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时间:2020-07-05
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1、第一章 电力半导体器件 习题与思考题解 1-1.晶闸管导通的条件是什么?怎样使晶闸管由导通变为关断?解:晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。使导通了的晶闸管关断的条件是:使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值-维持电流IH以下。其方法有二:1)减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压;2)增加负载回路中的电阻。 1-2
2、.型号为KP100-3的晶闸管,维持电流IH=4mA,使用在题1-2图中的电路中是否合理?为什么(不考虑电压、电流裕量)?解:根据机械工业部标准JB1144-75规定,KP型为普通闸管,KP100-3的晶闸管,其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A,3表示额定电压为300V。对于图(a),假若晶闸管V被触发开通,由于电源为直流电源,则晶闸管流过的最大电流为 因为IV3、理。 对于图(b),电源为交流220V,当α=0°时,最大输出平均电压 (V)平均电流 (A)波形系数 所以, IV=Kf。IVAR=1.57×9.9=15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为IVE=1.57×100=157(A),IL300(V)所以,图(b)不满足电压指标,不合理。对于图(c),电源为直流电源,V触发4、导通后,流过V的最大电流为IV=150/1=150(A),即为平均值,亦是有效值。而IVE=150A,IV=150(A)<157(A),即IL5、导通,id必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将Id=15mA代入,得 取,t≥150μs。所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。1-4.单相正弦交流电源,交流电源电压有效值为220V。晶闸管和负载电阻串联连接。试计算晶闸管实际承受的最大正反向电压。若考虑晶闸管的安全裕量,其额定电压应如何选取?解:该电路运行可能出现施加于晶闸管上最大正反向峰值电压为(V)若考虑晶闸管的安全裕量,通常选择额定电压为正常工作峰值电压的2-3倍。2×310=620(V),3×310=930(V),则选6、择额定电压为700V~1000V的晶闸管。 1-5.若题1-4中晶闸管的通态平均电流为100A,考虑晶闸管的安全裕量,试分别计算导电角为180°和90°时,电路允许的峰值电流各是多少?解:在不考虑安全裕量时,选择晶闸管的原则是:使实际运行管子电流的有效值IV1等于定义管子额定通态平均电流时的电流有效值IVE,即两种情况下,管芯的结温相同并小于或等于额定结温。当导通角θ=180°时, 则有 Im/2=1.57IVEAR所以,晶闸管允许的峰值电流为 Im=2×1.57×100=314(A) 7、 当导通角θ=90°时, 则有 所以,晶闸管允许的峰值电流为 (A)考虑取安全裕量数为2时,则当导通角θ=180°时,电路允许的峰值电流为 Im1=314/2=157A,当导通角θ=90°时,电路允许的峰值电流为 Im2=444/2=222(A).1-6.题1-6图中阴影部分表示晶闸管导电区间。各波形的电流最大值均为Im,试计算各波形电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5,电流有效值I1、I2、I3、I4、I5和它们的波形系数K8、f1、Kf2、Kf3、Kf4、Kf5. 解: 1-7.题1-6中如果不考虑安全裕量,问100A晶闸管能送出的电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5各是多少?这时相应的电流最大值Im1、I
3、理。 对于图(b),电源为交流220V,当α=0°时,最大输出平均电压 (V)平均电流 (A)波形系数 所以, IV=Kf。IVAR=1.57×9.9=15.5(A)而KP100-3允许流过的电流有效值为IVE=1.57×100=157(A),IL300(V)所以,图(b)不满足电压指标,不合理。对于图(c),电源为直流电源,V触发
4、导通后,流过V的最大电流为IV=150/1=150(A),即为平均值,亦是有效值。而IVE=150A,IV=150(A)<157(A),即IL5、导通,id必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将Id=15mA代入,得 取,t≥150μs。所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。1-4.单相正弦交流电源,交流电源电压有效值为220V。晶闸管和负载电阻串联连接。试计算晶闸管实际承受的最大正反向电压。若考虑晶闸管的安全裕量,其额定电压应如何选取?解:该电路运行可能出现施加于晶闸管上最大正反向峰值电压为(V)若考虑晶闸管的安全裕量,通常选择额定电压为正常工作峰值电压的2-3倍。2×310=620(V),3×310=930(V),则选6、择额定电压为700V~1000V的晶闸管。 1-5.若题1-4中晶闸管的通态平均电流为100A,考虑晶闸管的安全裕量,试分别计算导电角为180°和90°时,电路允许的峰值电流各是多少?解:在不考虑安全裕量时,选择晶闸管的原则是:使实际运行管子电流的有效值IV1等于定义管子额定通态平均电流时的电流有效值IVE,即两种情况下,管芯的结温相同并小于或等于额定结温。当导通角θ=180°时, 则有 Im/2=1.57IVEAR所以,晶闸管允许的峰值电流为 Im=2×1.57×100=314(A) 7、 当导通角θ=90°时, 则有 所以,晶闸管允许的峰值电流为 (A)考虑取安全裕量数为2时,则当导通角θ=180°时,电路允许的峰值电流为 Im1=314/2=157A,当导通角θ=90°时,电路允许的峰值电流为 Im2=444/2=222(A).1-6.题1-6图中阴影部分表示晶闸管导电区间。各波形的电流最大值均为Im,试计算各波形电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5,电流有效值I1、I2、I3、I4、I5和它们的波形系数K8、f1、Kf2、Kf3、Kf4、Kf5. 解: 1-7.题1-6中如果不考虑安全裕量,问100A晶闸管能送出的电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5各是多少?这时相应的电流最大值Im1、I
5、导通,id必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将Id=15mA代入,得 取,t≥150μs。所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。1-4.单相正弦交流电源,交流电源电压有效值为220V。晶闸管和负载电阻串联连接。试计算晶闸管实际承受的最大正反向电压。若考虑晶闸管的安全裕量,其额定电压应如何选取?解:该电路运行可能出现施加于晶闸管上最大正反向峰值电压为(V)若考虑晶闸管的安全裕量,通常选择额定电压为正常工作峰值电压的2-3倍。2×310=620(V),3×310=930(V),则选
6、择额定电压为700V~1000V的晶闸管。 1-5.若题1-4中晶闸管的通态平均电流为100A,考虑晶闸管的安全裕量,试分别计算导电角为180°和90°时,电路允许的峰值电流各是多少?解:在不考虑安全裕量时,选择晶闸管的原则是:使实际运行管子电流的有效值IV1等于定义管子额定通态平均电流时的电流有效值IVE,即两种情况下,管芯的结温相同并小于或等于额定结温。当导通角θ=180°时, 则有 Im/2=1.57IVEAR所以,晶闸管允许的峰值电流为 Im=2×1.57×100=314(A)
7、 当导通角θ=90°时, 则有 所以,晶闸管允许的峰值电流为 (A)考虑取安全裕量数为2时,则当导通角θ=180°时,电路允许的峰值电流为 Im1=314/2=157A,当导通角θ=90°时,电路允许的峰值电流为 Im2=444/2=222(A).1-6.题1-6图中阴影部分表示晶闸管导电区间。各波形的电流最大值均为Im,试计算各波形电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5,电流有效值I1、I2、I3、I4、I5和它们的波形系数K
8、f1、Kf2、Kf3、Kf4、Kf5. 解: 1-7.题1-6中如果不考虑安全裕量,问100A晶闸管能送出的电流平均值Id1、Id2、Id3、Id4、Id5各是多少?这时相应的电流最大值Im1、I
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