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电力电子技术复习参考答案1.1 晶闸管的导通条件是什么 ? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定 ? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流(或 脉冲)。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压 UA 决定。1.2 晶闸管的关断条件是什么 ? 如何实现 ? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定 ? 答：晶闸管的关断条件是： 要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态， 可采用阳极电压反向使阳极电流 IA 减小， I A下降到维持电流 IH 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电 压 UA 决定。1.3 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？ 答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。1.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有： (1) Ig=0，阳极电压升高至相当高的数值； (1) 阳极电压上升率 du/dt过高； (3) 结温过高。1.5 请简述晶闸管的关断时间定义。 答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即tq trr tgr 。1.11 某晶闸管型号规格为 KP200-8D ，试问型号规格代表什么意义 ?解：KP 代表普通型晶闸管 ，200 代表其晶闸管的额定电流为 200A ， 8 代表晶闸管的正反向峰值电压为800V ， D代表通态平均压降为 0.6V UT 0.7V 。1.121.12 所示，试画出负载 Rd 上的电压波形 (不考虑管子的导通压降 )。图题 1.12解：其波形如下图所示：1.15 什么叫 GTR 的一次击穿 ?什么叫 GTR 的二次击穿 ?答：处于工作状态的 GTR，当其集电极反偏电压 U CE渐增大电压定额 BU CEO时，集电极电流 IC 急剧增大（雪崩击 穿），但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，如果继续增大 U CE，又不限制 IC， IC 上升到临界值时， UCE 突然下降，而 IC 继续增大（负载效 应），这个现象称为二次击穿。1.19 与 GTR 相比功率 MOS 管有何优缺点 ?答： GTR是电流型器件，功率 MOS是电压型器件，与 GTR 相比，功率 MOS管的工作速度快，开关频率高，驱 动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并且输入阻抗可达几十兆欧。但功率 MOS的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。 分析两套变流装置反并联连接的可逆线路的工作原理，画出四象限工作图2.1 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。2.3 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。2.4 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 =0， T2被烧坏，如下图：2.9 带电阻性负载三相半波相控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15°处，分析电路工作情况，画出触15°处，触发脉冲宽度为 10°时，不能触发晶闸管， ud=0。触发脉冲宽度为 15°时，能触发晶闸管，其波形图相当于 =0时°的波形。2.10 三相半波相控整流电路带大电感负载，R d=10 ，相电压有效值 U2=220V 。求 =45时°负载直流电压 Ud、流过晶闸管的平均电流 IdT 和有效电流 IT，画出 ud、iT2、uT3 的波形。解： U d2 /32U 2 sin td( t) 1.17U 2 cos因为： U 2220V ， 450发脉冲宽度分别为 10°和 20°时负载两端的电压 ud 波形。解：三相半波相控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点，如触发脉冲左移到自然换流点之前Ud=1.17U 2 cos45 =182VIdUd182VRd18.2AIdT 2T Id 13Id 6.1A dT 2 d 3 dT1IT T IdI d 10.5AT 2 d 3 dud、i T2、 uT3 波形图如下所示：2.11 在图题 2.11 所示电路中，当 =60时°，画出下列故障情况下的ud 波形。(1) 熔断器 1FU 熔断。(2) 熔断器 2FU 熔断。(3) 熔断器 2FU、 3FU 同时熔断。图题 2.11解：这三种情况下的波形图如下所示：(a)(b)（c）2.17 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护，选用较高电压和电流等级的晶闸管行不行 ? 答：晶闸管装置中必须采用过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流的晶闸管代替，因为在电感性负载装 置中，晶闸管在开关断过程中，可能会出现过冲阳极电压，此时极易损坏晶闸管。当未采取过电流保护，而电路过载 或短路时更易损坏晶闸管。2.18 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？ 答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变。 有源逆变的条件：（1）一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；（2） 变流器必须工作在的区域内使 Ud<0。2有源逆变的作用： 它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，高压电流输电太阳能发电等方面。2.19 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？ 答：有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率的交流反送到电网去。无源逆变电 路的交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流供给负载。2.20 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制？为什么？答：最小有源逆变角受晶闸管的关断时间 tq 折合的电角度 、换相重叠角 以及安全裕量角 的限制。如果不能 满足这些因素的要求的话，将导致逆变失败。单相半波电感性负载电路分析，画电路波形单相桥式电感性负载电路波形，画电路波形3.4 试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？ 答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（ uck ），升压斩波电路（ oost），升降压斩波电路（ uck oost）和 库克（ ook）斩波电路。降压斩波电路是：一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流直流电 机的调速。升压斩波电路是：输出电压的平均值高于输入电压的变换电路，它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。 升降压变换电路是输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。主要用于要求 输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。3.5 三相桥式全控整流电路带电阻性负载、电感性负载分析a=90°， a=60°， a=0°， a=30°时的波形5.1 在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？答：当 时电源接通，如果先触发 T1，则 T1 的导通角 >180 °如果采用窄脉冲触发，当下的电流下降为零，T2 的门极脉冲已经消失而无法导通，然后T1重复第一周期的工作，这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因此出现失控。5.2 降压、升压斩波电路工作原理，并画出斩波电路的波形图5.3 晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？ 答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节 输出电压的大小。但二者电路结构不同，在控制上也有区别。相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T1 、T2 或采用双向晶闸管 T 相联。当电源处于正半周时，触发 T1 导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发T2 导通，电源负半周便加到负载上。电源过零时交替触发 T1、 T2 ，则电源电压全部加到负载。输出交流电压。5.4 交流调压和交流调功电路有何区别？ 答：交流调功能电路和交流调压电路的电路形式完全相同，但控制方式不同。 交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。 晶闸管交流调功能电路采用整周波的通、断控制方法，例如以 n 个电源周波为一个大周期，改变导通周波数与阻 断周波数的比值来改变变换器在整个大周期内输出的平均功率，实现交流调功。5.7 试述单相交 -交变频电路的工作原理。答：其电路有两组整流圈，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器以交替地以低于电源 的频率切换正反组整流器的工作状态，当正组工作，反组封锁时，负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封 锁，则为上负下正，如果控制角的大小不变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按90° 0°逐渐减小，然后再从 0° 90°逐渐增大。那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后从最大减 小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。5.9 三相交 - 交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？答：第一种：公共交流母线方法。它由三组彼此独立的，输出电压相位相互错开120 的单相交 -交变频电路组成，他们的电源进线通过进线电抗器接在公共的交流母线上。因为电源进线端公用，所以三相单相变频电路的输出端必须 隔离。为此，交流电动机的三个绕组必须拆开，同时引出六根线。第二种：输出星形连接方式。由三组彼此独立的，输出电位相互错开120°的单相交交变频电路组成，共电源进线通过线电抗器接在公共的交流母线上。 三相交交变频电路的输出端星形联结， 电动机的三个绕组也是星形联结， 电动机中点和变频器中点接在一起，电动机只引三根线即可。因为三组单相变频器连接在一起，其电源进线就必须隔 离，所以三组单相变频器分别用三个变压器供电。锯齿波电路分析（ B 卷最后一道大题）