电力电子技术课后习题全部答案
电力电子技术答案
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其具有耐受高压和大电流的能力答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2.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。
2-3. 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。
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。
2-4图2-27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I
m ，试计算各波形的电流平均值I
d1
、I
d2
、I
d3
与电流有效值I
1
、I
2
、I
3
。
解：a) I
d1
=
I
1
=
b) I
d2
=
I
2
=
c) I
d3
=
I
3
=
2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、
I
d2、I
d3
各为多少这时，相应的电流最大值I
m1
、I
m2
、I
m3
各为多少
解：额定电流I
T(AV)
=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算
结果知
a) I
m1A, I
m2
I
d2
c) I
m3=2I=314 I
d3
=
2-6 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能答：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。两个等效晶体管过饱和而导通；不能维持饱和导通而关断。
GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： l)GTO在设计时较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断； 2)GTO导通时的更接近于l，普通晶闸管，而GTO则为，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件； 3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距
离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
2-7 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压电流的能力答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-8 试分析IGBT 和电力MOSFET 在内部结构和开关特性上的相似与不同之处.
IGBT 比电力MOSFET 在背面多一个P 型层，IGBT 开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET 。电力MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些答：门极可关断晶闸管, 电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。
3-1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0和60时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
解：α＝0时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导
通。因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U t
i L
ωsin 2d d 2d = 考虑到初始条件：当t ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L
U i ωω-= ?-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L
U I =L U ω22=(A) u d 与i d 的波形如下图：
0π2πωt u 20
π2πωt
u d 0π2πωt
i d 当α＝60°时，在u 2正半周期60~180期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的
能量在u 2负半周期180~300期间释放，因此在u 2一个周期中60~300期间以下微分方程成立： t U t
i L ωsin 2d d 2d = 考虑初始条件：当t ＝60时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=
其平均值为)(d )cos 21(2213
532d t t L U I ωωωπππ-=?=L
U ω222=(A) 此时u d 与i d 的波形如下图： ωt
u d
i d
++ωt
ωt
u 2
0α
+
+
3-2．图3-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为222U ；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
① 以晶闸管VT 2为例。当VT 1导通时，晶闸管VT 2通过VT 1与2个变压器二次绕组并联，
所以VT 2承受的最大电压为222U 。
② 当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角 相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT 1导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u 2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α ~ 2π)期间，单相全波电路中VT 2导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通，输出电压等于u 2。
对于电感负载：（α ~ π＋α）期间，单相全波电路中VT 1导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u 2相等；（π＋α ~ 2π＋α）期间，单相全波电路中VT 2导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通，输出波形等于u 2。
可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。
3-3．单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R ＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d 、i d 、和i 2的波形；
②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d 、i d 、和i 2的波形如下图：
u 2O
ωt
O
ωt O
ωt u d i d
i 2
O ωt I d I d ππα
α ②输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2分别为
U d ＝ U 2 cos α＝×100×cos30°＝（V ）
I d ＝U d /R ＝2＝（A ）
I 2＝I d ＝（A ）
③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝（V ）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N ＝（2~3）×＝283~424（V ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：I VT ＝I d ∕2＝（A ）
晶闸管的额定电流为：I N ＝（~2）×∕＝26~35（A ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。 解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下：
π2πωt ωt ωt
u 2
u VD2
u VD4
3-5．单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当=30时，要求：作出u d 、i d 和i 2的波形；
① 求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2；
② 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①u d 、i d 和i 2的波形如下图：
u 2
O
ωt
O
ωt O
ωt
u d i d
i 2O ωt I d I d I d ππα
α
②整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2分别为
U d ＝ U 2 cos α＝×100×cos30°＝(A)
I d ＝(U d －E )/R ＝－60)/2＝9(A)
I 2＝I d ＝9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：2U 2＝1002＝（V ）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT ＝I d ∕2＝（A ）
故晶闸管的额定电压为：U N ＝(2~3)×＝283~424（V ）
晶闸管的额定电流为：I N ＝~2)×∕＝6~8（A ）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
3-6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT 1、VT 2为晶闸管），电路如图2-11所示，U 2=100V ，电阻电感负载，R =2Ω，L 值很大，当=60时求流过器件电流的有效值，并作出u d 、i d 、i VT 、i D 的波形。
解：u d 、i d 、i VT 、i D 的波形如下图：
i i
负载电压的平均值为：2
)3/cos(19.0)(d sin 212
32d πωωπππ+==?U t t U U ＝（V ） 负载电流的平均值为：I d ＝U d ∕R ＝∕2＝（A ）
流过晶闸管VT 1、VT 2的电流有效值为：I VT ＝
3
1I d ＝（A ） 流过二极管VD 3、VD 4的电流有效值为：I VD ＝32I d ＝（A ） 3-7. 在三相半波整流电路中，如果
a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d 的波形。 解：假设?=0α，当负载为电阻时，u d 的波形如下：
当负载为电感时，u d 的波形如下：
3- 8．三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图2-60所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么
a 1A B C
N
n
N A B
C
n 图2-60b 1c 1a 2b 2c 2a 1
b 1
c 1
a 2
b 2
c 2
图2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当a 1c 2对应的晶闸管导通时，a 1的电流向下流，c 2的电流向上流；当c 1b 2对应的晶闸管导通时，c 1的电流向下流，b 2的电流向上流；当b 1a 2对应的晶闸管导通时，b 1的电流向下流，a 2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。 3-9．三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相的自然换相点是同一点吗如果不是，它们在相位上差多少度答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a 、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180°。
3- 10．有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a 相，在相位上差多少度答：相差180°。
3- 11．三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当=60时，要求：画出u d 、i d 和i VT1的波形；计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下图：
u d
u a u b u c i d O ωt O
ωt
O
ωt αi VT 1
α =30°u 2u a u b u c
O
ωt
②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下U d ＝＝×100×cos60°＝（V ）
I d ＝U d ∕R ＝∕5＝（A ）
I dVT ＝I d ∕3＝∕3＝（A ）
I VT ＝I d ∕3＝（A ） 3-12．在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压u d 波形如何如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响
答：假设VT 1不能导通，整流电压u d 波形如下：
u d
O ωt
假设VT 1被击穿而短路，则当晶闸管VT 3或VT 5导通时，将发生电源相间短路，使得VT 3、
VT 5也可能分别被击穿。
3- 13．三相桥式全控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当=60时，要求：
① 画出u d 、i d 和i VT1的波形；
② 计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。
解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下：
α = 60°u 2u d
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a ⅠⅡⅢⅣⅤⅥu b u c
O
ωt ωt 1
O ωt
i d
ωt O
ωt
O i VT 1
②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下
U d ＝＝×100×cos60°＝117（V ）
I d ＝U d ∕R ＝117∕5＝（A ）
I DVT ＝I d ∕3＝∕3＝（A ） I VT ＝I d ∕3＝∕3＝（A ）
3-14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，E =40V ，U 2=100V ，L B =，当=60时求U d 、I d 与的数值，并画出整流电压u d 的波形。
解：考虑L B 时，有：
U d ＝α－ΔU d
ΔU d ＝2X B I d ∕π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（πR α＋2X B E ）∕（πR ＋2X B ）＝（V ）
ΔU d ＝（V ）
I d ＝（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2
即得出
)60cos(γ+?=
换流重叠角
＝ ° 60°=°
最后，作出整流电压U d 的波形如下：
O αωt
O
ωt γu d
u 2
3-15．三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U 2=100V ，R =1Ω，L =∞，L B =1mH ，求当=30时、E =50V 时U d 、I d 、的值并作出u d 与i VT1和i VT2的波形。
解：考虑L B 时，有：
U d ＝α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕2π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（πR α＋3X B E ）∕（2πR ＋3X B ）＝（V ）
ΔU d ＝（V ）
I d ＝（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
)30cos(γ+?=
换流重叠角
＝ ° 30°=°
u d 、i VT1和i VT2的波形如下：
u d i VT1
ωt
O ωt O
γI d u a u b u c
αi VT2
ωt O γI d O
3-16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R =5Ω，L =∞，U 2=220V ，X B =Ω，求U d 、I d 、I VD 、I 2和的值并作出u d 、i VD 和i 2的波形。
解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路α＝0°时的情况。
U d ＝α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕π
I d ＝U d ∕R
解方程组得：
U d ＝α∕（1＋3X B /πR ）＝（V ）
I d ＝（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
γcos =
换流重叠角
＝°
二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为
I VD ＝I d ∕3＝∕3＝（A ）
I 2a ＝
3
2 I d ＝（A ） u d 、i VD1和i 2a 的波形如下：
u d
i VD1
ωt O ωt O ωt
O ωt O ωt 1
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥi 2a
I d I d
3-17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E =200V ，R =1Ω，L =∞，U 2=220V ，
=60，当①L B =0和②L B =1mH 情况下分别求U d 、I d 的值，后者还应求
并分别作出u d 与i T 的波形。
解：①当L B ＝0时：
U d ＝α＝×220×cos60°＝（V ）
I d ＝（U d －E ）∕R ＝（－200）∕1＝（A ）
②当L B ＝1mH 时
U d ＝α－ΔU d
ΔU d ＝3X B I d ∕π
I d ＝（U d －E ）∕R
解方程组得：
U d ＝（πU 2R cos α＋3X B E ）∕（πR ＋3X B ）＝（V ）
I d ＝（A ）
ΔU d ＝（V ）
又∵αcos －)cos(γα+＝2X B I d ∕6U 2 )60cos(γ+?＝
γ＝°－60°＝°
u d 、I VT1和I VT2的波形如下：
u d
i VT1
ωt O ωt
O ωt O
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac ⅠⅡⅢⅣⅤⅥI d i VT2
ωt O I d
3-18．单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次
答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k =1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k ＋1（k ＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。
3-19．三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次
答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k （k ＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k 1(k =1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。
3-20．试计算第3题中i 2的3、5、7次谐波分量的有效值I 23、I 25、I 27。
解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为
I d ＝（A ）
于是可得：
I 23＝22I d ∕3π＝22×∕3π＝（A ）
I 25＝22I d ∕5π＝22×∕5π＝（A ）
I 27＝22I d ∕7π＝22×∕7π＝（A ）
3-21．试计算第13题中i 2的5、7次谐波分量的有效值I 25、I 27。
解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知
I d ＝（A ）
由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：
I 25＝6I d ∕5π＝6×∕5π＝（A ）
I 27＝6I d ∕7π＝6×∕7π＝（A ）
3-22试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。
解：①第3题中基波电流的有效值为：
I1＝22I d∕π＝22×∕π＝（A）
基波因数为
＝I1∕I＝I1∕I d＝∕＝
电路的输入功率因数为：
cos＝ cos30°＝
＝α
②第13题中基波电流的有效值：
I1＝6I d∕π＝6×∕π＝（A）
基波因数为
＝I1∕I＝I1∕I d＝
电路的输入功率因数为：
cos＝ cos60°＝
＝α
3-23．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同
答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：
①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；
②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d是三相桥式电路的2倍。
③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压u d和整流电流i d的波形形状一样。
3-24．整流电路多重化的主要目的是什么
答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
3-25．12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等即12k1、（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12k（k=1，2，3···）次谐波。
24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k1（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24k（k=1，2，3···）次谐波。
3-26．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么
答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d为负值。
3-27．三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，L B=1mH，当E M=-400V，=60时求U d、I d与的值，此时送回电网的有功功率是多少
解：由题意可列出如下3个等式：
U d＝(πβ)－ΔU d
ΔU d＝3X B I d∕π
I d＝（U d－E M）∕R
三式联立求解，得
U d＝[πU2R cos(πβ)＋3X B E M]∕(πR＋3X B)＝－（V）
I d＝（A）
由下式可计算换流重叠角：
αcos －)cos(γα+＝2X B I d ∕6U 2＝
)120cos(γ+?＝ γ＝－120＝
送回电网的有功功率为
P =R I I E d d M 2||-=400×单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，U 2=100V ，L =，
当E M =-99V ，=60时求U d 、I d 和的值。
解：由题意可列出如下3个等式：
U d ＝(π-β)－ΔU d
ΔU d ＝2X B I d ∕π
I d ＝（U d －E M ）∕R
三式联立求解，得
U d ＝[πR (π-β)＋2X B E M ]∕（πR ＋2X B ）＝－（V ）
I d ＝（A ）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2=
即得出
)120cos(γ+?=
换流重叠角
＝°
120°=°
3-29．什么是逆变失败如何防止逆变失败
答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。 3-30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90。
4-l 无源逆变电路和有源逆变电路有何不同
答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
4-2换流方式各有那儿种各有什么特点
答：换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
4-3什么是电压型逆变电路什么是电流型逆变电路二者各有什么特点
答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是：
①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。
4-5三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，U d=100V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1﹑输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值 U UV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值U UV5 。
解：
并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换
4-6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件答;假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u。就通过VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl、VT4向VT2、VT3转移触发VT2、VT3时刻/必须在u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。
4-7串联二极管式电流型逆变电路中,二极管的作用是什么试分析换流过程。
答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电提供通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好准备;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压,确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。
以VTl和VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下:
给VT3施加触发脉冲,由于换流电容C13电压的作用,使VT3导通而VTl被施以反向电压而关断。直流电流Id从VTl换到VT3上,C13通过VDl、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源
和VT3放电,如图5-16b所示。因放电电流恒为/d,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13下降到零之前,VTl一直承受反压,只要反压时间大于晶闸管关断时间rq，就能保证可靠关断。
Uc13降到零之后在U相负载电感的作用下,开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降,则在Uc13=0时刻后,二极管VD3受到正向偏置而导通,开始流过电流,两个二极管同时导通,进入二极管换流阶段,如图5-16c所示。随着C13充电电压不断增高,充电电流逐渐减小,到某一时刻充电电流减到零,VDl承受反压而关断,二极管换流阶段结束。之后,进入VT2、VT3稳定导逗阶段,电流路径如图5-Ⅰ6d所示。
4-8.逆变电路多重化的目的是什么如何实现串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
5-1简述图5-la所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间。，由电源E向L、R、M供电，在此期间，Uo=E。然后使V关断一段时间，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，Uo=0。一个周期内的平均电压输出电压小于电源电压,起到降压的作用。
5-2．在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值微大，
E=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压平均值U
o ，输出电流平均值I
o
。
解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
输出电流平均值为
5-3．在图5-la所示的降压斩波电路中，E=100V，L=lmH，R=0．5Ω，=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当=5μs时，计算输出电压平均值，输出电流平均值，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当=3μs时，重新进行上述计算。
解：由题目已知条件可得：
当时，有
由于
所以输出电流连续。
5-4．简述图5-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。
答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E 向电感L充电，充电电流基本恒定为,同时电容C上的电压向负载R供电，因C 值很大，基本保持输出电压为恒值。设V处于通态的时间为，此阶段电感L上积蓄的能量为E。当V处于断态时E和己共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为，则在此期间电感L释放的能量为；当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：
化简得：
式中的T／1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
5-5．在图3-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，=25μs时，计算输出电压平均值，输出电流平均值。
解：输出电压平均值为：
输出电流平均值为：
5-6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。
答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为，方向如图。3-4中所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量
，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，向负载释放，电流为i
2
与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即
当V处于通态期间，=E：而当V处于断态期间。于是：
改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0< Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E——V回路和R—-C—V回路分别流过电流。当V处于断态时，回路和R--VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。 假设电容C很大使电容电压的脉动足够小时。当开关S合到B点时，B点电压=0，A点电压；相反，当S合到A点时，，。因此，B点电压的平均值为(Uc为电容电压“c的平均值)，又因电感Ll的电压平均值为零，所以。另一方面，A 点的电压平均值为，且的电压平均值为零，按图3—5b中输出电压Uo的极性，有。于是可得出输出电压Uo与电源电压E的关系： 两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。 5-7．试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。 解：Sepic电路的原理图如下： 在V导通期间， 左V关断期间 当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，则下面的式子成立 由以上两式即可得出 Zeta电路的原理图如下： 在V导通期间 在V关断期间 当电路工作稳定时，电感、的电压平均值为零，则下面的式子成立 由以上两式即可得出 5-8．分析图5-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。 解：电流可逆斩波电路中，Vl和VDl构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l象限：V2和构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。 图3-7b中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下： 导通，电源向负载供电： 关断，VD，续流： 也导通，L上蓄能: 关断，导通，向电源回馈能量 5-9对于图5-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。 解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。 当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图： 当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图： 5-10．多相多重斩波电路有何优点 答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。 5-11．试分析正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压。 解：正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受最大电压的情况如下表所示： 开关S整流二极管VD 正激电路 (1+N1/N3)U1 U1*N2/N3 反激电路 Ui+Uo*N1/N3 Ui*N2/N1+Uo 5-12．试分析全桥、半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作中承受的最大电压，最大电流和平均电流。 答：以下分析均以采用桥式整流电路为例。①全桥电路 最大电压最大电流平均电流 开关S Ui Id*N2/N1 Id*N2/(2*N1) 整流二极管 Ui*N2/N1 Id Id/2 ②半桥电路 最大电压最大电流平均电流 开关S Ui Id*N2/N1 Id*N2/(2*N1) 整流二极管Ui*N2/(2*N1) Id Id/2 ③推挽电路 (变压器原边总匝数为2N1) 最大电压最大电流平均电流 开关S 2*Ui Id*N2/N1 Id*N2/(2*N1) 整流二极管 Ui*N2/N1 Id Id/2 5-13．全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求 答：全桥电路需要四组驱动电路，由于有两个管子的发射极连在一起，可共用一个电源所以只需要三组电源；半桥电路需要两组驱动电路，两组电源。 5-14．试分析全桥整流电路和全波整流电路中二极管承受的最大电压，最大电流和平均电流。 解：两种电路中二极管承受最大电压：电流及平均电流的情况如下表所示： 最大电压最大电流平均电流 全桥整流 Um Id Id/2 全波整流 2Um Id Id/2 5-15 一台输出电压为5V、输出电流为20A 的开关电源： ①如果用全桥整流电路，并采用快恢复二极管，其整流电路中二极管的总损耗是多少 ②如果采用全波整流电路，采用快恢复二极管、肖特基二极管整流电路中二极管的总损耗 是多少如果采用同步整流电路，整流元件的总损耗是多少 电压(V)电流(A)通态压降（通态电阻）元件类型型 号 快恢复二极 管25CPF1012 肖特基二极 管3530CPQ03533 MOSFET IRFP04867 6-1一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在=0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角。 解：=0时的输出电压最大，为 = U omax 此时负载电流最大，为 I = omax 因此最大输出功率为 电力电子技术 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其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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。 2-3. 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。要使晶闸由导通变为关断，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。 2-4 图2-27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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t 电力电子技术答案 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其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 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。 2-3. 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。 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。 2-4图2-27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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α， 由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通； 电力电子技术基础参考资料(doc 10页) 思考题与习题 1. 独立思考以下各小题，分别从“SCR、GTO、GTR、功率MOSEFT和IGBT”中选择合适的词填写在各小题的括号里。 （1）（）是半控器件，（）和（）是全控器件。 （2）（）和（）所需驱动电路的静态功耗接近于0。 （3）如果希望导通电流为15A时，器件主回路的导通压降小于220mV，则应选用（）作为主开关器件。 （4）除功率MOSFET外，（）的输入特性与功率MOSFET的输入特性类似。 （5）（）在导通电流为500A条件下，为了将它关断，它的控制极所需反向关断电流之峰值的绝对值需超过100A。 （6）（）的输入特性与双极型三极管的输入特性类似。 （7）如果希望制做一个升压型DC-DC变换电路，将450V 直流电源升高为650V直流电源，最大输出电流为200A，斩波频率为15KHz，则应选用（）作为主开关器件。 （8）（）如果已经导通，在主回路电流大于10A条件下，即使控制信号变为负值，它也不能关断。 2. 分析比较SCR（普通晶闸管）、双向SCR（双向晶闸管）、GTO （可 关断晶闸管）、GTR（电力双极型晶体管）、功率MOSFET和IGBT （9）当U IN变化20%时，哪几种整流电路输出电压平均值的变化可小于3%？ （10）哪几种整流电路的功率因数低？ （11）哪几种整流电路的对交流输入电源造成的干扰小？ （12）如果在整流电路的输出与R L之间串接平波电感L，并希望在I RL达100A时R L两端电压的纹波因数小于1%，问：选用哪种整流电路所需L的电感量最小？ 6. 单相桥式二极管整流电路的交流输入电压有效值为220V，分别计算下列两种不同负载条件下整流输出电压的平均值U d、负载电流的平均值I d、每只整流二极管电流的平均值I DT 和有效值I T： （1）负载为纯阻性，R=10Ω。 （2）负载为电阻与电感相串联，R=10Ω，L可视为无穷大。 7. 由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路的交流输入电压之有效值为100V，负载R=2Ω，L可视为无穷大，反电动势E=50V。试求α=30°时整流输出电流的平均值I d、每只晶闸管电流的平均值I dT和有效值I T。 8. 设晶闸管三相桥式可控整流电路输出带阻感负载，R=10Ω，L可视为∞？，它的三相交流输入线电压之有效值和全控整流输出电压之平均值分别为U lL和U d，U lL随电网电压波动的变化范围是320V至420V，晶闸管的导通压降可视为0，试求： ： 第1单元能力训练检测题（共100分，120分钟） 一、填空题：（每空分，共20分） 1、由二值变量所构成的因果关系称为逻辑关系。能够反映和处理逻辑关系的数学工具称为逻辑代数。 2、在正逻辑的约定下，“1”表示高电平，“0”表示低电平。 3、数字电路中，输入信号和输出信号之间的关系是逻辑关系，所以数字电路也称为逻辑电路。在逻辑关系中，最基本的关系是与逻辑、或逻辑和非逻辑。 4、用来表示各种计数制数码个数的数称为基数，同一数码在不同数位所代表的权不同。十进制计数各位的基数是10，位权是10的幂。 5、8421 BCD码和2421码是有权码；余3码和格雷码是无权码。 . 6、进位计数制是表示数值大小的各种方法的统称。一般都是按照进位方式来实现计数的，简称为数制。任意进制数转换为十进制数时，均采用按位权展开求和的方法。 7、十进制整数转换成二进制时采用除2取余法；十进制小数转换成二进制时采用乘2取整法。 8、十进制数转换为八进制和十六进制时，应先转换成二进制，然后再根据转换的二进数，按照三个数码一组转换成八进制；按四个数码一组转换成十六进制。 9、逻辑代数的基本定律有交换律、结合律、分配律、反演律和非非律。 10、最简与或表达式是指在表达式中与项中的变量最少，且或项也最少。 13、卡诺图是将代表最小项的小方格按相邻原则排列而构成的方块图。卡诺图的画图规则：任意两个几何位置相邻的最小项之间，只允许一位变量的取值不同。 ！ 14、在化简的过程中，约束项可以根据需要看作1或0。 二、判断正误题（每小题1分，共10分） 1、奇偶校验码是最基本的检错码，用来使用PCM方法传送讯号时避免出错。（对） 2、异或函数与同或函数在逻辑上互为反函数。（对） 3、8421BCD码、2421BCD码和余3码都属于有权码。（错） 4、二进制计数中各位的基是2，不同数位的权是2的幂。（对） 3、每个最小项都是各变量相“与”构成的，即n个变量的最小项含有n个因子。（对） 《电力电子技术》试卷 一．填空（共15分，1分/空） 1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。 2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。 3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U ，忽略主电路 2 各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。 4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。 5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。 6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。 7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。 二．单选（共10分，2分/题） 1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 A.直流断路器 B. 快速熔断器 C.过电流继电器 2．晶闸管属于（）。 A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。 A．180O B.90O C.120O 4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。 A.60 B. 180 C. 120 5．把交流电变成直流电的是（）。 A. 逆变电路 B.整流电路 C.斩波电路 三．多选（共10分，2分/题） 1．电力电子器件一般具有的特征有。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在开关状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。 A.单相全控桥整流电路 B.单相全波可控整流电路 C.三相全控桥整流电路 D.三相半波可控整流电路 3．使晶闸管关断的方法有。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 4．逆变失败的原因有。 A.触发电路不可靠 B.晶闸管发生故障 C.交流电源发生故障 D.换相裕量角不足 5．变压器漏抗对整流电路的影响有。 A.输出电压平均值降低 B.整流电路的工作状态增多 C.晶闸管的di/dt减小 D.换相时晶闸管电压出现缺口 四．判断（共5分,1分/题） 1.三相全控桥式整流电路带电阻负载时的移相范围是150O。（） 2.晶闸管是一种四层三端器件。（） 数字电子技术基础考题 一、填空题：（每空3分，共15分） 1．逻辑函数有四种表示方法，它们分别是（真值表）、（逻辑图）、（逻辑表达式）和（卡诺图）。 2．将2004个“1”异或起来得到的结果是（0 ）。 3．由555定时器构成的三种电路中，（）和（）是脉冲的整形电路。4．TTL器件输入脚悬空相当于输入（高）电平。 5．基本逻辑运算有: （and ）、（not ）和（or ）运算。 6．采用四位比较器对两个四位数比较时，先比较（最高）位。 7．触发器按动作特点可分为基本型、（同步型）、（主从型）和边沿型；8．如果要把一宽脉冲变换为窄脉冲应采用（积分型单稳态）触发器 9．目前我们所学的双极型集成电路和单极型集成电路的典型电路分别是（TTL ）电路和（CMOS ）电路。 10．施密特触发器有（2）个稳定状态.，多谐振荡器有（0 ）个稳定状态。 11．数字系统按组成方式可分为功能扩展电路、功能综合电路两种； 12．两二进制数相加时，不考虑低位的进位信号是（半）加器。 13．不仅考虑两个_______本位_____相加，而且还考虑来自___低位进位____相加的运算电路，称为全加器。 14．时序逻辑电路的输出不仅和___该时刻输入变量的取值______有关，而且还与_电路原来的状态_______有关。 15．计数器按CP脉冲的输入方式可分为__同步计数器和____异步计数器_。 16．触发器根据逻辑功能的不同，可分为_____rs______、______jk_____、___t________、___d________、___________等。 17．根据不同需要，在集成计数器芯片的基础上，通过采用__反馈归零法_________、__预置数法_________、__进位输出置最小数法__等方法可以实现任意进制的技术器。 18．4. 一个JK 触发器有 2 个稳态，它可存储 1 位二进制数。 19．若将一个正弦波电压信号转换成同一频率的矩形波，应采用多谐振荡器电路。20．把JK触发器改成T触发器的方法是 j=k=t 。 21．N个触发器组成的计数器最多可以组成2n 进制的计数器。 22．基本RS触发器的约束条件是rs=0 。 3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基 本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?，当它 带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时， 整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。 20××－20××学年第一学期期末考试 《电力电子技术》试卷(A) （时间90分钟 满分100分） （适用于 ××学院 ××级 ××专业学生） 一、 填空题（30分,每空1分）。 1．如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是________，属于半控型器件的是________，属于全控型器件的是________；属于单极型电力电子器件的有________，属于双极型器件的有________，属于复合型电力电子器件得有 ________；在可控的器件中，容量最大的是________，工作频率最高的是________，属于电压驱动的是________，属于电流驱动的是________。（只写简称） 2．单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 ；带阻感负载时，α角移相范围为 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 。 3．直流斩波电路中最基本的两种电路是 和 。 4．升降压斩波电路呈现升压状态时，占空比取值范围是__ _。 5．与CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有 、 和 。 6．当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为 。 7．三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 _和 。 8．矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是 ；控制方式是 。 9．逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 型逆变器和 型逆变器。 10．把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为 。 二、简答题（18分,每题6分）。 1．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各应用于什么场合？ 2．交流调压电路和交流调功电路有什么异同？ 3．功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？ 三、计算题（40分，1题20分，2题10分，3题10分）。 1．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH 。 试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当2πα＝时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 2．.三相桥式电压型逆变电路，工作在180°导电方式，U d =200V 。试求输出相电压的基波幅值U UN1m 和有效值U UN1、输出线电压的基波幅值U UV1m 和有效值U UV1、输出线电压中7次谐波的有效值U UV7。 3 ．如图所示降压斩波电路E=100V ，L 值极大，R=0.5Ω，E m =10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当t on =5μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值 数字电路习题答案(第一、二次实验) 2009-12-18 09:10 实验一： 1. 在示波器处于“内触发”、“常态”扫描方式时，若改变电压灵敏度（V/div）,特别是降低它，则可能会使信号波形消失。问若是“外触发”，是否也会影响信号波形的显示呢？ 解：这道题主要从以下几种情况来分析： A．示波器是“内触发”，而误打到“外触发”的情况下，如果是“自动”扫描方式，示波器有波形显示，但是不会稳定；如果是“常态”扫描方式，示波器没有波形显示； B．示波器确实是“外触发”，则要求外触发信号与被测信号的频率和相位都相关，这时波形才有可能稳定。 C．示波器在“外触发”工作时，若改变电压灵敏度，会影响波形的显示。当扫描方式为“常态”时，如果降低它，可能会使波形消失，原因是降低了电压灵敏度的同时也降低了触发信号的电平，当触发电平降低到一定的程度，就不足以使触发器工作，触发器不工作，扫描发生器也就不能工作产生扫描电压，波形就消失了。 2. 实验内容3中，如何用示波器观察CH1+CH2的波形？ 解：要观察CH1+CH2的波形，只要使示波器的显示方式处于“叠加”，同时保证CH1和CH2的电压灵敏度保持一致就可以了。 3. 简述用示波器测量TTL高、低电平的步骤。 解：将函数发生器输出TTL波形（f=1kHz）接到示波器一个通道上；示波器扫描方式打“AUTO”；电压灵敏度选择旋钮和时基因数选择旋钮处于适当的位置（比如1V/div和0.2ms/div）；微调旋钮都处于“校准”位置；把输入耦合方式打到“GND”，确定零电平线的位置，再打到“DC”，读出高低电平值。 4. 对于方波和三角波，交流毫伏表的指示值是否它们的有效值？如何根据交流毫伏表的指示值求得方波或三角波的有效值？ 电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？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： 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U AK >0且U GK >0； 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。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通 德州科技职业学院机电系14级机电专业 期末考试试题 《电力电子技术》试卷 一、选择（每题1.5分，共60分） 1、 晶闸管内部有（ ）个PN 结。 A 、1 B 、2 C 、3 D 、4 2、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ ）越好。 A 、越大 B 、越小 C 、不变 D 、越稳定 3、晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ ）来表示的。 A 、有效值 B 、最大值 C 、平均值 D 、瞬时值 4、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（ ）个电极。 A 、一个 B 、两个 C 、三个 D 、四个 5、下列电力半导体器件电路符号中，表示IGBT 器件电路符号的是（ ） 6、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 7、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 8、比较而言，下列半导体器件中性能最好的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 9、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的的是（ ） A 、IGBT B 、MOSFET C 、GTR D 、GTO 10、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（ ） A 、IPM B 、MOSFET C 、IGBT D 、GTO 11、逆变电路输出频率较高时，电路中的开关元件应采用（ ） A 、晶闸管 B 、单结晶体管 C 、电力晶体管 D 、绝缘栅双极型晶体管 12、电力场效应管MOSFET 适于在（ ）条件下工作 A 、直流 B 、低频 C 、中频 D 、高频 13、要使绝缘栅双极型晶体管导通，应（ ） A 、在栅极加正电压 B 、在集电极加正电压 C 、在栅极加负电压 D 、 《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 什么是整流它与逆变有何区别 答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。 单相半波可控整流电路中，如果： (1)晶闸管门极不加触发脉冲； (2)晶闸管内部短路； (3)晶闸管内部断开； 试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。 答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同； （2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0； （3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解：设α=0，T 2被烧坏，如下图： 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么带大电感负载时，负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么 答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。 考试试卷 一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分） 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有与。 2、选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以。 3、晶闸管的导通条件是。 4、晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知，晶闸管具有的特性。 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为。 7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法，目前采用较多的是 触发方法。 8、可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 9、在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。 10、三相桥式整流电路中，当控制角α＝300时，则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点为。 11、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏抗的相比，则使输出电压平均值。 12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回的逆变电路。 13、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d的极性必 须保证与直流电源电势E d的极性成相连，且满足|U d|<|E d|。 14、为了防止因逆变角β过小而造成逆变失败，一般βmin应取，以保 证逆变时能正常换相。 15、载波比(又称频率比)K是PWM主要参数。设正弦调制波的频率为f r，三 角波的频率为f c，则载波比表达式为K= 。 16、抑制过电压的方法之一是用吸收可能产生过电压的能量，并用 电阻将其消耗。 17、斩波器的时间比控制方式分为、、三种方式。 二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分） 1、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系 第1单元能力训练检测题（共100分，120分钟） 一、填空题：（每空分，共20分） 1、由二值变量所构成的因果关系称为逻辑关系。能够反映和处理逻辑关系的数学工具称为逻辑代数。 2、在正逻辑的约定下，“1”表示高电平，“0”表示低电平。 3、数字电路中，输入信号和输出信号之间的关系是逻辑关系，所以数字电路也称为逻辑电路。在逻辑关系中，最基本的关系是与逻辑、或逻辑和非逻辑。 4、用来表示各种计数制数码个数的数称为基数，同一数码在不同数位所代表的 权不同。十进制计数各位的基数是10，位权是10的幂。 5、8421 BCD码和2421码是有权码；余3码和格雷码是无权码。 6、进位计数制是表示数值大小的各种方法的统称。一般都是按照进位方式来实现计数的，简称为数制。任意进制数转换为十进制数时，均采用按位权展开求和的方法。 7、十进制整数转换成二进制时采用除2取余法；十进制小数转换成二进制时采用 乘2取整法。 8、十进制数转换为八进制和十六进制时，应先转换成二进制，然后再根据转换 的二进数，按照三个数码一组转换成八进制；按四个数码一组转换成十六进制。 9、逻辑代数的基本定律有交换律、结合律、分配律、反演律和非非律。 10、最简与或表达式是指在表达式中与项中的变量最少，且或项也最少。 13、卡诺图是将代表最小项的小方格按相邻原则排列而构成的方块图。卡诺图的画图规则：任意两个几何位置相邻的最小项之间，只允许一位变量的取值不同。 14、在化简的过程中，约束项可以根据需要看作1或0。 二、判断正误题（每小题1分，共10分） 1、奇偶校验码是最基本的检错码，用来使用PCM方法传送讯号时避免出错。（对） 2、异或函数与同或函数在逻辑上互为反函数。（对） 3、8421BCD码、2421BCD码和余3码都属于有权码。（错） 4、二进制计数中各位的基是2，不同数位的权是2的幂。（对） 电力电子技术第五版课后习题及答案 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其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.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。 2-3.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。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。 2-4图2-27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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43 图2-27晶闸管导电波形 解：a)I d1=π21ππωω4 )(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=π π ωωπ42)()sin(21 t d t I m=2m Iπ 2143+≈0.4767I m b)I d2= π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=2 2m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=2 02)(21πωπt d I m=2 1I m2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I =157A，由上题计算结果知 a)I m1≈4767 .0I≈329.35，I d1≈0.2717I m1≈89.48 2/16b)I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314, I d3=41 北京交通大学学生考试试题 课程名称：电力电子技术（A 卷） 2009 –2010学年 2学期 出题：课程组 题号 一 二 三 四 五 六 七 总成绩 得分 阅卷人 一、单选题（每题2分，共20分） 1、下列功率器件中，哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器？ ① SCR ② IGBT ③ MOSFET ④ IGCT 2、在单相全控桥带大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为： ① 0.707U 2 ② 1.414U 2 ③ 0.9U 2 ④ 3.14U 2 3、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是： ① 0 ~90 ② 0 ~120 ③ 0 ~150 ④ 0 ~180 4、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动： ① PWM 整流电路 ② 无源逆变电路 ③ 交交变频电路 ④ BUCK 电路 5、单端反激变换器是 ① BOOST 变换器的派生电路 ② BUCK 变换器的派生电路 ③ 丘克变换器的派生电路 ④ BUCK —BOOST 变换器的派生电路 6、在谐振变换器中，ZVS 表示 ① 零电压开关 ② 零电流开关 ③ 硬开关 ④ PWM 开关 7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了 学院 班级 学号 姓名 ------------------------------------装 -------------------------------------------------------------------订--------------------------------------线----------------- 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。而电力电子技术的不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，主要用于电力变换。目前所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件。通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术（理论基础是半导体物理）和变流技术（理论基础是电路理论）两个分支。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流技术则是电力电子技术的核心。 电力电子技术的发展史 自 20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。在随后的40 余年里，电力电子技术在器件、变流电路、控制技术等方面都发生了日新月异的变化，在国际上，电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。 电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为电力电子技术的诞生奠定了基础。晶闸管自诞生以来，电力电子器件已经走过了五十多年的概念更新、性能换代的发展历程。 第一代电力电子器件 以电力二极管和晶闸管(SCR)为代表的第一代电力电子器件，以其体积小、功耗低等优势首先在大功率整流电路中迅速取代老式的汞弧整流器，取得了明显的节能效果，并奠定了现代电力电子技术的基础。电力二极管对改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面都具有非常重要的作用。目前，硅整流管已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种主要类型。晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改革，为新器件的不断出现提供了条件。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重等问题，因而大大提高电能的利用率，同时也使工业噪声得到一定程度的控制。 第二代电力电子器件 自20世纪70 年代中期起，电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、电力场控晶体管(功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、MOS 控制晶闸管(MCT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等通断两态双可控器件相继问世，电力电子器件日趋成熟。一般将这类具有自关断能力的器件称为第二代电力电子器件。全控型器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。 第三代电力电子器件 进入20 世纪90 年代以后，为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减少，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。后来，又把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），也就是说，电力电子器件的研究和开发已进入高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新 《数字电路与逻辑设计》作业 教材：《数字电子技术基础》 （高等教育出版社，第2版，2012年第7次印刷）第一章： 自测题： 一、 1、小规模集成电路，中规模集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路 5、各位权系数之和，179 9、01100101，01100101，01100110； 11100101，10011010，10011011 二、 1、× 8、√ 10、× 三、 1、A 4、B 练习题： 1.3、解： (1) 十六进制转二进制： 4 5 C 0100 0101 1100 二进制转八进制：010 001 011 100 2 1 3 4 十六进制转十进制：(45C)16=4*162+5*161+12*160=(1116)10 所以：(45C)16=(10001011100)2=(2134)8=(1116)10 (2) 十六进制转二进制： 6 D E . C 8 0110 1101 1110 . 1100 1000 二进制转八进制：011 011 011 110 . 110 010 000 3 3 3 6 . 6 2 十六进制转十进制：(6DE.C8)16=6*162+13*161+14*160+13*16-1+8*16-2=(1758.78125)10 所以：(6DE.C8)16=(011011011110. 11001000)2=(3336.62)8=(1758.78125)10 (3) 十六进制转二进制：8 F E . F D 1000 1111 1110. 1111 1101二进制转八进制：100 011 111 110 . 111 111 010 4 3 7 6 . 7 7 2 十六进制转十进制： (8FE.FD)16=8*162+15*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(2302.98828125)10 所以：(8FE.FD)16=(100011111110.11111101)2=(437 6.772)8=(2302.98828125)10 (4) 十六进制转二进制：7 9 E . F D 0111 1001 1110 . 1111 1101二进制转八进制：011 110 011 110 . 111 111 010 3 6 3 6 . 7 7 2 十六进制转十进制： (79E.FD)16=7*162+9*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(1950. 98828125)10 所以：(8FE.FD)16=(011110011110.11111101)2=(3636.772)8=(1950.98828125)10 1.5、解： (74)10 =(0111 0100)8421BCD=(1010 0111)余3BCD (45.36)10 =(0100 0101.0011 0110)8421BCD=(0111 1000.0110 1001 )余3BCD (136.45)10 =(0001 0011 0110.0100 0101)8421BCD=(0100 0110 1001.0111 1000 )余3BCD (374.51)10 =(0011 0111 0100.0101 0001)8421BCD=(0110 1010 0111.1000 0100)余3BCD 1.8、解 （1）(+35)=(0 100011)原= (0 100011)补 （2）(+56 )=(0 111000)原= (0 111000)补 （3）(-26)=(1 11010)原= (1 11101)补 （4）(-67)=(1 1000011)原= (1 1000110)补 电力电子技术试题电力电子技术课后习题全部答案解析
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第 1 章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主 要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中 存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件 _ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。7.肖特基二极管的开 关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流 IH 与擎住电流 IL 在数值大小上有 IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压 UDSM 与转折电压 Ubo 数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.MOSFET 的漏极伏安特性中的三个区域与 GTR 共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系， 其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后 者的_饱和区__。 14.电力 MOSFET 的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 的开启电压 UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力 MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_ 和_电流驱动型_两类。 17.IGBT 的通态压降在 1/2 或 1/3 额定电流以下区段具有__负___温度系数， 在 1/2 或 1/3 额定电流以 上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体 管（GTR）、电力场效应管（电力 MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_ 电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力 MOSFET 、 IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力 MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、 GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_， 工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、