【正文】 cosα＝100cos30176。Id249。解：①ud、id 和 i2 的波形如下圖：u2Oud240。t249。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：6u20240。4．單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。t249。225。時(shí)，要求：①作出 ud、id、和 i2 的波形；②求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2；③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流?？梢姡瑑烧叩妮敵鲭妷合嗤?，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。當(dāng) VT1 導(dǎo)通時(shí)，晶閘管 VT2 通過 VT1 與 2 個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以 VT2 承受的最大電壓為 2 2U 2 。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。ud++++249。3240。時(shí) id＝0 可解方程得：id =2U 2 1249。~300176。~180176。2240。 tud0240。t)d(249。=2240。t考慮到初始條件：當(dāng)249。解：α＝0176。9. 試說明 IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 各自的優(yōu)缺點(diǎn)。電力 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單。 20 的擊穿電壓，所以為防止MOSFET 因靜電感應(yīng)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：① 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接；② 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測試時(shí)所有儀器外殼必須接地；③ 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高④ 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。1 + 225。1 + 225。1 + 225。 2 =1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。t) =多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值 ImImIm3 各為多少?解：額定電流 I T(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)Im1 ≈I≈ ，Id1 ≈ Im1 ≈ b)Im2 ≈I≈ ,Id2 ≈ Im2 ≈ c)Im3=2 I = 314,Id3=14Im3=5. 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 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2 和 N1P2N2 構(gòu)成兩個(gè)晶體管 VV2,分別具有共基極電流增益225。 ∫4240。t ) = 2πm ( 2 + 1 ) ≈ Im∫∫240。240。 22 I m234+12240。t) 2 d (249。I1=12240。42240。2240。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。 4直流斬波電路 目 錄83 / 83第 1 章第 2 章第 3 章第 4 章第 5 章第 6 章第 7 章第 8 章電力電子器件 26逆變電路 31PWM 控制技術(shù) 42第1章電力電子器件1. 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：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。3. 圖 143 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 IdIdId3 與電流有效值 III3。0 240。 0240。240。t) =I m234+12240。≈ c)Id3=12π240。20212Im4. 上題中如果不考慮安全裕量,問 100A 的晶閘管能送出的平均電流 IdIdId3 各為1I2∫240。4 I m sin249。 ( I m sin 249。1 和225。225。 2 ＜1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。 2 更接近于 1，普通晶閘管 225。 2 ≈ ，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。7. IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答：IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析 RCD 緩沖電路中各元件的作用。解：對(duì) IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器 件優(yōu) 點(diǎn)開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈缺 點(diǎn)IGBT沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低， 開關(guān)速度低于電力 MOSFET,電輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率 壓，電流容量不及 GTO小GTRGTO電 力MOSFET耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過 10kW 的電力電子裝置3第 2 章整流電路1. 單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，L＝20mH，U2＝100V，求當(dāng)α＝0176。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。t＝0 時(shí) id＝0 可解方程得：id =2U 2249。02U 2249。t)=(A)ud 與 id 的波形如下圖：u20240。2240。249。期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲(chǔ)能，電感 L 儲(chǔ)藏的能量在 u2 負(fù)半周期 180176。期間以下微分方程成立：Ld idd t= 2U 2 sin 249。L 24∫( ? cos249。32U 2 1249。t249。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問題。② 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角225。5∫( ? cos249。解：①ud、id、和 i2 的波形如下圖：u2Oud240。240。t②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＝ U2 cosα＝100cos30176。解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。2240。t5．單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中 R=2Ω，L 值極大，反電勢 E=60V，當(dāng)225。249。 tOi2225。＝(A)Id ＝(Ud－E)/R＝(－60)/2＝9(A)I2＝Id ＝9(A)③晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2＝100 2 ＝（V）流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：IVT＝Id ∕ 2 ＝（A）故晶閘管的額定電壓為：UN＝(2~3)＝283~424（V）7晶閘管的額定電流為：IN＝(~2)∕＝6~8（A）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。解：ud、id、iVT、iD 的波形如下圖：u2O240。tiVT1 OId249。t249。32U 2 sin 249。解：假設(shè)225。 t249。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng) a1c2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，a1 的電流向下流，c2 的電流向上流；當(dāng) c1b2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，c1 的電流向下流，b2 的電流向上流；當(dāng) b1a2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，b1 的電流向下流，a2 的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為 120176。10．有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們的觸發(fā)角都是225。時(shí)，要求：① 畫出 ud、id 和 iVT1 的波形；② 計(jì)算 Ud、Id、IdT 和 IVT。uaubuc249。＝（V）Id＝Ud∕R＝∕5＝（A）IdVT＝Id∕3＝∕3＝（A）IVT＝Id∕ 3 ＝（A）12．在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整10176。=60176。u2 uaubucO249。t249。時(shí)求 Ud、Id 與227。 + 227。 ＝ 176。249。=30176。 － cos(225。 ) =換流重疊角227。ud、iVT1 和 iVT2 的波形如下：u2uaubucOud225。Id249。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路α＝0176。 + 227。13二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為IVD＝Id∕3＝∕3＝（A）ud、iVD1 和 i2a 的波形如下：I2a＝23Id＝（A）u2O 249。t249。 并分別作出 ud 與 iT 的波形。 + 227。－60176。t249。19．三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6k（k＝3……）次的諧波，其中幅值最大的是 6 次諧波。解：在第 3 題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id＝（A）于是可得：I23＝2 2 Id∕3π＝2 2 ∕3π＝（A）I25＝2 2 Id∕5π＝2 2 ∕5π＝（A）I27＝2 2 Id∕7π＝2 2 ∕7π＝（A）1521．試計(jì)算第 13 題中 i2 的 7 次諧波分量的有效值 I2I27。＝237。＝I1∕I＝I1∕Id＝電路的輸入功率因數(shù)為：235。＝23．帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；②當(dāng)變壓器二次電壓有效值 U2 相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值 Ud 是三相橋式電路的 1/2，而整流電流平均值 Id 是三相橋式電路的 2 倍。（k=1，2，31（k=1，2，327．三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，當(dāng)EM=400V，226。 － cos(225。 ) ＝?γ＝176。=60176。 － cos(225。 ) =換流重疊角227。29．什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 120176。解：整流變壓器接法如下圖所示ABCabc以 a 相為例，ua 的 120176。所以同步信號(hào)滯后 ua 180176。滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖