【正文】 ， XB=，求 Ud、 Id、 IVD、 I2 和的值并作出 ud、 iVD和 i2的波形。 最后，作出整流電壓 Ud的波形如下： O?? tO ? t?udu 2 15．三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，U2=100V， R=1Ω， L=∞， LB=1mH，求當(dāng) =30?時(shí)、 E=50V時(shí) Ud、 Id、 的值并作出 ud與 iVT1和 iVT2的波形。＝ 117（ V） Id＝ Ud∕ R＝ 117∕ 5＝ （ A） IDVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ ∕ 3 ＝ （ A） 14．單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞， E=40V， U2=100V， LB=，當(dāng) =60?時(shí)求 Ud、 Id與 的數(shù)值，并畫出整流電壓 ud的波形。 解：① ud、 id和 iVT1的波形如下： ?? = 6 0 176。 100179。 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，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來說，例如都是 a相，在相位上差多少度？ 答：相差 180176。 解：假設(shè) ??0? ，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)， ud的波形如下： u d u a u b u cO ? tu d u a u b u cO ? t? 當(dāng)負(fù)載 為電感時(shí)， ud的波形如下： u d u a u b u cO ? tu d u a u b u cO ? t 8．三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其矢量如圖 260所示，此時(shí)線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加 10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ a1A B CNnNABCn圖 2 6 0b1c1a2b2c2 a1b1c1a2b2c2 圖 260 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖 答：變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。 ＝ 283~424（ V） 晶閘管的額定電流為： IN＝ (~2)179。 解：① ud、 id和 i2的波形如下圖： u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdIdId???? ②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分別為 Ud＝ U2 cosα＝ 179。 解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。 ＝ 283~424（ V） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 解：① ud、 id、和 i2的波形如下圖： u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdId???? ②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＝ 179。 對(duì)于電感負(fù)載：（α ~ π＋α）期間，單相全波電路中 VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2 相等；（π＋α ~ 2π＋α）期間，單相全波電路中 VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VTVT3導(dǎo)通，輸出波形等于 u2。 以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。因此，在電源電壓 u2的一個(gè)周期里，以下方程均成立： tUtiL ?sin2dd 2d ? 考慮到初始條件：當(dāng) t＝ 0時(shí) id＝ 0可解方程得： )c os1(2 2d tLUi ?? ?? ? ?? ? ???? 20 2d )(d)c os1(221 ttLUI = LU?22 =(A) ud與 id的波形如下圖： 0 ? 2 ? ? tu20 ? 2 ? ? tud0 ? 2 ? ? tid 當(dāng)α＝ 60176。 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。 MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當(dāng)柵極開路時(shí)極易受靜電干擾而充上超過 ? 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。 0 02 ? 2 ?2 ?? ??4?4 ?25 ?4a) b) c)圖1 4 30 圖 143 晶閘管導(dǎo)電波形 解： a) Id1=π21 ??? ??4 )(sin ttdIm=π2mI ( 122? )? Im I1= ??? ??? 4 2 )()sin(21 tdtI m=2mI?2143? ? Im b) Id2 =π1 ??? ??4 )(sin ttdIm=πmI ( 122? )? Im I2 = ??? ??? 4 2 )()sin(1 tdtI m= 22mI?2143? ? m c) Id3=π21 ?20 )(? ?tdIm=41 Im I3 = ?20 2 )(21 ? ?? tdIm =21 Im 4. 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 Id Id Id3各為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值 Im Im Im3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? ?， Id1 ? Im1? b) Im2? ?, Id2 ? Im2? c) Im3=2 I = 314, Id3=41 Im3= 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 V V2,分別具有共基極電流增益 1? 和2? ，由普通晶閘管的分析可得， 1? +2? =1是器件臨界導(dǎo)通的條件。或： uAK0且 uGK0。178。178。178。178。 35 第 7章 軟開關(guān)技術(shù) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 目 錄 第 1章 電力電子器件 178。178。178。178。178。 4 第 3章 直流斬波電路 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 2. 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 為關(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。 1? +2? ＞ 1，兩個(gè)等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；1? + 2? ＜ 1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。 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) 缺 點(diǎn) IGBT 開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小 開關(guān)速度低于電力 MOSFET,電壓，電流容量不及 GTO GTR 耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低 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 GTO 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) 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 力 MOSFET 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 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 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＝ 0?和 60?時(shí)的負(fù)載電流 Id，并畫出 ud與 id波形。時(shí)，在 u2正半周期 60?~180?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 180?~300?期間釋放，因此在 u2一個(gè)周期中 60?~300?期間以下微分方程成立： tUtiL ?sin2dd 2d ? 考慮初始條件：當(dāng) t＝ 60?時(shí) id＝ 0可解方程得： )c os21(2 2d tLUi ?? ?? 其平均值為 )(d)c os21(221 3532d ttLUI ???? ?? ?? ? = LU?22 2 =(A) 此時(shí) ud與 id的波形如下圖： ? tudid+ +? t? tu20?+ + 2．圖 29為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：①晶閘管承受的最大反向電壓為 2 22U ；②當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相同。 ① 以晶閘管 VT2為例。 可見，兩者的輸出電壓相 同，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。 100179。 流過晶閘管的電流有效值為： IVT＝ Id∕ 2 ＝ （ A） 晶閘管的額定電流為： IN＝（ ~2）179。因此，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。 100179。 ∕ ＝ 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。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 120?）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。 11．三相半波可控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5Ω， L值極大，當(dāng) =60?時(shí)，要求： ① 畫出 ud、 id和 iVT1的波形； ② 計(jì)算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 cos60176。u2uduabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⅥubucO ? t? t1O ? tid? tO? tOiVT1 ② Ud、 Id、 IdT和 IVT分別如下 Ud＝ ＝ 179。 解：考慮 LB時(shí)，有 ： Ud＝ －Δ Ud Δ Ud＝ 2XBId∕π Id＝（ Ud－ E）∕ R 解方程組得： Ud＝（π R ＋ 2XBE）∕（π R＋ 2XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ U2 即得出 )60cos( ??? = 換流重疊角 ＝ 176。 解：考慮 LB時(shí)，有： Ud＝ －Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕ 2π Id＝（ Ud－ E）∕ R 解方程組得： Ud＝（π R ＋ 3XBE）∕（ 2π R＋ 3XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ 6 U2 即得出 )30cos( ??? = 換流重疊角 ＝ 176。 解：三相橋式不可控