電力電子作業(yè)答案

1、第二章習(xí)題答案2. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正相陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；蛘遀AK >0且UGK>03. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。4. 圖2-27中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im , 試計(jì)算各波形的電流平均值Id1,Id2,Id3與電流有效值I1，I2，I3解:a) Id1= I1= b) Id2=I2= c) Id3= I3=5. 上題中如果不考慮安全裕量,問100A的晶闡

2、管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少?這時(shí),相應(yīng)的電流最大值Im1,Im2,Im3各為多少? 解:額定電流IT(AV)=100A的晶閘管,允許的電流有效值I=157A,由上題計(jì)算結(jié)果知a) Im1A, Id10.2717Im189.48Ab) Im2 Id2 c) Im3=2I=314 Id3= 6. GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu),為什么GTO能夠自關(guān)斷,而普通晶閘管不能?答:GTO和普通晶闡管同為PNPN結(jié)構(gòu),由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管V1、V2，分別具有共基極電流增益和，由普通晶闡管的分析可得，是器件臨界導(dǎo)通 的條件。兩個(gè)等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；不能維持飽

3、和導(dǎo)通而關(guān)斷。 GTO之所以能夠自行關(guān)斷,而普通晶閘管不能,是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同： l)GTO在設(shè)計(jì)時(shí)較大,這樣晶體管V2控制靈敏,易于GTO關(guān)斷; 2)GTO導(dǎo)通時(shí)的更接近于l,普通晶閘管,而GTO則為，GTO的飽和程度不深,接近于臨界飽和,這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件; 3)多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè)GTO元陰極面積很小, 門極和陰極間的距離大為縮短,使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小, 從而使從門極抽出較大的電流成為可能。11. 試列舉你所知道的電力電子器件，并從不同角度對(duì)這些電力電子器件進(jìn)行分類，目前常用的全控型電力電子器件有哪些？答: 電力二極管及其派生器件

4、；晶閘管及其派生器件；GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等. 按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：不可控器件：電力二極管及其派生器件半控型器件：晶閘管及其派生器件全控型器件：GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等按照驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的性質(zhì)，分為兩類：電流驅(qū)動(dòng)型: 晶閘管及其派生器件/GTO/GTR等電壓驅(qū)動(dòng)型：電力MOSFET/IGBT等按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外）脈沖觸發(fā)型：晶閘管及其派生器件電平控制型：GTO/GTR/電力MOSFET/IGBT等按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分為三類：單極型器件：電力MOSFET、肖特基勢壘二極管等雙極型器件：電力二極

5、管/GTO/GTR/等復(fù)合型器件：電力MOSFET/IGBT等目前小功率場合使用電力MOSFET，中等功率使用IGBT，大功率場合使用晶閘管或GTO第三章習(xí)題答案3.1 .單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電,Z =20mH,U2=100V,求當(dāng)時(shí)和時(shí)的負(fù)載電流Id,并畫出Ud與Id波形。解: 時(shí),在電源電壓U2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí),負(fù)載電感L儲(chǔ)能,在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻,負(fù)載電流為零。在電源電壓U2的負(fù)半周期,負(fù)載電感L釋放能量,晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此,在電源電壓U2的一個(gè)周期里,以下方程均成立:考慮到初始條件：當(dāng)時(shí)id=0可解方程：Ud與Id的波形如下圖： 當(dāng)a=時(shí),在U2的正半周期期間, 晶

6、閘管導(dǎo)通使電惑L儲(chǔ)能,電感L儲(chǔ)藏的能量在U2負(fù)半周期期間釋放,因此在U2的一個(gè)周期中期間，以下微分方程成立：考慮到初始條件：當(dāng)時(shí)id=0可解方程得：id=其平均值為Id=此時(shí)Ud與id的波形如下圖：3.3 單相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載中R=2,L值極大當(dāng)=時(shí),要求:作出Ud、Id、和I2的波形; 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2; 考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解:Ud、Id、和I2的波形;如下圖:輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2分別為 Ud=0.9U2cos=0.9×100×cos77.97（V）

7、 IdUd/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A)晶閘管承受的最大反向電壓為: U2=100=141.4(V) - 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為: UN=(23)×141.4=283424(V) 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 流過晶閘管的電流有效值為: IVT=Id/=27.57(A) 晶閘管的額定電流為: IN=(1.52)×27.57/1.57=2635(A) 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3.5. 單相橋式全控整流電路,U2 =100V（200）負(fù)載R=2,L值極大,反電勢E=60V（100）當(dāng)時(shí),要求: 作出Ud、Id和

8、I2的波形; 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側(cè)電流有效值I2; 考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解:Ud、Id和I2的波形如下圖:整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次測電流有效值I分別為: Ud=0.9U2cos=O.9×100×cos=77.97(V) Id=(Ud一E)/R=(77.97一60)/2=9(A) I2=Id=9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為: U2=100=141.4(V) 流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為: IVT=Id/=6.36(A) 故晶閘管的額定電壓為: UN=(23)×141.4=283424(V)晶

9、閘管的額定電流為: IN=(1.52)×6.36/1.57=68(A)晶閘管額定電壓和電流的具體敢值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3.6.晶閘管串聯(lián)的單相半控橋(橋中VT1、VT2為晶閘管),電路如圖3-12所示,U2=100V電阻電感負(fù)載, R=20,L值很大,當(dāng)=時(shí)求流過器件電流的有效值,并作出Ud、Id、IVT,ID的波形。解: Ud、Id、IVT,ID的波形如下圖:負(fù)載電壓的平均值為: Ud= 負(fù)載電流的平均值為: Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A) 流過晶閘管VTl、VT2的電流有效值為: IVT=19.49(A) 流過二極管VD3、VD4的電流有效值為: IV

10、D=27.56(A)3.ll.三相半波可控整流電路,U2=100V,帶電阻電感負(fù)載,R=5,L值極大,當(dāng)時(shí),要求: 畫出Ud, Id和IVT1的波形; 計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT 解: Ud, Id和IVT1的波形如下圖:Ud、Id、IdT和IVT分別如下 Ud=1.17U2cos=1.17×100×cos=58.5(V) IdUd/R=58.5/5=11.7(A) IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/=6.755(A)3.13.三相橋式全控整流電路,U2 =100V,帶電阻電感負(fù)載R=5,L值極大, 當(dāng)= 時(shí),要求: 畫出Ud, Id和IVT1的波形 計(jì)算Ud、I