电力电子技术第五版电子书

第二章电力电子器件 ..................................................................................... 1 第三章整流电路 ............................................................................................ 5 第四章 逆变电路 ......................................................................................... 19 第七章 PWM控制技术 ............................................................................... 21 第九章电力电子器件应用的共性问题 ........................................................... 25

第二章电力电子器件

2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高

电子电力课后习题答案（全）

第一章 电力电子器件

1.1 使晶闸管导通的条件是什么？

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者UAK >0且UGK>0

1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

1解：a) Id1=2????4?4Imsin(?t)?Im2(?1)?0.2717Im2?2

I1=

12?2??(Imsin?t)d(wt)?Im31??0.4767Im242?

1 b) Id2=?1???4Imsin?td(wt)?Im2(?1)?0.5434Im22

I2=?2(Imsin?t)d(wt)???4?2Im31??0.6741Im242??

1 c) Id3=2?1

第四章直流直流变换器习题解答

4-1降压型斩波电路，直流电压为 80V ，负载电阻为10Q ，斩波频率为50kHz ，导通比为0.5

(1)画出各电流波形。

⑵ 求输出电压和电流的平均值。

说"

5 U 0 =0.5U d =0.5 80 =40V

U 0 10

4-2在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比 D 保持输出电压不变，U °=5V ，输入电压为10~40V ，P 。〉 5W ，f s =50kHz ，为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。

1

解：f s =50kHz,T s

20 f s

.在该变换器中，u 0 =U 0 =5V 不变,

P 0 = U Q I o - 5 即 I o — =1A U o 20七 50kHz

要求在电流连续模式下的最小电感，电感电流在电流临界情况下。

当输入电压为10~40V时，D=0.5?0.125 在输出电压不变时，由|LB二竺（1-D）得,

2L

T s U o20 10" 5

=25 ~ 43.75」H

s o(1—D)=―—(1 — D)

21 LB

当D=0.125~0.5变化时，保持连续的电感的取值如上式，所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75

第四章直流直流变换器习题解答

4-1降压型斩波电路，直流电压为 80V ，负载电阻为10Q ，斩波频率为50kHz ，导通比为0.5

(1)画出各电流波形。

⑵ 求输出电压和电流的平均值。

说"

5 U 0 =0.5U d =0.5 80 =40V

U 0 10

4-2在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比 D 保持输出电压不变，U °=5V ，输入电压为10~40V ，P 。〉 5W ，f s =50kHz ，为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。

1

解：f s =50kHz,T s

20 f s

.在该变换器中，u 0 =U 0 =5V 不变,

P 0 = U Q I o - 5 即 I o — =1A U o 20七 50kHz

要求在电流连续模式下的最小电感，电感电流在电流临界情况下。

当输入电压为10~40V时，D=0.5?0.125 在输出电压不变时，由|LB二竺（1-D）得,

2L

T s U o20 10" 5

=25 ~ 43.75」H

s o(1—D)=―—(1 — D)

21 LB

当D=0.125~0.5变化时，保持连续的电感的取值如上式，所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75

-- -- 《电力电子技术》试题(1) 一、填空（30分） 1、双向晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 ， 和 ；双向晶闸管的的触发方式有 、 、 、 .。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源相电压为U 2）

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用

触发；二是用 触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 度；实际移相才能达 度。

5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。

6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、

-- -- 《电力电子技术》试题(1) 一、填空（30分） 1、双向晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 ， 和 ；双向晶闸管的的触发方式有 、 、 、 .。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源相电压为U 2）

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用

触发；二是用 触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 度；实际移相才能达 度。

5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。

6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、

学科课件

第7章 PWM控制技术一 PWM的基本原理二 PWM控制方式(1)计算法 (2)调制法

结合

三 PWM在逆变电路中的应用(电压型) 四 PWM调制方式

学科课件

7.1 PWM的基本理论理论基础

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同

学科课件

思考：利用上理论，如何用一系列方波等效一个正弦波？

学科课件

思考：若要改变等效输出正弦波幅值，可采用什么措施？

按同一比例改变各脉冲宽度即可。

学科课件

u

O若 等 效 为 正 弦 波

> ω tPWM波形

SPWM波形

当然，SPWM波形远不止这一种。

学科课件

直流斩波电路 等幅PWM波： 输入电源是恒定直流 PWM逆变电路 不等幅PWM形： 输入电源是交流或不是恒定的直流

u

o

ωt基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

学科课件

PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理 –直流斩波电路–SPWM波20V

直流波形 正弦波形

–等效成其他所需波形，如:

0V

-20V

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

黄色：

所需波形

红色：等效的PWM波

学科课件

7.2 PWM的控制方式及逆变实现 ★ 控制方式：

一 计算法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉

学科课件

第7章 PWM控制技术一 PWM的基本原理二 PWM控制方式(1)计算法 (2)调制法

结合

三 PWM在逆变电路中的应用(电压型) 四 PWM调制方式

学科课件

7.1 PWM的基本理论理论基础

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同

学科课件

思考：利用上理论，如何用一系列方波等效一个正弦波？

学科课件

思考：若要改变等效输出正弦波幅值，可采用什么措施？

按同一比例改变各脉冲宽度即可。

学科课件

u

O若 等 效 为 正 弦 波

> ω tPWM波形

SPWM波形

当然，SPWM波形远不止这一种。

学科课件

直流斩波电路 等幅PWM波： 输入电源是恒定直流 PWM逆变电路 不等幅PWM形： 输入电源是交流或不是恒定的直流

u

o

ωt基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

学科课件

PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理 –直流斩波电路–SPWM波20V

直流波形 正弦波形

–等效成其他所需波形，如:

0V

-20V

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

黄色：

所需波形

红色：等效的PWM波

学科课件

7.2 PWM的控制方式及逆变实现 ★ 控制方式：

一 计算法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉

第二章

2.4.1电路如图题2.4.1所示。（1）利用硅二极管恒压降模型求电路的ID和 Vo的值；（2）在室温（300K）的情况下，利用二极管的小信号模型求vo的变化范围。

解（1）求二极管的电流和电压

ID?VDD?2vD(10?2?0.7)V?3??8.6?10A?8.6mA 3R1?10?VO?2VD?2?0.7V?1.4V

（2）求vo的变化范围

图题2.4.1的小信号模型等效电路如图解2.4.l所示，温度 T＝300 K。 rd?VT26mV??3.02? ID8.6mA2rd2?3.02???1V???6mV

R?2rd(1000?2?3.02?)当rd1=rd2=rd时，则

?vO??VDDvO的变化范围为(VO??vO)~(VO??vO)，即1.406V～1.394V。

2.4.3二极管电路如图2.4.3所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压VAO。设二极管是理想的。

解 图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故 D处于正向偏置而导通，VAO=–6 V。

图b：D的阳极电位为－15V，阴极电位为－12V，D对被反向偏置而截止，VAO＝－12V。

第一章 数字逻辑习题 1．1 数字电路与数字信号 1.1.2 图形代表的二进制数

010110100

1．1．4 一周期性数字波形如图题所示，试计算：（1）周期；（2）频率；（3）占空比例

MSB

0 1 2 11 12 （ms）

LSB

解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/0.01s=100HZ

占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10% 1.2 数制

1.2.2 将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于2?4 （2）127 （4）2.718 解：（2）（127）D= 27 -1=（10000000）B-1=（1111111）B=（177）O=（7F）H

（4）（2.718）D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H 1.4 二进制代码

1.4.1 将下列十进制数转换为 8421BCD 码：

（1）43 （3）254.25 解：（4