电力电子技术习题

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1、1．1什么是电力电子技术？它有几个组成部分？答：电力电子技术是与电能处理相关的技术学科，即，将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，成为电力电子技术，或电力电子学。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路（变流电路）和控制技术三个主要组成部分。1．2从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段？简述各阶段的主要标志。答：第一代电力电子器件：以硅整流管和晶闸管（SCR）为代表，体积小，功耗低。第二代电力电子器件：超大功率，高频全控器件，如电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、电力场控晶体管（功率MOSFET）等。第三代电

2、力电子器件：高频化、标准模块化、集成化和智能化时代。1．3电力电子技术的基础与核心分别是什么？答：电力电子器件是电力电子技术的基础，变流电路是电力电子技术的核心。1．4变流电路的发展经历了哪几个时代？答：（1）整流器时代：20世纪60～70年代，大功率硅整流管和晶闸管大量开发应用。（2）逆变器时代：20世纪70～80年代，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管和门极可关断晶闸管成为电力电子器件的主角。（3）变频器时代：20世纪80年代以后，大规模和超大规模集成电路技术迅猛发展，出现了一批全新的全控型功率器件，如MOSFET、IGBT。1．5传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是

3、什么？答：（1）传统电力电子技术阶段（1957～1980）器件以半控型晶闸管为主；变流电路以相控电路为主；控制电路以模拟电路为主（2）现代电力电子技术阶段：器件以全控型晶闸管为主；变流电路以脉宽调制（PWM）电路为主；控制电路以数字控制为主。1．6电力电子技术的发展方向是什么？6答：电力电子技术的发展是从低频技术处理问题为主的传统电力电子技术向以高频技术处理问题为主的现代电力电子技术方向发展。目前，电力电子技术作为节能、环保、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。1．7变流电路有哪几种形式，各自功能是什么？答：（1）整流电

4、路：将交流电能转换为直流电能的电路。（2）逆变电路：将直流电能转换为交流电能的电路。（3）调压电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能的电路。（4）斩波电路：将一种直流电能转换成另一固定电压或可调电压的直流电的电路。1．8简述电力电子技术的主要应用领域。答：（1）电源领域：计算机高效绿色电源；通信用高频开关电源；斩波器（DC-DC变换器）；不间断电源（UPS）；高频逆变式整流焊机电源；大功率开关型高压直流电源；分布式开关电源供电系统。（2）电气传动领域。（3）电力系统：灵活交流输电系统（FACTS）；定质电力技术；新型直流输电技术；同步开关技术；电力有源滤波器

5、。16－162．1分析晶闸管的导通过程与导通条件。答：导通过程分为三个阶段：（如右图所示）（1）延迟阶段：从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10％，这段时间被成为延迟时间。这段时间晶闸管正向压降略有减小。（2）上升阶段：阳极电流从10％上升到90％所需的时间，成为上升时间。该阶段，伴随着阳极电流的迅速增加，器件两端的压降也迅速下降。（3）扩散阶段：阳极电流由90％上升到额定值的时间，成为扩散时间。是载流子在整个芯片面积上分布的过程。导通条件：阳极加正向电压，同时门极加合适的正向触发电压。2．2晶闸管关断的条件是什么？如何实现？答：关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持

6、电流或突加反向电压。实现：（1）晶闸管处在正向阳极电压下，设法使流过它的电流减小到0，使其关断；（2）使晶闸管阳极电压减小到0，迫使流过它的电流减小到0而使其关断；（3）给原来处于导通状态的晶闸管两端加一强制反偏电压，使其阳极电压突然由正变为反向，迫使电流迅速减小到0而关断。2．3分析阳极电流上升率是怎么影响晶闸管工作的。答：在晶闸管开通过程中，阳极电流总是从门极附近开始逐步向整个芯片扩展，这需要一定的时间。如果外电路使器件阳极电流增长过快，在未来得及扩展到较大的导电面积前已达到很大的值，就会造成在门极附近电流密度过高而发生局部过热击穿，导致晶闸管永久失效。因此在使用时，必须从外电

7、路采取措施限制器件承受的。的承受能力受门极触发方式、工作频率、开通前电压的影响，过大的门极电流、过高的工作频率、较高的开通前电压都会降低的承受能力。2．4为什么要限制晶闸管的？答：在正向阻断状态下，晶闸管的结存在有节电容，如右图所示，在正向电压作用下，、结处于正向偏置，全部电压加在结上，对有充电电流，称作位移电流。该电流作为晶闸管等效电路的基极电流注入晶闸管，作用类似门极电流，由晶闸管正向伏安特性可知，其正向阻断能力会随门极电流的增大而下降，因此过高的会产生过大的充电