擾。其它晶閘管觸發(fā)時造成電壓波形有缺口。②放大器的輸入、輸出及反饋引線太長，沒有適當屏蔽。特別是晶體管的基極回路最易受干擾。③空間電場和磁場的干擾。④布線不合理，主回路與控制回路平行走線。⑤元件特性不穩(wěn)定避免以上干擾的措施是：①同步變壓器或脈沖變壓器一、二次繞組之間加屏蔽接地，二次側并一小電容(0.05~0.5uF).②反饋電路第一級晶體管基極回路用屏蔽線，基極與發(fā)射極接100uF以上的電容或者在集電極和基極之間0.1uF以下的電容。③輸出脈沖回路用絞線，引線要短。④觸發(fā)電路用金屬罩屏蔽起來，屏蔽罩要接地。⑤元件進行老化處理，剔除不合格品。6、由單結晶體管組成的單相晶閘管觸發(fā)電路有什么方法可使控制角a=0?答①利用阻容移相將同步電壓超前于晶閘管的陽極電壓某相位。②同步變壓器的一次側采用線壓，例如U相所對應的晶閘管的同步觸發(fā)電壓可采用線電壓Uuv，因線電壓Uuv超前相電壓Uu30°的相位。7、同步變壓器二次電壓的大小對于觸發(fā)電路的移相范圍有何影響？答：同步梯形波的前沿是與同步變壓器二次電壓有關，二次電壓愈高，則梯形波的前后沿愈陡，平頂部分愈寬，因而移相范圍較大。反之，二次電壓低，則移值范圍小。8、單結晶體管觸發(fā)電路的穩(wěn)壓管兩端并接慮波電容能否工作？為什么？答：不能工作。因為單結晶體管觸發(fā)電路的同步是靠穩(wěn)壓管兩端的梯形波電壓過零實現(xiàn)的，使電容充電的開始時刻與主電路一一對應。如果接上濾波電容，電路就沒有過零點，因此電路不能正常工作。9、三相電路中的晶閘管特性不一致，觸發(fā)功率有的大，有的小，對于工作有何影響？答：只要觸發(fā)電路選用的參數(shù)合理，輸出電脈沖幅度較高，前沿較陡，則三相晶閘管的觸發(fā)特性不一致并不影響正常工作。在單相橋式可控整流電路中，用一套觸發(fā)電路觸發(fā)并聯(lián)的兩只晶閘管時，如果晶閘管特性相差太大，則應在控制回路中串聯(lián)不同的電阻，能使脈沖能分配適當。10、如何確定變壓器的極性？答大多數(shù)變壓器可以從繞線方向的首末端來確定極性。一般一，二次繞線的方向都是一樣的，所以首端與首端、末端與末端都是同極性的?？床磺謇@線方向時，可用一節(jié)干電池與一塊萬用表進行極性測定，如圖4-2所示。把萬用表撥到最小直流電壓或電流檔，當變壓器的一次側的一頭接通電池正極時，表針向正方向擺一下拿離電池正端時向反方向擺一下，就說明接電池正端的與接電表正端的是同極性。圖4-2例10圖11、如何鑒別三相電源的相序？答①可以用示波器，根據(jù)三相交流電波形的相位關系來鑒別。如圖4-3所示，把示波器的“整步選擇”放在“電源”，輸入某一線電壓(例如線電壓Ｕuv,使其一個周期在屏幕上橫向寬度為六格，則每格代表60°，記下波形過零點的位置，再換接另一線電壓看過零點的時刻是落后前者120°還是領前120°，即可確定相序。圖4-3例11圖圖4-4例11圖②采用相序指示器或電容燈泡法來鑒別相序。如圖4-4所示，把電容、燈泡聯(lián)成星形電路，當我們把三個端點分別接到三相電源上時，一個燈泡較亮，另一個燈泡較暗。如果以接電容的一相為U相，那么接較亮燈泡的一相為V相，接較暗燈泡的一相為W相。如果直接測量380V電源，電容應選用較小數(shù)值，以防燈泡燒壞。12、同步變壓器二次側極性接反了有何后果？相序錯了有何后果?答二次側極性接反了，U相觸發(fā)電路觸發(fā)不了U相晶閘管，卻可觸發(fā)V相或W相晶閘管。如果極性是對的而相序錯了，那么擴大移相角的范圍不是向后擴大而是向前擴大了，結果造成可控整流輸出電壓不能從零逐漸升高，而是從零突變?yōu)橐欢ㄖ怠?3、調整三相整流裝置的給定信號時，輸出電壓波形中三個波頭的上升增大不一樣快，以致于晶閘管在小導通角時三相已調至對稱，大導通角時又不對稱了，是何原因？答：主要原因是三個觸發(fā)電路的元器件參數(shù)不一致應仔細來檢查元器件參數(shù)的對稱性，特別是晶體三極管的漏電流不一致所造成的不對稱性。另一種可能性是三相電源不對稱，可以用電壓表測量三相電壓是否對稱，調整輸入信號時，如果有一相增長的比另兩相快，則可調換輸入三相電壓的相序，看是否仍是原來那一相增長得快，以此來確定不對稱的原因是電源不對稱造成的，還是觸發(fā)電路不對稱造成的。14、安裝晶閘管的控制回路應注意什么問題？答：例如單相可控整流電路：①在焊接前先用萬用表來簡單測量二極管、三極管、穩(wěn)壓管、單結晶體管等器件是否完好，焊接時注意極性，電解電容極性也要注意焊對。②二極管、三極管等半導體器件彎腿時不要靠近根部彎曲，以免折斷。③電路安排要緊湊、清楚，相鄰器件盡量挨在一起，引線要短，盡量避免交叉。④防止虛焊，焊好后把焊油擦凈，以防腐蝕焊點。15、在環(huán)境溫度較低時，或是加強通風冷卻時，晶閘管與整流二極管是否可以超過額定電流運行？答：按規(guī)定不可以超過額定電流運行，但實際上只要保證結溫不超過允許值100℃，可以在一定范圍內超額運行。16、結溫與管殼(底座)溫度大概相差多少?50A以上器件不用風冷時額定電流要打多少折扣?答：結溫與管殼溫度的差別和壞境溫度、通過電流的大小、散熱器大小、通風條件等有關。結溫已達到100℃時，管殼溫度因上述條件不同，可以相差20~50℃，所以不能以管殼溫度來計結溫。在規(guī)定的散熱器及冷卻條件下，兩者大約相差30~40℃。規(guī)定用冷風的50A以上的器件，不用風冷時可按照30%~40%電流定額使用。17、產生過電壓的原因有哪些?答：1）電力電子裝置可能的過電壓分外因過電壓和內因過電壓兩類。2）外因過電壓產生主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等；3）內因過電壓主要來自電力電子裝置內部器件在控制換流的開關過程中，由于電流發(fā)生突變由電路電感產生的過電壓。18、產生過電流的原因是什么？常采用哪些保護措施?答：1）電力電子電路運行不正?；蛘甙l(fā)生故障時，可能會產生過電流，造成開關器件永久性損壞。過電流分過載和短路兩種情況。2）電子保護電路作為第一保護措施，當電流傳感器檢測到過電流值時，電子保護電路輸出過流信號，關斷開關器件，切斷故障源。直流快速斷路器通常在電子保護電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器則在過載時動作。19、晶閘管二端并接阻容吸收電路可引起那些保護作用？答①吸收尖峰過電壓。②限制加在晶閘管上的du/dt值。③晶閘管串聯(lián)應用時起動態(tài)均壓作用。20、指出圖4-5中①~⑦各保護元件及VD、Ld的名稱及作用。答①為硒堆交流側過電壓吸收，也可用壓敏電阻。用于吸收持續(xù)時間較長，能量較大的尖峰過電壓；②此為交流側阻容過電壓吸收?？山映扇切位蛐切?。用于吸收持續(xù)時間短，能量小的尖峰電壓；③為橋臂快速熔斷器。主要在過流時保護元件；④為元件的阻容吸收。用于吸收晶閘管二端出現(xiàn)的尖峰過電壓，以防止元件過壓擊穿；⑤為橋臂電抗。一般用空芯電抗，限制橋臂出現(xiàn)過大的di/dt值；防止門極附近電流密度過大而燒壞元件。橋臂電抗對限制短路電流亦有好處。橋臂電抗還可以擬制晶閘管的電壓上升率du/dt值，防止誤導通；⑥用作直流側過電壓保護。通常用壓敏電阻或硒堆做成；⑦為直流過電流繼電器。當直流電流超過設定值，繼電器動作，使電流減小或切斷電源。圖4-5例20圖21、不用過電壓、過電流保護，選用較高電壓等級與較大電流等級的晶閘管行不行？答不可以。因為電路短路時，短路電流一般很大，并且大電流的晶閘管價格昂貴，所以電路中一定要設置過電流保護壞節(jié)。晶閘管電路在工作時，由于操作過電壓、換相過電壓以及電網(wǎng)來的浪涌電壓，其尖峰值可達到電源電壓幅值的好幾倍，另外，高電壓的晶閘管價格昂貴，所以不能用較高電壓等級的管子，必須設置過電壓保護壞節(jié)。第五章直流斬波電路5.1題解實例一、填空題1、直流斬波器是通過對電力電子器件的控制，將直流電壓地加到負載上，通過改變來改變輸出電壓平均值。答：通斷、斷續(xù)地、占空比D2、直流斬波器通常有、和三種控制方式。答：定頻調寬、定寬調頻、調頻調寬3、升降壓式直流電壓變換電路其輸出電壓可以輸入電壓，也可以輸入電壓。且輸出電壓極性與輸入電壓極性。答：小于、大于、相反4、升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關鍵在于：一是儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是可將輸出電壓保持住。答：電感L、電容C5、在直流斬波電路中，由于輸入電源為，電流無自然過零點，因此，直流斬波器多以具有自關斷能力的電力電子器件作為開關器件。答：直流電、全控型6、基本的直流斬波電路有斬波電路、斬波電路、等斬波電路。答：降壓、升壓、升降壓7、降壓斬波器中，電源電壓Ud=50V，導通比為0.8，則負載電壓平均值ULD為。答：40V二、選擇題1.斬波電路的控制方式中，頻率調制型是(A)A.保持開關導通時間不變，改變開關周期B.同時改變開關導通時間和開關周期C.保持開關周期不變，改變開關導通時間D.保持開關導通時間和開關周期不變2.斬波器中的電力管晶體管，工作在(D)狀態(tài)。A、放大B、截止C、飽和D、開關三、判斷題1.直流斬波電源常用于可控直流開關穩(wěn)壓電源，焊接電源和直流電機的調速控制中。（√）2.直流斬波電路作用是將交流電壓變換成一種幅值可調的直流電壓。（×）3.直流斬波電路采用的電力電子器件多以晶閘管為主。（×）4.直流斬波電路有定頻調寬、定寬調頻和調頻調寬三種控制方式。（√）5.在直流斬波電路中，定頻調寬的控制方式應用的最少。（×）6.直流斬波電路有降壓式斬波電路、升壓式斬波電路和升降壓式斬波電路。（√）四、簡答題1、簡述斬波電路的幾種控制方式。答：1)定頻調寬亦稱為脈沖寬度調制(PWM)，即保持斬波頻率f(T=1/f=常數(shù))不變，工作周期T恒定，通過改變晶閘管的導通時間(脈沖寬度)τ來改變輸出電壓。2)定寬調頻亦稱為脈沖頻率調制(PFM)，即導通時間ton保持不變，僅通過改變斬波頻率f來改變負載電壓的控制方式。3)調頻調寬即同時改變斬波頻率f和導通時間ton的控制方式。這時斬波器的輸出電壓平均值可以在較寬的范圍內變化五、計算題1．降壓斬波電路如圖所示。已知：Ud=120V，電阻負載Ro=6Ω,開關周期通斷，通30μs，斷20μs，忽略開關導通壓降，電感L足夠大。試求：1)負載電流IO及負載上的功率PO；2)若要求負載電流在4A時仍能維持，則電感L最小應取多大？解：依據(jù)題意，開關通斷周期占空比1）負載電壓平均值負載電流平均值負載功率平均值2）設占空比不變，當負載電流為4A時，處于臨界連續(xù)狀態(tài)，則電感量L為2、下圖所示降壓BUCK直流斬波電路，Ui為輸入直流電壓，Ui=12V，Uo為輸出直流電壓，VT控制信號占空比為0.4,設所有器件均為理想器件，請推導輸入輸出直流電壓的關系式和計算輸出直流電壓Uo。解：利用伏秒平衡推導開關VT導通的伏秒值：開關VT關斷的伏秒值：因此：則：D=0.4則輸出電壓：

第六章交流變換電路6.1題解實例一、填空題1、晶閘管過零調功器兩種控制方式為全周波和全周波。答：連續(xù)式、間隔式2、固態(tài)繼電器是以為基礎構成的無觸點通斷電子開關，是一種四端有源器件，其中兩個端子為輸入，另外兩個端子為輸出。答：雙向晶閘管、控制端、受控端3、交－交變頻電路能直接將電網(wǎng)頻率的交流電變換為頻率的交流電。答：固定、所需4、單相輸出交-交變頻電路由具有相同特征的兩組晶閘管整流電路構成，其中一組整流器稱為整流器，另外一組稱為整流器。答：反向并聯(lián)、正組、反組5、交流調壓電路是用來變換交流電壓的電路，與整流相似，也有和之分。答：幅值、單相、三相6、交流變換電路對電網(wǎng)提供的正弦交流電的、和進行控制和變換。答：幅值、頻率、相數(shù)7、過零觸發(fā)雖然沒有移相觸發(fā)時的高頻干擾問題，但其通斷頻率比電源頻率，因而這種控制方式不能實現(xiàn)電壓的調節(jié)的場合。答：低、連續(xù)平滑8、當交流調壓器帶電感性負載時，晶閘管的導通角θ，不但與有關，而且與有關。答：控制角α、負載阻抗角φ二、選擇題1、下面哪種功能不屬于變流的功能（）A、有源逆變B、交流調壓C、變壓器降壓D、直流斬波答：C2、()將負載與交流電源接通幾個整周波，再斷開幾個整周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調節(jié)負載所消耗的平均功率．A.交流電力電子開關B.交流調功電路C.單相交流調壓電路D.三相交流調壓電路答：B三、判斷題1、電力電子器件組成的交、直流開關具有無觸點、開關速度快等優(yōu)點，但也具有價格高、使用壽命短等缺點。（×）2、雙向晶閘管可等效為兩只普通晶閘管的反向串聯(lián)，常用它組成交流開關。（×）3、固態(tài)開關一般是以雙向晶閘管為基礎構成的無觸點電子開關。（√）4、固態(tài)開關是一種四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩個端子為輸出控制端。（√）5、固態(tài)開關的輸出直接受控于輸入，輸入端與輸出端之間存在著電的聯(lián)系。（×）6、固態(tài)開關有3個端子，1個輸出端、1個輸入端和1個公共端，輸入信號加之輸入端與公共端之間，輸出信號取的輸出端與公共端。（×）7、交流固態(tài)開關的輸入信號為交流信號，直流固態(tài)開關的輸入信號為直流信號。