電力電子技術(shù) 第3版習(xí)題答案

一、選擇題

1?1、晶閘管內(nèi)部有（C）PN結(jié)。選擇項(xiàng)：A一個：B二個；C三個：D四個

1-2、普通晶閘管的通態(tài)電流（額定電流）是用電流的（C）來表示的。選擇項(xiàng)：A有效值：B最大

值；C平均值

1-3、如某晶閘管的正向阻斷IE復(fù)峰值電壓為745V,反向重復(fù)峰值電壓為825V,則該晶閘管的額定電

壓應(yīng)為（B選擇項(xiàng)：A700V；B745V；C800V；D850V。

1-4、雙向晶閘管是用于交流電路中的，其外部有（C）電極。選擇項(xiàng)：A一個；B兩個；C三個；

D四個。

二、判斷題

1-1、給晶閘管加上正向陽極電壓它就會導(dǎo)通。（X）

1-2、雙向晶閘管額定電流的定義，與普通晶閘管的定義相同（X）

1-3、KP2-5表示的是額定電壓200V,額定電流500A的普通型晶閘管。（X）

1-4、雙向晶閘管額定電流的定義與普通晶閘管不一樣，雙向晶閘管的額定電流是用電流

有效值來表示的。（（）

1-5、雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與普通晶閘管不一樣，它是由五層半導(dǎo)體材料構(gòu)成的。（T）

1-6、普通晶閘管外部有三個電極，分別是基極、發(fā)射極和集電極。（X）

1-7、只要讓加在晶閘管兩端的電壓減小為零，晶閘管就會關(guān)斷。（Y）

1-8、型號為KS50—7的半導(dǎo)體器件，是一個額定電流為50A的普通晶閘管。（義）

1-9、雙向觸發(fā)二極管中電流也只能單方向流動。（義）

1-10、兩只反并聯(lián)的50A的普通晶閘管可以用一只額定電流為100A的雙向晶閘管來替代。（X）

三、填空題

1-1、普通晶閘管內(nèi)部有PN結(jié)，外部有三個電極，分別是極極和極。

1、三個、陽極A、陰極K、門極G“

1-2、晶閘管在其陽極與陰極之間加上電壓的同時，門極上加上電壓，晶閘管就導(dǎo)通。

2、正向、正向觸發(fā)。

1-3、某半導(dǎo)體器件的型號為KP50-7的，其中KP表示該器件的名稱為,50表示一,7表示。

3、普通晶閘管、額定電流50A、額定電壓700V。

1-4、晶閘管的工作狀態(tài)有正向狀態(tài)，正向狀態(tài)和反向狀態(tài)。

4、阻斷、導(dǎo)通、阻斷。

1-5、只有當(dāng)陽極電流小于電流時，晶閘管才會由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止。

5、維持電流。

1-6、請在空格內(nèi)標(biāo)出下面元件的英文大寫簡稱：電力晶體管；可關(guān)斷晶閘管；功率場效

應(yīng)晶體管;絕緣柵雙極型晶體管：IGBT是和的自:合管。

6、GTR、GTO、P-MOSFET、IGBToP-MOSFET利GTR。

1-7、晶閘管在觸發(fā)開通過程中，當(dāng)陽極電流小于電流之前，如去擦脈沖，晶閘

管乂會關(guān)斷。

7、擎住，觸發(fā)脈沖，

1-8、由波形系數(shù)可知，晶閘管在額定情況下的有效值電流此等于倍IJAV＞，如果IT〈AV）=100A,

則它允許的有效電流為Ao通常在選擇品閘管時還要留出倍的裕量。

8、1.57；157：1.5?2：

1-9、有一晶閘管的型號為KK200-9,請說明KK；200表示表示,9表示。

9、快速晶閘管、200A、900V.

1-10.型號為KS100-8的元件表示晶閘管、它的額定電壓為V、額定電流為Ao

10、雙向晶閘管、800V.100Ao

1/1、雙向晶閘管的圖形符號是,三個電極分別是,和:雙向晶閘管的

的觸發(fā)方式有、、、.O

11、第一陽極T1,第二陽極T2,門極G；I+,L,in+,HL；

M2.目前常用的具有自關(guān)斷能力的電力電子元件有、、、幾種。并寫

出它們的電氣符號。

四、問答題

1-K晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么決定?

答：晶閘管的導(dǎo)通條件是：晶閘管陽極和陰極間加正向電壓，并在門極和陰極間施加正向觸發(fā)電壓和

電流（或脈沖）。導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由陽陰極間的電壓和負(fù)載阻抗決定，負(fù)載L電壓由輸入

陽陰極電壓UA決定。

1-2.晶閘管的關(guān)斷條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)？晶閘管處于阻斷狀態(tài)時其兩端的電壓大小由什么決定?

答：晶閘管的關(guān)斷條件是：要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，可采用陽極電壓反向使陽極

電流以減小，【A下降到維持電流肉以下時，晶閘管內(nèi)部建立的正反饋無法進(jìn)行。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶閘管

的關(guān)斷，其兩端電壓大小由電源電壓UA決定。

1?3、試說明晶閘管有哪些派生器件？

答：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管等。

1?4、請簡述光控晶閘管的有關(guān)特征。

答：光控晶閘管是在普通晶閘管的門極區(qū)集成了?個光電二極管，在光的照射下，光電二吸管電流增

加，此電流便可作為門極電觸發(fā)電流使晶閘管開通。主要用于高壓大功率場合。

1-5、雙向晶閘管有哪幾種觸發(fā)方式？用得最多的有哪兩種？

答：（1）1+觸發(fā)：TI接正電，玉，T2接負(fù)；門極G接正，T2接負(fù)。（2）I-觸發(fā)：T1接正，T2接負(fù);

門極G為負(fù)，T2接正。（3）HI+觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正，門極G接正，T2接負(fù)。（4）III-觸發(fā)T1

接負(fù),T2接正；門極G接負(fù)，T2接正。用得最多的是：1+、III-。

1-6.GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，為什么GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？

答：GTO和普通晶闡管同為PNPN結(jié)構(gòu)，由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個晶體管VI、V2,分別具有

共基極電流增益和。2,由普通晶闡管的分析可得，al+a2=l是器件臨界導(dǎo)通的條件。

兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；al+a2Vl不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。

GTO之所以能夠自行關(guān)斷而普通晶閘管不能，是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下

幾點(diǎn)不同：1）GTO在設(shè)計時al較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷;2）GT0導(dǎo)通時+夕2

更接近于I,普通晶閘管el+a221.15,而GTO則為al+a2kl.O5,GTO的飽和程度不深，接近

于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3）多元集成結(jié)構(gòu)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。

1-7、試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：對IGBT、GTR、GTO和P-MOSFET的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表：

器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖

開關(guān)速度低于P-MOSFET,電壓、電沆容量

IGBT電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入

不及GTOo

阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小。

耐樂高，電流大，開關(guān)特性好，通流能開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功率大，

GTR

力強(qiáng)，飽和壓降低。驅(qū)動電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題。

電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時門極負(fù)脈沖電流

電壓、電流容量大，適用于大功率場合，

GTO大，開關(guān)速度低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜，

具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)。

開關(guān)頻率低。

1?3、型號為KP100-3,維持電流lH=4mA的晶閘管，使用在圖題L3所示電路中是否合理，為什么？

（暫不考慮電壓、電流裕量）

圖題1-3

答：（I）因?yàn)?=U2E=2,〃A</〃，所以不合理。

A50KC〃

200V

（2）因?yàn)?八==20A,KP100的電流額定值為100A,裕量達(dá)5倍，太大了。不合理。

10C

150V

（3）因?yàn)椋?=1504,大于額定值，所以不合理。

1Q

1-4.如圖題1?4所示，試畫出負(fù)載心上的電壓波形（不考慮管子的導(dǎo)通壓降）。

解：其波形如下圖所示:

1-5.單相正弦交流電源，晶間管和負(fù)載電阻串聯(lián)如圖題1?5所示，交流電源電壓有效值為220V。

（1）考慮安全余量，應(yīng)如何選取晶閘管的額定電壓？

（2）當(dāng)電流的波形系數(shù)為%=2.22時，通過晶閘管的有效電流為100A,考慮晶閘管的安全余量，應(yīng)

如何選擇晶閘管的額定電流？

-200V

圖題1-5

解：（1）考慮安全余量，取實(shí)際工作電壓的2倍，U.2x0x220R622v.取600V。

（2）因?yàn)镵f=2.22,取兩倍的裕量，則2。9）22.22x100A,得：ZT（4V）=11M,取1C0A。

一、選擇題

2-1、單相半波電阻性負(fù)載可挖整流電路中，控制角a的最大移相范圍是（D）

A、0°-90°B、0°-120°C、0°-150°D、0°-180°

2-2、單相半波可控整流電路輸出最大直流電壓的平均值等于整流前交流電壓的（C）倍。

A1,B0.5,C0.45,D0.9.

3,單相半捽橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)和差（A）度.

A、180%B、60°,C、360°,D、120°

2-4、在單相橋式全控整流電路中，大電感負(fù)載時，控制角Q的有效移相范圍是（A）,

A、0。?90。B、0°?180。C、90。?180。

2-5、普通的單相半控橋可控整流裝置中一共用了（B）晶閘管。

A一只，B二只，C三只，D四只。

2-6、在單相全控橋整流電路中，兩對晶閘管的觸發(fā)脈沖，應(yīng)依次相差（八）度。

A、180度；B、60度；C、360度；D、120度

2-7、a為（C）度時，三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載輸出電壓波形處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)。

A,0度，B,60度，C,30度，D,120度，

2-8、晶閘管觸發(fā)電路中，若改變（B）的大小，則輸出脈沖產(chǎn)生相位移動，達(dá)到移相控制的目的。

A,同步電壓，B、控制電壓，C、脈沖變壓器變比。

2-9、三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是（B）

A、交流相電壓的過零點(diǎn)；B、本相相電壓與相鄰相電壓正、負(fù)半周的交點(diǎn)處；

C、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)超前30°；D、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)滯后60°。

2-10、a=（60度）度時，三相全控橋式整流電路帶電阻負(fù)載電路，輸出負(fù)載電壓波形處「連續(xù)和

斷續(xù)的臨界狀態(tài)。

A、。度；B、60度；C、30度；D、120度；

2-11、三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時，控制角a的芍效移相范圍是（A）度。

A、00-90°；B、30°-120°:C、60°-150°；D、90°-150°

2-12、為了讓晶閘管可控整流電感性負(fù)載電路正常工作，應(yīng)在電路中接入（B）

A三極管，B續(xù)流二極管，C保險絲。

二、判斷題

2-1、在半控橋帶大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管整流電路中，電路出故障時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。（＜）

2-2、在三相半波可控整流電路中，電路輸出電壓波形的脈動頻率為3OOHz。（X）

2-3、在橋式半控整流電路中，帶大電感負(fù)載，不帶續(xù)流二極管時，輸出電壓波形中沒有負(fù)面積。）

2-4、三相半波可控整流電路，不需要用大于60。小于120。的寬脈沖觸發(fā)，也不需要相隔60。的雙脈沖

觸發(fā)，只用符合要求的相隔120。的三組脈沖觸發(fā)就能正常工作。（”）

2-5、三相半波可控整流電路也必需要采用雙窄脈沖觸發(fā)。（X）

2-6、在三相橋式全控整流電路中，采用雙窄脈沖觸發(fā)晶閘管元件時，電源相序還要滿足觸發(fā)電路相序

要求時才能正常工作。（〈）

三、填空題

2-1、從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱為（）角，用（）表示。

控制角、a。

2-2、單相半波可控整流電路中，品閘管承受的最大反向電壓為（）。三相半波可控整流電路中，

晶閘管承受的最大反向電壓為（（電源相電壓為U2）6u2、瓜U?

2-3、單相全波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為（）。三相半波可控整流電路中，

晶閘管承受的最大反向電壓為（）。（電源相電壓為〃2）圓2、病2；

2-4、三相半波可控整流電路，輸出平均電壓波形脈動頻率為（）Hz;而三相全控橋整流電路，輸

出平均電壓波形脈動頻率為（）Hz:這說明（）電路的紋波系數(shù)比（）電路要小。

150,300,三相橋式全控整流橋，三相半波可控流電路，

2-5、三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載時，電路的移相范用（）,三相全控橋電阻性負(fù)載時，電

路的移相范圍（），二相半控橋電阻性負(fù)載時，電路的移相范圍（）。

0°—150°；0°—120°：0°—150。；

2-6、要使三相全控橋式整流電路正常工作，對晶閘管觸發(fā)方法有兩種，一是用（）觸發(fā)；二是用

（）觸發(fā)。大于60°小于120°的寬脈沖，脈沖前沿相差60°的雙窄脈沖，

2-7、對三相橋式全控變流電路實(shí)施觸發(fā)時，如采用單寬脈沖觸發(fā)，單寬脈沖的寬度一般取度較

合適；如采用雙窄脈沖觸發(fā)時，雙窄脈沖的間隔應(yīng)為度。90°：60°：

2-8、三相橋式全控整流電路是由一組共（）極三只晶閘管和一組共（）極的三只晶閘管串聯(lián)

后構(gòu)成的，晶閘管的換相是在同一組內(nèi)的元件進(jìn)行的。每隔（）換一次相，在電流連續(xù)時每只晶

閘管導(dǎo)通（）度。要使電路工作正常，必須任何時刻要有（）只晶閘管同時導(dǎo)通，，一個是共

極的，另一個是共（）極的元件，且要求不是（）的兩個元件。

陰；陽；60度；120：兩；陰；陽；不在同一橋臂上；

2-9、當(dāng)晶閘管可控整流的負(fù)載為大電感負(fù)載時，負(fù)載兩端的直流電壓平均值會（），解決的辦法

就是在負(fù)載的兩端（）接一個（）。減小、并接、續(xù)流二極管。

2-10、工作于反電動勢負(fù)載的晶閘管在每一個周期中的導(dǎo)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。小、脈沖、小、大。

2-11、單結(jié)晶體管內(nèi)部共有（）個PN結(jié)，外部共有3個電極，它們分別是（）極、（）

極和（）極。一個、發(fā)射極E、第一基極B1、第二基極B2

2-12、當(dāng)單結(jié)晶體管的發(fā)射極電壓高于電壓時就導(dǎo)通；低于電壓時就截止。

峰點(diǎn)、谷點(diǎn)。

2-13、單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是（）脈沖；主要用于驅(qū)動（）功率的晶閘管；鋸齒波同步

觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為（）脈沖；可以觸發(fā)（）功率的晶閘管。尖脈沖、小、強(qiáng)觸發(fā)脈沖、

大。

2-14、鋸齒波觸發(fā)電路的主要是由（）、（）、（）、（）、（）環(huán)節(jié)組成。

同步環(huán)節(jié)；鋸齒波形成；脈沖形成；整形放大；強(qiáng)觸發(fā)及輸出；

四、問答題

2?1、單相半波可控整流電路，如（1）晶閘管內(nèi)部短路，（2）晶閘管內(nèi)部開路，在下面的坐標(biāo)中畫出

其直流輸出電壓S和晶閘管兩端電壓UT的波形。

UT

_____________________OJt

晶閘管內(nèi)部開路

習(xí)題圖2/

2?2、單相半波可控整流電路中，如果：

（1）晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖；（2）晶閘管內(nèi)部短路；（3）晶閘管內(nèi)部斷開；

試分析上述三種情況負(fù)載兩端電壓〃d和晶閘管兩端電壓"T的波形。

答：（1）負(fù)載兩端電壓為0,晶閘管上電壓波形與5相同；（2）負(fù)載兩端電壓為5,晶閘管上的電

壓為0；（3）負(fù)載兩端電壓為0,晶閘管上的電壓為5。

2-3、單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載。當(dāng)控制角。=90。時，畫出：負(fù)載電壓〃八晶閘管VT1電

壓〃VT1、整流二極管VD2電壓“VD2在一周期內(nèi)的電壓波形圖。

習(xí)題圖2-2

2?4、某單相全控橋整流電路給電阻性負(fù)教和大電感負(fù)載供電，在流過負(fù)載電流平均值相同的情況下，

哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選擇大一些？

答：帶大電感負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選擇小一些。由于具有電感，當(dāng)其電流增大時，在電感上會產(chǎn)

生感應(yīng)電動勢，抑制電流增加。電阻性負(fù)載時整流輸出電流的峰值人些，在流過負(fù)載電流平均值相同

的情況下，為防此時管子燒壞，應(yīng)選擇額定電流大?些的管子。

2?5相控整流電路帶電阻性負(fù)載時，負(fù)載電阻上的Ud與L的乘積是否等于負(fù)載有功功率，為什么？帶

大電感負(fù)載時，負(fù)載電阻Rd上的Ud與Id的乘積是否等于負(fù)載有功功率，為什么？

答：相控整流電路帶電阻性負(fù)載時，負(fù)載電阻上的平均功率e不等于負(fù)載有功功率P=U/。

因?yàn)樨?fù)載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流Ud與h外還有諧波分量…和4，八，…，負(fù)載

上有功功率為P=JP；+P：+P；+…>Pd=U/d。

相控整流電路帶大電感負(fù)載時，雖然Ud存在諧波，但電流是恒定的直流，故負(fù)載電阻Rd上的Ud

與h的乘積等于負(fù)載有功功率。

2?6、三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是,

它們在相位上差多少度？

答：相差18基

五、計算題

2?1、某電阻性負(fù)載要求0?24V直流電壓，最大負(fù)載電流〃=30A,如采用220V交流直接供電和由變

壓器降壓到60V供電的單相半波相控整流電路，是否兩種方案都能滿足要求？試比較兩種供電方案的

晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電源側(cè)功率因數(shù)。

解：由220V交流直接供電，當(dāng)。=0°時：Ud=0.45t/2=0.45x220=99V

由變壓器降壓到60V供電，當(dāng)a=0。時.：Ud=0.45(/,=0.45x60=27V

因此，只要調(diào)節(jié)a都可以滿足輸出0?24V直流電壓要求。

1+cosry

(1)采用220V交流直接供電時：由U”=0.45&-，得

U,1=24V時，夕=180,—121=59°；UT=42U2=311V；

—f2sincot］2dcot?84A；R==—=0.8Q

2總R院30

IT84”

r(Ay\==x544

1.571.57

取2倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為622V和108A。

因?yàn)閱蜗喟氩ㄏ嗫卣麟娐分校?,=/2，所以

22

電源提供有功功率P=；2/?=84x0.8=5644.81V

電源提供視在功率S=U,IZ=84乂22()=18.58〃%

電源側(cè)功率因數(shù)=0.305

S

14-COQ/T

(2)采用變壓器降壓到60V供電：由?！?0.45。2―手土，得

U〃=24V時，a?39°,<9=180°-39°=141°；Ur=41U2=84.4V；

IT=J口［避&山創(chuàng)］2L?51.38A；R=￡=竺=0.8Q

總RId30

,I51.38.

=----T--=---------x32.7A

T(Ay1.571.57

取2倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為1683V和65.4A。

變壓器二次側(cè)有功功率P=I；R=51.382X0.8=2112W

變壓器二次側(cè)視在功率S=UJ,=60x51.38=3.08k%

電源側(cè)功率因數(shù)PF=-?0.68o

S

由此可以比較兩種方案的優(yōu)劣。

2-2.阻感負(fù)載，電感極大，電阻%=50,電路采用有續(xù)流二極管的單相半控橋電路，輸入電壓

〃2=220V,當(dāng)控制角。=60"時，求流過晶閘管的平均電流值/仃有效值流過續(xù)流二極管的電流

平均值加)有效值/D

解：整流的平均電壓U4=0.9。211￡2^=0.9x2201i￡2^=149V

29

負(fù)載平均電流，=k30A

7t—ct.180—60與八i八A

流過晶閘管的電流平均值/近---Id=---——x30=10/1

24360

120°

流過晶閘管的電流有效值IT=x/J=l7.3A

流過續(xù)流二極管的電流平均值A(chǔ)/p=—A/=—x30=10/l

2乃180

器X30F34

流過續(xù)流二極管的有效值〃=

2?3、單相橋式全控整流電路，(72=100V,負(fù)載中K=2Q,L值極大當(dāng)。=30。時，要求:

①作出火、。和，2的波形；

②求整流輸出平均電壓〃〃、電流〃，變壓器二次電流有效值心：

③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。

解：①輸出平均電壓〃公平均電流。，變壓器二次電流有效值，2的波形如下圖：

②輸出平均電壓U,、平均電流〃，變壓器二次電流有效值乙分別為

Ud=0.9U?cosa=0.9x100cos30°=78V；Id=I2=Ud/R^7S/2=39A

③晶閘管承受的最大反向電壓為同2=141.4(V)；

考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為(2-3)x141,4=283-424(V)。具體選擇4COV。

流過晶閘管的電流有效值為=%/V2=27.6A；

晶閘管的額定電流為％.)=。.5~2)x27.6/1.57=26?35A。具體選擇30A。

2-4、單相橋式全控整流電路，f/2=100V,負(fù)載R=2。，L值極大，反電勢E=60V,當(dāng)a=30。時,

要求:①作出知、)和"的波形；

②求整流輸出平均電壓Ud、平均電流〃，變壓器二次電流有效值4；

③不考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。

②輸出平均電壓U.、平均電流"和變壓器二次電流有效值12分別為

Ud=0.94cos?=0.9X100cos30°=78V；Id=I2=(Ud-E)/R^US-^))/2=9A

③晶閘管承受的最大反向電壓為廊2=I41.4(V)；

不考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為(/7”二141.4(V),具體選擇200V。

流過晶閘管的電流有效值為IT=〃/亞=6.4A；

晶閘管的額定電流為=6.4/1.57=4A。具體選攔4A。

2?5、某電阻負(fù)載，氏=50。，要求■在0?600V可調(diào)，用單相半波和單相全控橋兩種整流電路來供給,

分別計算：(1)晶閘管額定電壓、電流值(不考慮安全裕量)；(2)負(fù)載電阻上消耗的最大功率。

解：(I)單相半波。=0°時，U.=-^-=—=1333V,ld=^-=—=\2A

~0.450.45"Rd50

晶閘管的最大電流有效值/7=1.57〃=18.8A

晶閘管額定電流為…八二』一=12A

丁⑷)i57

晶閘管承受最大電壓為口雙＞V2t/2=I885V

不考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為2000V和15A。

負(fù)載電阻上最大功率PR=I-Rd=\7.7kW

(2)單相全控橋a=0°時,U,=^-=—=667V,/="=39=12A；

0.90.94R〃5()

負(fù)載電流有效值/==13.3A(K,=1.11)

品閘管的額定電流為=—=6A；

*I八yJ2

晶閘管承受最大電壓為U.2同2=1885V

不考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為2000V和7A。

負(fù)載電阻上最大功率PR=尸&=8.8AW

2?6、在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電

壓褊的波形。

解：假設(shè)。=0。，當(dāng)負(fù)載為電阻時，如的波形如左圖，當(dāng)負(fù)載為電感時，知的波形如右圖:

2-7,三相半波可控整流電路帶大電感負(fù)載，Rd=10。，相電壓有效值U2=220V。求&=45。時負(fù)載直流

電壓U4、流過晶閘管的平均電流/外和有效電流畫出〃/、和與3的波形。

解；U<t=\.nU2cos450=182V；

2.8、三相半波相控整流電路帶電動機(jī)負(fù)載并串入足夠大的電抗器，相電壓有效值U?=220V,電動機(jī)

負(fù)載電流為40A,負(fù)載回路總電阻7?心=0.20,求當(dāng)a=60。時流過晶閘管的電流平均值與有效值、電

動機(jī)的反電勢。

解：電流平均值為：=40/3=13.34電流有效值為:=40/1.732=23A

設(shè)電動機(jī)的反電勢為七人則回路方程為：

+a

Ud=%+〃￡；而4=-------^V2（y,sincotd（cot）=1.17（7,coscr=128.7V

2m3七a

所以E/）=128.7-40x0.2=120.7V

2-9,在三相橋式全控電阻負(fù)載整流電路中，如果有一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時的整流電壓為波形如

何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？

答：假設(shè)VT1不能導(dǎo)通，整流電壓波形如下：

假設(shè)VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管VT3或V15導(dǎo)通口，將發(fā)生電源相I用短路，使得VT3、V15

也可能分別被擊穿。

2?10、三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載，負(fù)載電阻Rd=4Q,要求Ud從0~220V之間變化。試求:

（1）不考慮控制角裕量時，整流變壓器二次線電壓。

（2）計算晶閘管電壓、電流值，如電壓、電流取2倍裕量，選擇晶閘管型號。

解：（1）因?yàn)閁4=2.34U,cosa；不考慮控制角裕量，。=0。時U,=4-=94V；則

■2.34

&/=6%=162.8丫。

（2）晶閘管承受最大電壓為后。2=X0?3V；取2倍的裕量，URM=460.6V；晶閘管承受的

Iu?20

平均電流為/江=—〃=」■=——=18.34；取2倍的裕量：/〃.）=36.64

33Rd3x4

為此，選擇KP40-5的晶閘管。

一、選擇題

3-1、當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時，稱為（A）逆變：當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時，

稱為（B）逆變。

A、有源B、無源C、電壓型D、電流型

3-2,逆變電路最基本的工作原理是把直流電變成交流電，改變兩組開關(guān)的切換（D）,即可改變輸

出交流電的頻率。

A、周期B、電流C、電壓D、頻率

3-3、不屬于換流方式的是（C）。

A、器件換流B、電網(wǎng)換流C、單相換流D、負(fù)載換流

3-4、要實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，負(fù)載電流的相位必須（B）于負(fù)載電壓。

A、滯后B、超前C、相同D、三個都不對

3-5、可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為（A）。

A、三相半波可控整流電路，B、三相橋式半控整流電路，

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。

3-6、在一般可逆電路中，最小逆變角夕min選在下面那一種范圍合理（A）。

A、3O°-35°,B、10°-15°,C、0°-10°,D、0°。

3-7、在有源逆變電路中，逆變角夕的移相范圍應(yīng)選（B）為最好。

A、夕=90°~180°,B、〃=35。~90°,C、￡=0°~90°

3-8,電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式是（C）導(dǎo)電方式。

A、90。B、120°C、180°D、270°

3-9、PWM控制是對脈沖的（C）進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。

A、長度B、高度C、寬度D、面積

3-10、在調(diào)制法中，通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中（A）應(yīng)用最多。

A、等腰三角波B、鋸齒波

二、判斷題

3?1、有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載。（X）

3-2、變頻調(diào)速裝置是屬于無源逆變的范疇。（Y）

3-3、有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng)。（＜）

3-4、無源逆變電路是把直流電能逆變成交流電能，送給電網(wǎng)，（X）

3-5、變頻器總是把直流電能變換成50Hz交流電能。（X）

3-6、逆變失敗是由于主電路元件損壞、觸發(fā)脈沖丟失、電源缺相或是逆變角太小造成的。（V）

三、填空題

3-1,按逆變后能量饋送去向不同，逆變器可分為（）逆變器與（）逆變器兩大類。

3-1有源、無源。

3-2、有源逆變指的是把（）能量轉(zhuǎn)變成（）能量后送給（）裝置。

3-2直流，交流，電網(wǎng)的，

3-3、逆變器按直流側(cè)提供的電源性質(zhì)來分，可分為（）型逆變器和（）型逆變器，電壓型逆

變器直流側(cè)是電壓源，通常由可控整流輸出，在最靠近逆變橋側(cè)用（）器進(jìn)行濾波，電壓型三相

橋式逆變電路的換流是在橋路的（）元件之間換流，每只晶閘管導(dǎo)電的角度是（）度；而電

流型逆變器直流側(cè)是電流源，通常由可控整流輸出在最靠近逆變橋側(cè)用（）濾波，電流型三相橋

式逆變電路換流是在（）元件之間換流，每只晶閘管導(dǎo)電的角度是（）度。

3-3、電壓型；電流型；電容；同相同橋臂元件之間；180。；電感；同組不同橋臂元件之間；120°；

3-4、SPWM脈寬調(diào)制型變頻電路的基本原理是：對逆變電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行有規(guī)律的調(diào)制，

使輸出端得到（）脈沖列來等效正弦波。

3-4、一系列幅度相等，脈寬與正弦波幅值成正比的；

3-5、PWM逆變電路的調(diào)制方式有（）、（）、（）。

3-5同步調(diào)制：異步調(diào)制；分段同步調(diào)制；

四、問答題

3?1、無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？

答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。而無源逆變電路的

交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。

3?2、有源逆變的條件是什么？有源逆變有何用途？

答：有源逆變的條件：（1）一定要有直流電動勢，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大

于變流器直流側(cè)的平均電壓；（2）變流器必須工作在a>工的區(qū)域內(nèi)使U4<0。

2

有源逆變的用途：它可用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速，繞線型異步電動機(jī)的串級調(diào)速，高壓電流輸電、太

陽能發(fā)電等方面。

3-3、什么是逆變失??？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？

答：逆變失敗指的是逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導(dǎo)通的器件末導(dǎo)通。

從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài)，造成兩電源順向聯(lián)接，形成短路。逆變失敗的后果是嚴(yán)重的，會在逆變

橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損壞開關(guān)器件。產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太小；二是出

現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。

3-4、有源逆變最小逆變角受哪些因素限制？

答:最小有源逆變角受品閘管的關(guān)斷時間I折合的電角度3、換相里疊角y以及安全裕量角0'的限制。

3?5、什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？

答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的

逆變電路稱為電流型逆變電路。

3?6、串聯(lián)二極管式電流型逆交電路中，二極管的作用是什么？試分析換流過程。

答：二極管的主要作用一是為換流電容器充電提供通道，并使換流電容的電壓能夠得以保存，為晶閘

管換流做好準(zhǔn)備；二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上，使晶閘管在關(guān)

斷之后能夠承受一定時間的反向電壓，確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保品閘管換流成功。

3?7、試說明PWM控制的基本原理。

答：PWM控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制來等效地獲

得所需要波形（含形狀和幅值）。

以正弦PWM控制為例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N個彼此相連的脈沖列所組成

的波形。這此等幅不等寬的矩形脈沖，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈

沖和相應(yīng)的正弦波部分面積相等，就得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是:安正弦規(guī)律

變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣

的方法得到PWM波形?？梢?，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

一是逆變角太??；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。

3?8、換流重疊角的產(chǎn)生給逆變電路帶來哪些不利影響？

答：由于變壓器漏感和線路電感等因素的影響，晶閘管的換流（換相）不能瞬時完成，均需一定的時

間，即換相重疊角/所對應(yīng)的時間，如果逆變角將使換相不能完成，造成逆變失敗。

3?9、并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？

答：假設(shè)在，時刻觸發(fā)VT2、VT3使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓“o就通過VT2、VT3施加在VT1、VT4上,

使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從VT1、VT4向VT2、VT3轉(zhuǎn)移，觸發(fā)VT2、VT3時刻/必須在

過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。

3?10、什么是電流跟蹤型PWM變流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器有何特點(diǎn)？

答：電流跟蹤型PWM變流電路就是對變流電路采用電流跟蹤控制，也就是不用信號波對載波進(jìn)行調(diào)

制，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實(shí)際電流作為反饋信號，通過二者的瞬時值比較來決定

逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際輸出的電流跟蹤指令電流的變化。

采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器有特點(diǎn)：

（1）硬件電流簡單；

（2）屬于實(shí)時控制方式，電流響應(yīng)快；

（3）不用載波，輸出電流波型中不含特定頻率的諧波分量；

（4）與計算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量較多；

（5）采用閉環(huán)控制。

四、計算題

3?1、單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載，7?=1Q,L=oo,i/2=-100V,L=0.5mH，當(dāng)d,=—第V,

尸=60°時，求5、4和/的值。

解：由題意可列出下面三個等式：-"；AUd=2XB，d/4

1aJ/R

三式聯(lián)立求解得：

q=[7rR0.9U2COS(^-/7)+2XBEM]/(^?+2XB)=-49.91(V)./d=49.09(A)

cosa-cos(cr+/)=V2/dXB/1/2=0.2181

即得出.cos020°+/)=-0.7181

換流重疊角/=135.9。-⑵°=15.9。

3-2、三相半波變流電路，反電動勢阻感負(fù)載，R=1C,L=oo,3=100丫，當(dāng)&二-8V,4=30°

時，求a、乙的數(shù)值。

”,^?1.17t/cosa=-1.17(/cos/?=-1.17x100xcos30°?-101(V)

fflr?(122

4=(t/d-EJ/R=(-101+150)/1=49(A)

3-3、三相全控橋式變流電路，反電動勢阻感負(fù)載，R=1Q，L=8,l/2=220V,當(dāng)￡；1二—4BV,

夕二60"時，求Q，乙的數(shù)值，此時送回電網(wǎng)的平均功率為多少？

(,

付Ud?2.34(72cosa=-2,34^/2cos=-2.34x220xcos60?-257.4(V)

/d=(4-&)/R=(-257.4+400)/1=142.6(A)

由于L=8,輸出電流有效值(忽略諧波)為/=1d

網(wǎng)側(cè)有功功率為

4=/；A+4G=142.6,X1-142.6x(-400)=-36705.24(w)x-36.7(kw)

送回電網(wǎng)的平均功率為36.7kw.

3-4、在單相橋式全控帶反電動勢電感負(fù)載整流電路中，若力=2207,EM=120V,K=1Q,當(dāng)

￡=60°時，能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？求這時電動機(jī)的制動電流多大？

U=-0.9Ucos6=-0.9x220xcos60°=-99(V)

Wr?d2

因?yàn)榘?120V>=99V,所以電路可以實(shí)現(xiàn)有源逆變。

制動電流為：0=—99—(—120)/l=21(A)

一、選擇題

4-1、(C)變流電路是把一種形式的交流變換成另一種形式交流電的電路。

A、交流-直流B、直流-交流C、交流-交流D、直流-直流

4-2、只改變電壓、電流大小或?qū)﹄娐返耐〝噙M(jìn)行控制，而不改變頻率的電路稱為(A)電路。

A、交流電力控制B、變頻C、交流調(diào)壓電路D、交流調(diào)功電路

4-3、在單相交-交變頻電路中，要改變輸出頻率，必須改變兩組變流器的(A)；要改變瑜出電壓的

幅值，就要改變變流電路工作時的（D）。

A、切換頻率B、幅值C、電壓D、控制角

4-4、交-交變頻電路是把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成（C）頻率的交流電的變流電路。屬于（A）

變頻電路。

A、直接B、間接C、可調(diào)D、不可調(diào)

4-5、電網(wǎng)頻率為50Hz時，對6脈波三相橋式電路而言，交-交變頻電路的輸出上限頻率約為（B）。

A、10HzB、20HzC、50HzD、100Hz

二、填空題

4-1、變頻電路有（）變頻電路和（）變頻電路等形式。交?交：交?直.交

4-2、單相交流調(diào)壓電路中，由于波形正負(fù)半波（），所以不含直流分量和（）諧波。對稱；偶次

4-3、交流調(diào)功電路和交流調(diào)壓電路的電路形式（），控制方式（）。相同；不同

4-4、兩組變流電路在工作時采取直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中的（）工作方式，即一組變流電路工作時，

封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。無環(huán)流

4-5、三相交-交變頻電路的接線方式有公共交流母線進(jìn)線方式和（）聯(lián)結(jié)方式。輸出星形

三、問答題

4-R交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？

答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。

交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交

流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗

的平均功率。

交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機(jī)的軟起動，也用于

異步電動機(jī)調(diào)速。

交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時間常數(shù)很大的控制對象。由于控制對象的時間常數(shù)大，沒有

必要