电力电子作业及答案

1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC变换器。电源电压Vs=147～220V，额定负载电流11A，最小负载电流1.1A，开关频率20KHz。要求输出电压Vo=110V；纹波小于1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感L和电容C，并选取开关管T和二极管D。

解：①滤波电感L：

v0。 vsv0?110v，电流连续时M=D=

当vs=147v时，D=110/147=0.75;当vs?220v时，D=110/220=0.5。

所以在工作范围内占空比D在0.5~0.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流

Iomin?IOB?IOB?V0(1?D)，应按最小的占空比D?0.5确定实际运行中的临界负载电流2LfsV0(1?D)，即要求： 2Lfs L?V0110?(1?0.5)(1?D)?H?1.25H

2fsIOmin2?20?103?1.1为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取L?1.5mH。

②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择：

由(3?9)式。电感电流脉动的最大峰－峰值?iL为：

?iL＝ILmax?ILmin?V0110?(1?0.5)(1?D)?A?1.8A Lfs1.5?10?3?20?103

课后习题及答案

2.1 试说明功率二极管的主要类型及其主要工作特点。

2.2 人们希望的可控开关的理想特性有哪些？

2.3 阅读参考文献一，说明常用功率半导体器件的性能特点及其一般应用场合。

2.4 说明MOSFET和IGBT驱动电路的作用、基本任务和工作特点。

3.1 什么是半波整流、全波整流、不控整流、半控整流、全控整流、相控整流？

3.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流移位因数（基波功率因素）和整流输入功率因数？

3.3 简述谐波与低功率因数（电力公害）的危害，并说明当前抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。

4.1 画出降压换流器（Buck电路）的基本电路结构，简要叙述其工作原理，并根据临界负载电流表达式说明当负载电压VO和电流IO一定时，如何避免负载电流断续。

4.2 画出升压换流器（Boost电路）的基本电路结构，推证其输入/输出电压的变压比M表达式，说明Boost电路输出电压的外特性。

4.3 画出升降压换流器（ Buck-Boost电路）的基本电路结构，说明电路工作原理，推证其输入/输出电压（电流）间的关系式。

4.4 画出丘克换流器（ Cuk电路）的基本电路结构，说明电路工作原理及主要优点，推证其输入/输出电压（电流）间的

作业1

1.1 指出常用器件可达的功率与频率能力

SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz)

1.2 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额 电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：1.5*100A=150A 1.3 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件 正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态

损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业2

2.1 简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度

及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。 2.2 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压.

MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常

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您的本次作业分数为：100分单选题

1.关于三相桥式全控整流电路的实验操作，描述正确的是：

A 按照原理图接线，然后打开主电源，再检查晶闸管脉冲是否正常 B 不能用示波器观察触发脉冲

C 正常情况下，应有间隔均匀，相互间隔120°，幅度相同的双脉冲 D 可以用示波器观察来检查相序是否正确 正确答案:D 单选题

2.交流调压电路控制方式中，谐波含量最少的是：

A 通断控制 B 相位控制 C 斩波控制 D 反馈控制

正确答案:C 单选题

3.锯齿波同步移相触发电路实验中，3号点电压与5号点电压描述正确的是？

A 3号点电压与5号点电压波形相同

B 3号点电压上升使VT1导通时，5号点电压出现下降沿 C 出现下降沿后，5号点电压不会再次上升 D VT1导通时，3号点电压持续上升

正确答案:B 单选题

4.三相桥式全控整流电路电感性负载实验中，直流平均电压为零时触发角为多少度？

A 30° B 60° C 90° D 120°

1

正确答案:C 单选题

5.关于单相桥式半控整流电路直流侧电压ud波形描述正确的是？

A ud会出现负值

B ud是否出现负值由触发角大小决定 C 电感性负载，触发脉冲丢失，则ud变为零

D 电感性负载，

第2章 电力电子器件

1. 使晶闸管导通的条件是什么？

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？

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。

3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

4. 图1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。

0?4?a)2?0?4?5?4b)2?0?2c)2?

图1-43图1 晶闸管导电波形

解：a) Id1=

12π???4Imsin?td(?t)=

Im22Im?1)?0.2717 Im (22πI1=

12?2??(Imsin?t)d(?t)=4?31??0.4767 Im 42?b) Id2 =

1π???4Imsin?td(?t)=

2Im?1)?0.5434 Im (

燕山大学毕业设计论文（专用纸）

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?Im2解:a) Id1=Imsin(?t)?(?1)?0.2717Im 42???2?2 I1=

1?Im312(Imsin?t)d(wt)???0.4767Im ??2?4242?1?Im2 b) Id2=??Imsin?td(wt)?(?1)?0.5434Im

?422I2=

1?2Im312(Imsin?t)d(wt)???0.6741Im ???4242??121Imd(?t)?Im c)

电力电子技术试题

1、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管 GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是 MOSFET 和 GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿要陡幅值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步 。

3、多个晶闸管相并联时必须考虑 均流 的问题，解决的方法是 串专用均流电抗器。 。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 波，输出电流波形为 方波波。

5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电流为 100A 安。

6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加、 、正反向漏电流会 下降、

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电力电子技术习题集

习题一

1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。

2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？

3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？

4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im，试计算各波形的电

流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A的晶闸管，流过上述电流波形

时，允许流过的电流平均值Id各位多少？

i?(a)i?/3i0?/4?(e)?4?/3(c)2?7?/3i2??ti?(b)2??t?ti?/3?(d)2?7?/3?t2?9?/4?t0?/4?5?/4(f)2?9?/4?t

图1-30 习题1-4附图

5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽

度至少要多宽？图中，E=50V；L=0.5H；R=0.5?; IL=50mA（擎住电流）。

UGSLTEtRiG

图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图

t 6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO却可以？

7. GTO与GTR同

电力电子技术试题

1、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管 GTO ；功率场效应晶体管 Power-MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是 MOSFET 和 GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿要陡幅值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步 。

3、多个晶闸管相并联时必须考虑 均流 的问题，解决的方法是 串专用均流电抗器。 。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 波，输出电流波形为 方波波。

5、型号为KS100-8的元件表示双向 晶闸管、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电流为 100A 安。

6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加、 、正反向漏电流会 下降、 ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会 下降、 、正反向漏电流会

一、填空题（29分）

1、双向晶闸管的触发方式有：I+ 触发：第一阳极T1接 正 电压，第二阳极T2接 负 电压；门极G接正 电压，T2接 负 电压。

I- 触发：第一阳极T1接 正 电压，第二阳极T2接 负 电压；门极G接 负 电压，T2接 正 电压。 Ⅲ+触发：第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接正 电压；门极G接正电压，T2接 负 电压。 Ⅲ-触发：第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接 正电压；门极G接 负电压，T2接 正 电压。 2、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换流。

3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。 4、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK 快速晶闸管 ； 200表示表示 200A ，9表示 900V 。

5、单结晶体管产生的触发脉冲是 尖脉冲 脉冲；主要用于驱动 小 功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为 强触发脉冲 脉冲；可以触发 大 功率的晶闸管。

6、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电流有效值为15A，