《電力電子技術(shù)》課后復(fù)習(xí)題(附答案)

PAGE13PAGE電力電子技術(shù)課后復(fù)習(xí)題（全面）1、電力電子技術(shù)是一種利用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行控制、轉(zhuǎn)換、和傳輸?shù)募夹g(shù)。2、電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電路和控制三大部分。3、電力電子技術(shù)的基本轉(zhuǎn)換形式和功能： 整流電路AC/DC整流器 直流斬波DC/DC斬波器 逆變電路DC/AC逆變器 交流電路AC/AC變頻器4、電力電子器件是指在可直接用于處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。5、廣義上，電力電子器件也可分為電真空器件和半導(dǎo)體器件。6、按照器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度的程度進(jìn)行分類： 不可控器件電力二極管（功率二極管PD） 半控型器件晶閘管(SCR) 全控型器件電力晶體管（GTR）7、全控型器件也稱自關(guān)斷器件。代表元件：門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。8、按照驅(qū)動(dòng)電路加在器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)進(jìn)行分類： 電流驅(qū)動(dòng)型：晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管等。 電壓驅(qū)動(dòng)型：電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管等。9、按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分類：雙極型器件:電力二極管、晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管單極型器件：電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管。復(fù)合型器件：絕緣柵雙極晶體管。10、功率二極管（PD）又稱電力二極管，也稱半導(dǎo)體整流器。其基本結(jié)構(gòu)與普通二極管一樣。有螺栓型和平板型兩種封裝。 正平均電流IF(AV):電流最大有效值I11．功率二極管的測(cè)試：用萬用表的Rx100或Rx1測(cè)量。 【注】嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)試功率二極管。選擇二極管時(shí)要考慮耗散功率。不可控器件功率二極管（電力二極管）12、功率二極管的主要類型：普通二極管、快速恢復(fù)二極管、肖特基二極管。13、半控型器件晶閘管（SCR）是硅晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又稱為可控硅整流器。廣泛應(yīng)用于相控整流、逆變、交流調(diào)壓和直流交換等領(lǐng)域14、晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體器件，其外形結(jié)構(gòu)有塑封型、螺栓型、平板型。是4層半導(dǎo)體器件，由3個(gè)PN結(jié)，3個(gè)電極即陽極A、陰極K和門極G。額定電流小于200A的晶閘管采用螺栓式，大于200A的采用平板式。15、晶閘管在結(jié)構(gòu)上可以用三只二極管來代替，但可以用三只二極管代替嗎，為什么？答：16、晶閘管的導(dǎo)通條件：（1）晶閘管主電路加正向電壓。（2）晶閘管控制電路加合適的正向電壓（觸發(fā)電壓）。晶閘管的關(guān)斷條件：陽極電流小于維持電流IH（維持晶閘管導(dǎo)通所需的最小陽極電流）。晶閘管的關(guān)斷方法：減小陽極電流或切斷正向電壓或加反向電壓?！咀ⅰ烤чl管的導(dǎo)通電壓為1V。17、額定電壓UTn：通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓?！纠?】：若測(cè)得并計(jì)算出來的晶閘管的UDRM為835V，URRM為976V，則額定電壓為多少？答案：800v,(選擇兩種較小的電壓)UDRM：正向重復(fù)峰值電壓；URRM：反向重復(fù)峰值電壓。18、選擇晶閘管的額定電壓是實(shí)際工作時(shí)可能承受的最大電壓的2~3倍，即：19、晶閘管的額定電流：晶閘管它所允許的流過的最大工頻正弦電流的平均值，【注】SCR的額定電流是平均值，而非有效值。20、波形系數(shù)Kf:Kf=IT/Id；IT：有效值，Id：平均值。IT：有效值，IT(AV):通態(tài)平均電流。例：額定電流為100A的晶閘管，其允許通過的電流有效值為157A實(shí)際波形的電流有效值等于IT(AV)對(duì)應(yīng)的半波有效值：KfId=1.57IT(AV)。21、實(shí)際選擇晶閘管時(shí)，晶閘管在額定電流時(shí)的電流有效值大于其所在電路中可能流過的最大電流的有效值，同時(shí)?。?.5--2）倍的安全裕量。22、例：全波電流，Kf=1.1，Id=100A，求SCR的額定電流？解：KfId=1.57IT(AV)SCR的額定電流IT(AV)=1.1*100/1.57=70.06A?！纠?】一晶閘管接在220V交流電路中，通過晶閘管電流的有效值為50A，問如何選擇晶閘管的額定電壓和額定電流？解：=（1.5-2）*50A/1.57=47.8A—63.7A【例5】某晶閘管接在220V交流回路中，通過器件的電流有效值為100A，問選擇什么型號(hào)的晶閘管？解：晶閘管額定電壓按晶閘管參數(shù)系列取800V，即8級(jí)。晶閘管的額定電流按晶閘管參數(shù)系列取100A，所以選取晶閘管型號(hào)KP100-8E。24、擎住電流IL：是指晶閘管加上觸發(fā)電壓，當(dāng)元件從阻斷狀態(tài)剛轉(zhuǎn)入通態(tài)就去掉觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)要維持元件導(dǎo)通所需要的最小陽極電流。 維持電流IH：指在關(guān)斷SCR時(shí)維持其導(dǎo)通所必需的最小陽極電流。 【注】擎住電流IL要比維持電流IH大2—4倍。25、例KP50-8G的含義：額定電流：50A，額定電壓：800V，管壓降：1V26：門極可關(guān)斷晶閘管(GateTurnOffthyristor)簡(jiǎn)稱GTO。即能導(dǎo)通又能截止。GTO的電氣符號(hào)： 電力晶體管（GTR）又稱大功率晶體管，是一種耐高壓、大電流的雙極型晶體管，按英文直譯為巨型晶體管。電力晶體管（GTR）的結(jié)構(gòu)與小功率晶體管相似，由3層半導(dǎo)體、2個(gè)PN結(jié)組成，也有NPN、PNP兩種類型。主要特性：耐高壓、電流大、開關(guān)特性好。通常采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓管接法組成的單元結(jié)構(gòu)，而集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成。27、二次擊穿：處于工作狀態(tài)的GTR，當(dāng)其集電極反偏電壓UCE逐漸增大到最大電壓BUCEO時(shí)，集電極電流IC急劇增大，但此時(shí)集電結(jié)的電壓基本保持不變，這叫一次擊穿，如圖4-6所示。發(fā)生一次擊穿時(shí)，如果有外接電阻限制電流IC的增大，一般不會(huì)引起GTR的特性變壞。如果繼續(xù)增大UCE，又不限制IC的增長，則當(dāng)IC上升到A點(diǎn)（臨界值）時(shí)，UCE突然下降，而IC繼續(xù)增大（負(fù)阻效應(yīng)），這時(shí)進(jìn)入低壓大電流段，直到管子被燒壞，這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。【注】二次擊穿是GTR突然損壞的主要原因之一，發(fā)生二次擊穿的必須同時(shí)具備的3個(gè)條件：高電壓、大電流和持續(xù)時(shí)間。28、安全工作區(qū)SOA（SafeOperationArea）是指在輸出特性曲線圖上GTR能夠安全運(yùn)行的電流電壓的極限范圍?！咀ⅰ繒螾31安全工作區(qū)的四個(gè)參數(shù)：USB:二次擊穿電壓ISB:二次擊穿電流PSB:二次擊穿功率ICM:29、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管又稱為電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET），分結(jié)型和絕緣柵型兩種類型。30、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）IGBT也是三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。31、單向可控整流電路：(1)電阻性負(fù)載： 輸出直流電壓平均值Ud：輸出直流電流平均值Id：輸出電壓有效值：輸出電流有效值：電源供給的有功功率P、視在功率S和功率因數(shù)：【注】晶閘管的最大移相范圍是0o～180o。[例1]單相半波可控整流電路，電阻性負(fù)載，Rd=5Ω，由220V交流電源直接供電，要求輸出平均直流電壓50V，求晶閘管的控制角α、導(dǎo)通角θ、電源容量S及功率因數(shù)cos?，并選用晶閘管KP。P34解：32、電感性負(fù)載的特點(diǎn)：電感對(duì)電流變化有電抗拒，使得流過的電流不能突變。（平波電抗器）33、(2)電感性負(fù)載電路：變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用?！咀ⅰ烤чl管的最大移相范圍是0o--90o。33、(3)帶續(xù)流二極管的電感性負(fù)載：輸出直流電壓平均值：輸出直流電流平均值：晶閘管的電流平均值和有效值：續(xù)流二極管的電流平均值和有效值：【注】晶閘管的最大移相范圍仍是0o--180o。34、單相全控橋式整流電路：(1)電阻性負(fù)載：負(fù)載電壓平均值Ud：負(fù)載電流平均值Id：負(fù)載電壓有效值U：負(fù)載電流有效值I：晶閘管的電流平均值IdT和有效值IT：電源供給的有功功率P、視在功率S和功率因數(shù)：【注】：晶閘管承受的最大反向電壓為√2U2，承受的最大正向電壓為√2/2U2。晶閘管的最大移相范圍仍是0o--180o。

(2)大電感性負(fù)載:負(fù)載電壓平均值:負(fù)載電流的平均值:晶閘管的電流平均值和有效值:負(fù)載消耗的有功功率:(3)帶續(xù)流二極管的大電感性負(fù)載:輸出直流電壓平均值:輸出直流電流的平均值:晶閘管的電流平均值和有效值:續(xù)流二極管的電流平均值和有效值:35、單相橋式半控整流電路：（1）電阻性負(fù)載：負(fù)載電壓、電流平均值：晶閘管的電流平均值和有效值：源供給的有功功率、功率因數(shù)：（2）電感性負(fù)載：輸出直流電壓平均值：輸出直流電壓平均值：晶閘管的電流平均值和有效值:續(xù)流二極管的電流平均值和有效值:【注】：自然續(xù)流現(xiàn)象：u2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用，會(huì)使VT1繼續(xù)導(dǎo)通，但二極管由VD4換流到了VD3。負(fù)載電流經(jīng)VT1、Rd、VD3續(xù)流，而沒有經(jīng)過電源，因此負(fù)載上得到的電壓近似為零，這就是單相橋式半控整流電路的自然續(xù)流現(xiàn)象。失控現(xiàn)象：在實(shí)際運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)VT一直導(dǎo)通，另兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通，電路不用觸發(fā)就工作的異常現(xiàn)象，稱為失控。為了避免失控情況，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管D。晶閘管的移相范圍是：0°~180°。（3）帶續(xù)流二極管的電感性負(fù)載：輸出直流電壓平均值：輸出直流電壓平均值：晶閘管的電流平均值和有效值：續(xù)流二極管的電流平均值和有效值：【注】晶閘管承受的最大正反電壓均為2整流二極管和續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為2晶閘管的移相范圍是0°~180°?！纠?.4】某電感性負(fù)載采用帶續(xù)流管的單相半控橋電路供電，如圖所示。已知：電感線圈的內(nèi)阻Rd=5W，輸入交流電壓U2=220V，控制角=60°。試求晶閘管與續(xù)流管的電流平均值及有效值，并選擇整流電路中的電子元器件。書上P51.36、一個(gè)電熱裝置（電阻性負(fù)載），要求直流平均電壓60V，負(fù)載電流20A，采用單相半波可控整流電路直接從220V交流電網(wǎng)供電。試計(jì)算晶閘管的控制角、導(dǎo)通角、電源容量S及功率因數(shù)，并選擇晶閘管型號(hào)。37、單相半空橋式可控整流電路帶電阻性負(fù)載，要求輸出平均直流電壓在0—80V內(nèi)連續(xù)可調(diào)，在40V以上時(shí)要求負(fù)載電流能達(dá)到20A，最小控制角min=30，試求：當(dāng)分別采用220V交流電網(wǎng)直接供電和采用降壓變壓器供電時(shí)流過晶閘管的有效值、晶閘管的導(dǎo)通角及電源容量。38、三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載，其中Ld=0.2H,Rd=4,要求Ud從0—220V之間連續(xù)可調(diào)。試求：（1）整流變壓器二次側(cè)線電壓是多少？（2）考慮取2