电力电子技术习题答案

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1、电力电子技术习题答案第二章电力电子器件2-1答：电导调制效应是指PN结处于正向导通状态下，当正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆电阻，其阻值较高并且管压降随正向电流的上升而升高；当正向电流较大时，在N区的少子孔穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，势必多子电子的浓度也大幅增加。这导致了电阻率的下降，从而电压上升的增量不大。二极管的正向伏安特性曲线清楚地表明了电导调制效应的作用。2-2答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管处于正向偏置电压时，给门极施加足够功率的触发电压；当晶闸管处于导通状态时只要将导通的

2、电流减小到小于维持电流，或者直接施加反向电压就可。2-3答：1)2)2-4答：GTR电流容量大，耐压值高。但需要的驱动功率大，热稳定性差，易产生二次击穿，通态压降较高；MOSFETS静态驱动功率小，工作频率比较高，热稳定性优于GTR，通态压降低。它还具有正的温度特性，使得MOSFET管易于并联使用。但缺点是电流容量较小，耐压值较低。IGBT结合了GTR容量大和MOSFET驱动功率小的优点，但工作频率要低于MOSFET。2-5答：IGBT对驱动电路的要求是驱动电压脉冲上升和下降沿要陡；有足够的驱动功率；关断时栅极可加一反向电

3、压；某些应用场合驱动电路要和主电路隔离；带有保护功能；驱动电路到IGBT模块的引线尽可能短。IGBT过电流保护可以采用两种方法：检测集电极电压和检测发射极电流。前者保护动作快，并在一些现成驱动模块上如EXB840等集成了检测和保护电路。7第三章交流-直流变换电路3-1答：3-2答：该题实际上是考虑两个幅值不同,导通角也不同的波形做比较,前者幅度小,导通角为π-α,后者为π-α-δ.显然后者电流波形底部窄，通过对两种波形的波形系数分析，在同样平均电流的情况下，底部窄的的其有效值大，因此对后者要求晶闸管的额定电流大。3-3答：

4、续流二极管VD损坏。当损坏的VD症状是开路时，相当于没有续流二极管在起作用，所以输出电压会变得很低。3-4答：前者不是，后者是。因为大电感负载时，可认为流过电阻的电流是直流电流，没有交流分量，所以有功功率就是UdId。3-5答：两种供电方式都能输出0-24V直流电压。这里负载Rd=24V/30A=0.8Ω。考虑最大输出为24V，则1)采取直接供电时(U2=220V)：按式3-3得α=121°；按式3-5和式3-7代入Id和α（根号中的sinα应为sin2α）得I=134.3A；按式3-10得cosφ=0.311；S=29.

5、5KVA。2)采取降压供电时(U2=60V)：则α=38.9；I=49.97A；cosφ=0.682；S=2.998KVA。比较两种方式,虽然后者需要一个变压器,但对电源容量要求小,功率因数也高得多。3-6答:1)移相范围单相半波：由得:所以移相范围为35.1°~126.6°7单相全波：由得:所以移相范围为95.2°~142.9°1)晶闸管的额定电压和额定电流单相半波全波单相半波由得:注意126的控制角对应的有效值比上值小,所以不考虑I=U/R=152/5=30.4AIT(AV)=2*(IT/1.57)=38.7A单相全

6、波注意142.9的控制角对应的有效值比上值小,所以不考虑I=IT=U/R=147.4/5=29.48AIT=I/1.414=20.84AIT(AV)=2*(IT/1.57)=26.54A综上,可考虑选800V,50A和30A的晶闸管2)负载消耗最大功率单相半波:P=U*U/R=152*152/5=4.621KW单相全波:P=U*U/R=147.4*147.4/5=4.349KW3)最大功率因数单相半波0.691单相全波0.673-7答:（图以α=45°为例，注意习题电路图中V2和VD2应互换位置）73-8答:1)电阻性负载

7、时也需要辅助关断措施，因为整流桥始终输出上正下负的电压，晶闸管处于始终正向电压偏置，所以要能按1）图中波形输出使负载电压可调，则需要辅助关断电路，否则负载端电压是一个全波的完整整流波形。2)0～π3)也需要。因为当电源电压从正半周进入负半周时需要强制使V关断（如果不这样V是没法关断的），这时就需要续流二极管让电感能量通过二极管释放。反之，当电源电压从负半周进入正半周时也存在同样情况。3-9答：1）由得:Ud=0.9*220(1+0.866)/2=184.7VId=Ud/R=184.7/15=12.3A则平均值:IdVT=I

8、dVD=Id*(π-α)/2π=12.3*150/360=5.1AIdVDR=Id*α/π=12.3*30/180=2A有效值:IVT=((π-α)/2π)1/2*Id=(150/360)1/2*12.3=7.95AIVDR=(α/π)1/2*Id=(30/180)1/2*12.3=5.02A2)即α/